CH626456A5

CH626456A5 -

Info

Publication number: CH626456A5
Application number: CH1317378A
Authority: CH
Inventors: Manfred Rudolf Kuehnle
Original assignee: Coulter Systems Corp
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1978-12-27
Publication date: 1981-11-13
Also published as: SE7813332L; NL7812572A; SE447272B; FR2413479B1; US4151064A; DE2856364C2; FR2413479A1; DE2856364A1

Description

La présente invention se rapporte, d'une façon générale, aux appareils de pulvérisation. Plus particulièrement, l'invention a trait à un appareil de pulvérisation d'un revêtement photoconducteur uniforme, ou similaire, sur un cylindre pour réaliser un élément sans joint d'un substrat continu ayant un tel revêtement à sa surface.

Un appareil de pulvérisation est connu pour pulvériser des métaux et/ou des isolants sur des substrats de relativement petite dimension. La technique a été étendue à la pulvérisation de matériaux photoconducteurs. Un appareil est également connu, qui permet la pulvérisation d'une grande quantité de matériau dans un but de production. Des exemples de procédés de pulvérisation et des appareils sont décrits dans les brevets USA N°s 3829373,3884787, 3905887,4013539 et 4026787.

L'appareil concernées! spécialement destiné au dépôt d'un revêtement cristallin d'un matériau photoconducteur de sulfure de cadmium ou autre ayant des propriétés inusuelles, comme décrit dans le brevet USA N° 4025339.

Le substrat cylindrique revêtu peut être utilisé dans différents types d'appareils de production d'images, tel qu'on en trouve dans les copieurs de bureau, chez les fabricants de plaques d'impression, dans les presses d'impression ou autres dispositifs similaires.

Lorsque les matériaux photoconducteurs du type décrit et revendiqué dans le brevet USA N° 4025339 sont déposés par pulvérisation, on a découvert que la nature du gaz de fond et la manière d'introduire celui-ci par rapport aux cibles sont critiques.

Une autre exigence très importante réside dans le fait que la tension à l'anode doit être différente de celle de la masse. Une polarisation en courant alternatif ou en courant continu peut être appliquée directement ou indirectement. Un appareil de production est connu, dans lequel de grands rouleaux de polyester sont revêtus en les faisant passer sur un tambour rotatif qui constitue l'anode. Le tambour doit être isolé de la protection dans la chambre, doit être lui-même protégé et doit être convenablement monté pour pouvoir tourner sur le bâti de l'appareil. Lorsque cette différence de tension existe, il se produit un second espace sombre, adjacent à l'anode, qui crée les résultats désirés.

Il y aurait un avantage considérable à réaliser un appareil pour produire un cylindre sans joint qui ait un revêtement extérieur du matériau photoconducteur susmentionné sur un substrat qui puisse être isolant ou métallique. Le même gaz de fond peut être utilisé. L'anode doit être reliée ou montée de telle manière qu'elle produise le second espace sombre, les cibles alimentées par une source à fréquence radio, etc. Les difficultés qui se présentent sont en rapport avec la solution de ces différents problèmes pour la réalisation économique et rapide d'un cylindre de pulvérisation.

A des fins de commodité, le cylindre doit pouvoir être installé sur l'appareil rapidement et en être également séparé rapidement. Le cylindre doit être convenablement supporté pendant la pulvérisation.

Un type de cylindre revêtu est un cylindre de nickel à paroi mince, non perforé, obtenu par électrodéposition ou électroformage, ayant une épaisseur d'une petite fraction de millimètre, d'une longueur d'environ 2 m et un diamètre d'environ 1/l6 m. Ces cylindres sont flexibles et peuvent s'affaisser aisément; cependant, afin de pouvoir être utilisés pour une impression parfaite, ils doivent avoir un revêtement photoconducteur uniforme. De ce fait, ils doivent être entièrement supportés pendant la pulvérisation pour empêcher qu'un dépôt non uniforme se produise. Un autre type de cylindre est celui qui n'est pas perforé, basé sur un tambour relativement rigide qui peut être monté dans une machine à reproduire de telle manière qu'il s puisse être muni d'une image de façon répétée, muni de vireur et que le vireur puisse être transféré par pression et polarisation. Le cylindre, dans ce cas, doit pouvoir être enlevé rapidement et réinstallé dans l'appareil.

En conséquence, l'invention fournit un appareil pour pulvériser io un revêtement photoconducteur sur un manchon métallique sans joint comprenant un récipient de pulvérisation et une chambre de pulvérisation ménagée dans ledit récipient, cet appareil comprenant une structure à l'intérieur et à l'extérieur du récipient, agissant ensemble pour établir une ceinture de plasma à fréquence radio à 15 l'intérieur de la chambre de pulvérisation et comportant un ensemble de cible agencé cylindriquement relié à une source de puissance à fréquence radio et comportant une cathode, la ceinture de plasma formée étant coaxiale et adjacente à la surface dudit ensemble de cible, le manchon métallique sans joint comprenant une anode située 20 à distance et agencée sur un axe parallèle à l'ensemble de cible dont la surface extérieure passe par au moins une partie de ladite ceinture de plasma, et un dispositif pour faire tourner ladite anode, celle-ci étant également amovible de façon à pouvoir être séparée de ladite chambre pour être remplacée.

25 Dans cet appareil, le manchon est monté sur un mandrin de montage, lequel comprend un axe allongé qui est relié, de façon séparable, au dispositif rotatif pour saisir de façon amovible le manchon et le maintenir dans un état rigide de forme générale cylindrique.

30 Le dessin représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention et des variantes.

La fig. 1 est une vue en perspective schématique représentant le principe de l'invention.

La fig. 2 est une combinaison d'une coupe axiale générale et d'un 35 schéma-bloc illustrant de façon schématique une forme d'exécution proposée.

La fig. 3 est une coupe transversale combinée avec un schéma-bloc de la forme d'exécution de la fig. 2, mais qui n'a pas la prétention d'être une coupe exacte de celle-ci afin de permettre 40 l'illustration de certains détails.

La fig. 4 est une coupe d'un mandrin démontable illustrant une structure pour monter un manchon à paroi mince en vue de la pulvérisation.

La fig. 5 est une vue latérale partielle d'une autre forme de 45 mandrin de montage d'un manchon à paroi mince pour la pulvérisation.

La fig. 6 est une coupe axiale d'une autre forme de mandrin de montage de cylindres à parois relativement rigides, pour la pulvérisation, et qui illustre schématiquement une partie du circuit électrique, 50 et la fig. 7 est une coupe schématique d'un appareil réalisé suivant la présente invention et destiné à la pulvérisation de trois cylindres simultanément, les cylindres ayant leurs axes parallèles et distants les uns des autres.

55 L'appareil de la fig. 1 est désigné d'une façon générale par 10. Il comprend une base 12 présentant des montants antérieur et postérieur 14 et 16, respectivement, qui supportent un récipient à pression 18 de forme générale cylindrique dont l'intérieur constitue une chambre de pulvérisation 20. L'extrémité antérieure du récipient 18 a 60 été arrachée pour que soit visible la chambre antérieure 20. Cette extrémité assure un accès facile à l'intérieur du fait qu'elle comprend une fermeture amovible permettant l'installation ou l'enlèvement du cylindre ou du manchon qui doit être revêtu. Dans la figure, les dimensions ont été exagérées. La paroi du récipient 18 peut être «5 considérée comme la paroi latérale 18" alors que la paroi d'extrémité 64 est représentée à la fig. 4.

Le cylindre 22, qui est appelé cylindre d'impression du fait de son utilisation finale, est formé de deux parties, à savoir un substrat

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intérieur 24 et un revêtement photoconducteur extérieur 26 qui a été déposé sur le substrat. Le cylindre d'impression 22 commence par le substrat nu 24 qui est un cylindre métallique ou réalisé en un matériau isolant revêtu de façon à être conducteur. La description qui suit se rapporte plus particulièrement aux cylindres métalliques revêtus de matériau photoconducteur. Des modifications peuvent cependant permettre d'effectuer le revêtement de cylindres isolants. Quoique étant mentionné comme étant un cylindre d'impression, le cylindre 22 pourrait être utilisé pour la réalisation d'images dans des copieurs, des réalisateurs de plaques ou autres dispositifs similaires.

Le cylindre 24 est monté sur un mandrin métallique, tambour ou noyau 28, qui est entraîné dans la chambre 20 pendant l'opération de revêtement. De préférence, la totalité du cylindre 24 et du mandrin 28 peuvent être ôtés lorsque le revêtement est achevé, un autre substrat cylindrique 24 monté sur le mandrin 28, et l'ensemble être remis en place dans la chambre 20. Ce processus peut être accompli aisément et rapidement au moyen du mandrin amovible 28.

La chambre intérieure 20 présente une série de cibles en arc de cercle ou cathodes 30 qui sont espacées autour du mandrin 28 et coaxiales à celui-ci. Les cibles 30 sont formées du matériau duquel est fait le revêtement 26 et comporte le matériau pulvérisé au moyen de plasma formé dans le jour interposé entre l'extérieur du cylindre 22 et les surfaces intérieures des cibles 30. Chaque cible est montée sur un support convenable 32 qui est représenté comme étant plein à la fig. 1, pour un but de commodité, mais qui pourrait être creux pour permettre l'admission d'un gaz de fond, et qui pourrait porter des refroidissants et assurer le montage mécanique et le réglage des cibles. Les cibles 30 pourraient être formées de plaquettes qui auraient des surfaces planaires plates et qui seraient cimentées ensemble pour réaliser des surfaces de forme générale arquée. Elles pourraient former une surface sensiblement continue autour du cylindre 22 au lieu d'être faites de segments espacés les uns des autres; elles pourraient comprendre plus ou moins que le nombre de quatre représenté. L'espace ou jeu radial entre la surface des cibles et la surface extérieure du substrat cylindrique 24 est très étroit, de l'ordre de quelques centimètres pour de grands dispositifs traitant des cylindres qui sont de V3 m en diamètre. Ainsi, la dimension du jeu telle qu'illustrée est exagérée pour rendre l'illustration plus facile à lire. Le plasma électrique ionisant est formé dans cet espace libre.

Les montures des cibles 30 et leurs connexions à des sources de refroidisseur comme aussi le système de conduit pour le gaz de fond n'ont pas été représentés. Dans un but symbolique, un réservoir de gaz a été représenté en 34 porté par la base 12 et relié par un conduit 26 et une soupape 38 à la chambre interne 20 à travers la paroi du récipient 18. Il est clair que plusieurs réservoirs de gaz de fond peuvent être utilisés tels que, par exemple, un réservoir d'argon pour le plasma ionisé et un réservoir de sulfure d'hydrogène dans le cas où le revêtement 26 est du sulfure de cadmium cristallin de morphologie spéciale tel que décrit dans le brevet USA N° 4025339. Dans un tel cas, le matériau des cibles 30 sera du sulfure de cadmium extrêmement pur avec ou sans dopant.

Lorsque l'appareil 10 est en fonction, un vide poussé doit tout d'abord être réalisé dans la chambre 20 et, dans une certaine mesure, la pompe à vide doit continuer à fonctionner ensuite. Une pompe à vide très symbolique a été représentée en 40, montée sur la base 12 et reliée à la chambre 20 par le conduit 42 traversant la paroi du récipient 18.

La technique pour déposer un revêtement cristallin 26 sur le substrat cylindrique 24 appelle la formation d'un second espace sombre (ou épreuve de Langmuir) le long de l'anode, le premier espace sombre étant l'espace sombre de Crooke sur la cathode. Cela est de préférence obtenu en appliquant une faible tension de polarisation de courant alternatif ou de courant continu sur l'anode. Alors que la cathode ou cible est à une tension négative élevée, de même que toute la protection autour de la cible et de l'anode (non représentée dans cette figure) qui sont à la tension de masse, l'anode elle-même est à une tension légèrement négative par rapport à la masse. Ainsi, en admettant que le récipient 18 représente la protection, du fait qu'il n'est que rarement non métallique, il y a une connexion de masse en 44 mettant la paroi du récipient et la paroi de protection au potentiel de masse. La source de puissance à fréquence radio est représentée symboliquement en 26, montée sur la base 12 et 5 mise à la masse en 48. La ligne de transmission de haute tension 50 est reliée par un harnais 52 à chacune des cibles 30 à travers des montures isolantes convenables telles que 54, les connexions électriques traversant la paroi du récipient 18.

La connexion de polarisation à faible tension sur l'anode, qui 10 comprend le cylindre métallique 24 et le mandrin métallique 28, est réalisée par une connexion électrique 56 s'étendant de la source de puissance à fréquence radio 46 ou d'autres sources de polarisation à travers l'extrémité du récipient 18, qui n'a pas été représentée, en engagement avec un tourillon 58 du mandrin 28 qui est en contact 15 frottant ou glissant. Il est admis que le mandrin 28 est, par ailleurs, monté de telle manière qu'il soit isolé du récipient 18.

Il est à remarquer que la structure qui a été représentée n'est que rudimentaire du fait que l'appareil sera très complexe s'il doit pouvoir pulvériser sur de grands objets utilisant des surfaces de cibles 20 de plusieurs mètres carrés et plus. La source de puissance à fréquence radio doit être adaptée à chacune des cibles individuellement et toutes les connexions réglées pour un maximum de transfert de puissance. De même les mécanismes pour monter et entraîner le mandrin, pour réaliser les contrôles nécessaires et le fonctionnement, 25 seront relativement complexes mais connus des gens du métier. L'équipement de contrôle du vide et du gaz est considérablement plus évolué que ce qui pourrait apparaître de la simple illustration.

La fig. 2 représente un appareil 60 qui est plus proche, dans ses 3û détails, d'une structure pratique que celui de la fig. 1, mais qui, néanmoins, est également symbolique et schématique sous maints aspects.

L'appareil 60 comprend deux parties principales, l'une étant constituée par le récipient 18 et son support de même que tout le 3J liquide, gaz et système électrique qui y est relié, et l'autre étant constituée par le cabinet de commande 62. Le cabinet de commande contient la plus grande partie de l'instrumentation nécessaire pour commander le fonctionnement de l'appareil 60, les moyens d'entraînement 63 pour faire tourner le mandrin 28 et d'autres équipements 40 et accessoires qui se rattachent aux systèmes illustrés symboliquement. Le récipient 18 est fixé sur la base 12 et les supports 14 et 16. Le récipient 18 a une extrémité fermée en forme de cloche 64 et une extrémité ouverte limitée par un rebord 66 situé à droite. Le rebord 66 est adapté pour s'appliquer sur une garniture d'étanchéité 68 45 disposée dans une creusure 70 ménagée dans le cabinet 62. Cela assure la fermeture de la chambre 20. Le cabinet 62 présente une base 72 comprenant une coulisse 74 sur laquelle le cabinet 62 peut se déplacer au moyen de galets ou roues 76. Le harnais ou assemblage de câbles, conduits, etc., indiqué en 78 est flexible et relie les sources 50 de puissance situées à l'extérieur aux systèmes de la chambre 18, etc. Le cabinet 62 est bloqué contre le rebord 66 lorsque l'appareil 60 fonctionne.

A la fig. 2, la source de puissance à fréquence radio est représentée comme étant reliée aux cibles 30 par des boîtes d'adapta-5s tion 80 pour indiquer que la manière de fournir de la puissance aux cibles n'est pas simple. Une partie de la protection du cylindre 22 a été représentée. A l'extrémité gauche de la fig. 2 apparaît un élément de protection 82 qui est monté juste à l'intérieur de la cloche 64 et qui présente un rebord annulaire 84 qui, en combinaison avec la partie de gd l'élément 82 faisant face axialement, protège étroitement l'extrémité du mandrin 28. Un élément similaire 86 monté sur la face du cabinet 62 protège l'extrémité droite du mandrin 28 où celui-ci est accouplé au cabinet 62 pour être entraîné.

L'élément 82 présente un passage central 88 traversé par un pivot 65 90 ou un type de pivot porté par une large extrémité prenant appui sur un tourillon 92 monté dans la cloche 64. Cet arrangement a pour but de permettre que le mandrin 28 et le substrat cylindrique monté, non représenté à la fig. 2, soient installés sur une connexion

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convenable dans le cabinet 62 et déplacés pour être engagés sur l'arbre 90 lorsque la chambre 20 est fermée et scellée.

La cloche terminale 64 présente un support 93 monté de façon permanente qui traverse un autre passage 94 dans l'élément de protection 82 pour amener un contact frottant 96 en engagement électrique avec le mandrin 28 pour produire la polarisation de l'anode comme décrit lorsqu'une connexion de polarisation de courant continu est utilisée. La polarisation peut être réalisée en faisant flotter l'anode électriquement.

Une source de gaz 34 fournit le gaz de fond par un conduit 46 et une soupape 38 et une pompe à vide 40 reliée à la chambre 20 par un conduit 42 et une soupape 98.

Dans cette construction a été illustrée une source de fluide de refroidissement 100 montée sur la base 12 et reliée aux bases 32 des cibles 30 au moyen d'un système de conduits 102 et 104. Les montures 54 représentées ici assurent plusieurs fonctions, outre l'isolation des lignes pour les cibles 30, telles que celles de constituer un support mécanique pour les cibles, d'être réglables, de réaliser des entrées pour le fluide de refroidissement, de fournir des composants de réglage, etc.

La fig. 3 illustre une coupe transversale d'un appareil 110 qui,

tout en étant schématique de nature, illustre néanmoins des détails additionnels d'un dispositif utilisable pour le revêtement de cylindres. Dans ce cas, le substrat cylindrique est du type qui peut être ôté ou réinstallé sur un tambour existant ou mandrin au lieu d'être incorporé à celui-ci. L'anode (ou tambour) peut être montée en permanence sur le cabinet et peut présenter des moyens internes échangeurs de chaleur reliés à une source convenable dans le cabinet, les fluides traversant l'arbre pour chauffer et refroidir la surface de l'anode.

La fig. 3 montre le récipient 18 et sa chambre intérieure 20, des moyens de support 54-1,54-2,54-3 et 54-4 pour les quatre cibles 30-1,30-2, 30-3 et 30-4, respectivement, traversant la paroi du récipient 18. Toutes les fonctions requises pour fournir un gaz de fond, assurer une entrée de puissance à fréquence radio, faire circuler un fluide de refroidissement sur les bases de cibles 32-1, 32-2,32-3 et 32-4, évacuer la chambre 20 et autres, sont ici réalisées par le même appareil. Dans le cas d'une source 46 à fréquence radio, on y trouve plus de détails montrant que chaque cible doit être entraînée par sa propre boîte d'adaptation 80-1, 80-2, 80-3 ou 80-4. Dans le cas de la source 100 de fluide de refroidissement et de ses conduits 102 et 104, le système de circulation est représenté ici avec des accouplements d'interconnexion 112,114 et 115 entre les différents gaz de cible.

Dans cette construction, l'anode comprend un tambour, qui est désigné d'une façon générale par 116, formé d'une plaque terminale 118 mise à la masse en 120, montée sur un arbre creux 122 présentant un tube coaxial cylindrique extérieur 124 qui lui est accouplé. L'agencement est tel qu'il réalise deux passages internes 126 et 128 pour le fluide. Le tambour 116 présente un espace d'isolation 136 qui comprend soit un cylindre isolant s'étendant sur toute la longueur axiale du tambour 116, soit des anneaux isolants d'extrémité. Le tambour tel que défini est entraîné à partir d'une source de puissance rotative située dans le cabinet ou dans le boîtier sur lequel il est monté tel quel, par exemple la source 63 (fig. 2).

A l'intérieur du cylindre métallique interne 130, on trouve une pipe ou une série de pipes 138 à travers lesquelles passe un liquide échangeur de chaleur 140 qui peut y circuler grâce à des conduits de liaison 142 et 144 qui le relient à deux passages 126 et 128 respectivement. Le fluide peut être quelconque, tel que de l'huile chaude si la surface 132 doit être chauffée ou de l'eau si elle doit être refroidie. Dans le cas de pulvérisation de sulfure de cadmium ou de matériau similairesur un polyester ou autre substrat isolant, ii est usuel de prévoir un chauffage intérieur du tambour 116.

Bien que le substrat cylindrique 24 soit illustré comme étant métallique, il pourrait tout aussi bien être en matière plastique ou en une autre substance isolante portant un revêtement conducteur. L'élément 24 est glissé sur la surface extérieure 132 du tambour 116 et tourne dans la chambre 20 de façon à être recouvert d'un revêtement du matériau photoconducteur 26 pour former le cylindre d'impression 22. Si l'élément 24 est en polyester, un revêtement de matériau ohmique tel que de l'oxyde d'indium et de l'oxyde de zinc devrait être tout d'abord appliqué pour permettre la charge lors de 5 l'emploi. Lorsque le substrat cylindrique est du métal, il n'y a pas de nécessité à prévoir une couche ohmique.

La seule autre structure qui soit représentée plus en détail à la fig. 3 comprend la protection des cibles. Une telle protection est représentée en 146-1,146-2,146-3 et 146-4 pour les cibles respectives io 30-1, 30-2, 30-3 et 30-4. Toute la protection est à la masse.

Les cibles peuvent être réalisées sous forme de plaques qui sont plates, mais disposées en arc de cercle et qui peuvent être espacées faiblement les unes des autres ou pas du tout.

La fig. 4 illustre une construction pour monter un manchon 15 mince 24 en vue d'une pulvérisation sur un mandrin désigné dans ce cas par 150. Le cylindre est en nickel, cuivre plaqué de nickel ou même cuivre, encore que le nickel et les cylindres plaqués soient normalement préférés à la cible pour l'impression, du fait que le nickel comme base est dur, thermiquement stable et ne se distord pas 2o facilement. La dimension du cylindre peut varier, mais sera, de préférence, pour des buts d'impression, telle qu'il ait une longueur de 2 m ou plus et un diamètre d'environ 20 cm pour fournir une surface totale d'impression d'environ 2 m2. L'épaisseur de ces cylindres, réalisés par électrodéposition, est d'environ 0,15 à 0,25 mm. Bien 25 évidemment, des parois plus épaisses peuvent être utilisées mais ne sont pas nécessaires pour les presses à imprimer auxquelles les présents cylindres d'impression sont destinés.

La flexibilité du cylindre 24 signifie que, une fois qu'il a été formé, même sous forme de cylindre, il peut être amené dans une configura-30 tion autre que celle du cylindre. Il faut ainsi considérer un manchon dans le sens le plus large puisque, une fois que le revêtement 26 a été pulvérisé sur le manchon ou cylindre 24, celui-ci peut être déformé pour être amené en forme de ruban dont les extrémités ont une courbe sensiblement inférieure à celle du cylindre dans lequel il avait 35 été formé. Il y aura également des parois parallèles reliant les extrémités arquées.

Une construction de manchon telle que décrite pourrait être utilisée dans les duplicateurs de bureau du fait que, dans ce cas, le rapport entre la longueur axiale du cylindre et son diamètre serait 40 bien inférieur si l'élément revêtu résultant devait être utilisé dans une machine rotative d'impression.

Le cylindre ou manchon 24 une fois formé de nickel électro-déposé, ayant une épaisseur d'environ 0,15 mm et une longueur et un diamètre tels que mentionnés, est flexible mais peut être manipulé 45 sans s'affaisser si l'on pratique avec soin. Ainsi, il peut être engagé sur les supports si un espace suffisant pour le déplacer est prévu. Par cela, on admet qu'un léger jour exigeant un certain frottement'de glissement ne sera pas défavorable.

Le mandrin 150 présente un axe central rigide 152 présentant des so tigerons terminaux 154 et 164 de diamètre réduit qui peuvent être polygonaux pour être engagés dans l'appareil de pulvérisation au moyen de tasseaux, griffes ou autres. Outre ces tigerons polygonaux ou à la place de ceux-ci, on peut prévoir des extrémités filetées en 158 et 160 pour permettre la fixation d'écrous ou autres sur l'arbre 152 55 lors de son montage. Chaque extrémité de l'arbre 152 est munie de moyens de serrage pour coopérer et maintenir les extrémités du manchon 24. Au moins un des moyens de serrage est agencé de façon à être réglable axialement pour permettre de tendre le manchon axialement de telle manière qu'il soit parfaitement cylindrique et 60 rigide pendant l'opération de pulvérisation, grâce à quoi le revêtement pulvérisé 26 peut être appliqué uniformément.

Les moyens de serrage du mandrin 150 sont désignés par 162 et 164 et sont tout à fait similaires en construction et dans leur fonctionnement. Les moyens de serrage 164 comprennent un disque 65 intérieur 166 présentant un rebord extérieur annulaire conique 168 et un ergot 170, fileté extérieurement en 172, coopérant avec un disque extérieur 174 présentant également un rebord intérieur conique 176 et un manchon creux 178 coaxial à l'ergot 170. Une rondelle 180,

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venue d'une pièce ou rapportée sur l'arbre 152, empêche tout mouvement axial du dispositif de serrage 164 vers la gauche. Le disque intérieur 166 est claveté sur l'arbre en 182 ou empêché de toute autre manière de tourner par rapport à l'arbre et, de même, le disque extérieur 174 est construit de façon à ne pas pouvoir tourner par rapport au disque intérieur 166 et, de ce fait, par rapport à l'arbre 152. Le disque 174 pourrait néanmoins être mobile axialement. Un gros écrou 184 s'engage sur l'extrémité filetée 172 de telle sorte qu'en vissant cet écrou on rapproche l'un de l'autre les disques de manière à amener leurs rebords coniques à se serrer. L'extrémité 186 du manchon ou cylindre 24 est engagée dans le rebord 176 à l'intérieur de celui-ci alors que l'assemblage est relâché, après quoi, en vissant l'écrou 184, on assure le serrage de l'extrémité 186 uniformément tout autour de sa périphérie.

Le dispositif de serrage 162 est construit et fonctionne comme décrit, avec une variante. Le montage de l'ergot gauche 170' sur l'arbre 152 au moyen de la clé 182' ou de moyens similaires est tel que l'extrémité gauche 186' est serrée au lieu de pouvoir se déplacer axialement le long de l'arbre 152. Un grand disque ou plaque 188 qui est engagé sur la tige 154 peut coulisser sur elle et est incapable de glisser au-delà d'un épaulement 190. Une pluralité de tiges de tirage 192 s'étendent à l'intérieur du disque 174'. Ces tiges portent des écrous en 194 qui leur permettent d'être tirées vers la gauche lorsque ces écrous sont vissés.

Les deux extrémités du manchon 24 étant serrées en place et tout le manchon étant tendu par l'application d'une force tendant à tirer les moyens de serrage 162 et 164 pour les éloigner l'un de l'autre, le manchon 24 est alors parfaitement rigide, est à l'état cylindrique et est monté sur le mandrin 150. Tout le mandrin, avec le manchon 24, peut alors être manipulé aisément, installé dans l'appareil de pulvérisation tel qu'illustré aux fig. 1,2 ou 3 et retiré de celui-ci après que le revêtement de matériau photoconducteur 26 a été réalisé.

La plaque 188 avec les tirants 192 comprend seulement une structure pour tendre le manchon 24 sur le mandrin tel que 150. D'autres pourraient être utilisés. Par exemple, un autre arrangement de coussinets additionnels creux et d'écrous pourrait appliquer la force plus étroitement sur l'axe.

La fig. 5 illustre une forme simplifiée de mandrin 200 recevant le manchon cylindrique 24. Ici, le mandrin 200 comprend un cylindre central 202 sur lequel les extrémités du manchon 186" et 186'" sont serrées par de simples pinces en forme de C 188" et 188'" respectivement. Les extrémités du cylindre 202 sont munies de broches 204 et 206 pour le montage de l'ensemble. /

Dans ce cas, le cylindre 202 peut être d'une construction capable d'être expansée diamétralement après que le manchon 14 a été glissé sur lui alors que son diamètre est suffisamment petit pour recevoir aisément ledit manchon. Une telle construction nécessite une segmentation et/ou une articulation d'éléments pour que ceux-ci puissent être expansés au moyen de cames ou de vérins.

Dans d'autres cas, le cylindre peut être réalisé en un métal qui a un module de Young élevé. Le mandrin 200 est alors placé dans une chambre de refroidissement pour amener le cylindre 202 à se contracter alors que le manchon 24 est chauffé au-dessus de la température ordinaire qu'il subit pendant le processus de pulvérisation. Dans ce cas, le manchon 24 est glissé sur le cylindre 202 et est serré en place. Lorsque la température entre le manchon 24 et le cylindre 202 s'égalise, le manchon se contracte fortement sur le cylindre, lequel se dilate légèrement, de sorte que le mandrin peut être manipulé aisément. Pour enlever le manchon 24 après qu'il a été revêtu, le cylindre 202 doit être refroidi en y faisant circuler de-l'eau froide ou de l'air froid à l'intérieur alors que le manchon extérieur 22 avec son revêtement peut être soumis à un chauffage par lampe à infrarouges. Lorsqu'il est libre, le manchon est glissé hors du mandrin.

On peut avoir un mandrin, tel que représenté à la fig. 6 en 225, qui reçoit plusieurs cylindres, par exemple du type constitué de tambours métalliques rigides ayant des revêtements extérieurs de matériau photoconducteur. Ainsi, le mandrin comprend un arbre 227 ayant des broches terminales 229 et 231 au moyen desquelles le mandrin 225 peut être monté dans la machine de pulvérisation. L'arbre présente une rondelle terminale fixe 233 et une partie filetée 235 à son extrémité opposée qui permet de recevoir un gros écrou 237. Trois tambours rigides 239,241 et 243 ont été représentés, chacun d'eux étant fait d'un métal tel que de l'aluminium et pouvant avoir été façonné par usinage ou par moulage. De tels tambours sont destinés à être utilisés dans des machines à reproduire les documents et doivent être revêtus d'une couche de matériau photoconducteur dans un appareil tel que ceux illustrés aux fig. 1,2 et 3. Tous les tambours sont creux et présentent un passage central qui permet de les engager tous en série sur l'arbre 227 et de les fixer en place au moyen de l'écrou 237. Les extrémités métalliques sont en contact les unes avec les autres pour produire l'état nécessaire pour que l'assemblage de tambours fonctionne comme anode lors du processus de pulvérisation. Dans le processus suivant ledit brevet USA N° 1025339, où une polarisation est nécessaire, l'arbre 227 peut être réalisé avec un manchon isolant 245 de telle manière que la broche terminale de droite 231 puisse être mise à la masse et celle de gauche 229 reliée à une source de polarisation par la ligne 56. Le même agencement peut être utilisé dans les mandrins 150 et 200 pour réaliser une polarisation. La disposition de la cible 30 est illustrée avec sa connexion fréquence radio.

La fig. 7 illustre un schéma représentant l'arrangement géométrique pour la pulvérisation de trois cylindres du type décrit ci-dessus dans lequel les cylindres 22 sont relativement allongés. Dans ce cas, les cylindres seront montés avec leurs axes parallèles. La difficulté de pulvériser dans une situation où il y a des cylindres allongés multiples provient du fait qu'il est presque nécessaire, du point de vue pratique, que les cibles soient supportées mécaniquement par les parois du récipient de telle manière que les diverses connexions électriques et autres systèmes fonctionnels puissent être amenés à travers les parois d'une manière qui ne soit pas perturbée si les cylindres sont installés ou ôtés.

Dans l'exemple de la fig. 7, le récipient 300 est de forme générale triangulaire en section droite et contient trois ensembles de pulvérisation. Ceux-ci sont représentés simplement comme des cercles en 302, 304 et 306, mais ils comprennent tous les trois les éléments nécessaires pour permettre aux cylindres tels que 22 d'être supportés et revêtus. La construction des mandrins et des différentes montures suivra ce qui a été déjà expliqué précédemment de sorte que, idéalement, les mandrins peuvent être installés et ôtés sans perturber aucune des structures de l'appareil ou des systèmes de celui-ci. Les systèmes de gaz, de vide et de refroidissement, etc., n'ont pas été représentés.

Chacun des cylindres a son propre jeu de cibles telles que, par exemple, les cibles 308,310,312 et 314 pour le cylindre 302. Tous les autres cylindres ont des jeux de cibles similaires. Les cibles sont, dans chaque cas, montées sur la paroi du récipient 300 et chacune d'elles a sa propre ligne de fréquence radio telle que 316,318,320 et 322, respectivement, permettant l'accordage et/ou l'équilibrage des cibles individuellement pour que soit obtenu le maximum de transfert de puissance.

Le plasma qui est produit entre chaque cible et l'anode ou substrat est entièrement enclos et une protection convenable entourera ce plasma. En conséquence, les groupes de pulvérisation individuels n'interfèrent pas les uns avec les autres, ce qui permet la réalisation économique et relativement rapide de cylindres. D'autre part, le même système de pompe à vide, le même système de refroidissement, le même système d'admission de gaz et d'autres systèmes peuvent être utilisés seuls dans l'appareil. Les trois cylindres peuvent être entraînés par le même mécanisme à la même vitesse pour que soit obtenu un revêtement uniforme. Les mesures peuvent être faites avec un minimum d'efforts et d'instrumentation.

î

io

15

20

25

30

35

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45

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65

R

3 feuilles dessins

Claims

626 456 ? REVENDICATIONS

1. Appareil pour pulvériser un revêtement photoconducteur sur un manchon métallique sans joint (24) comprenant un récipient de pulvérisation (18) et une chambre de pulvérisation (20) ménagée dans ledit récipient (18), cet appareil comprenant une structure (48,34, 52, 40,42), à l'intérieur et à l'extérieur du récipient, agissant ensemble pour établir une ceinture de plasma à fréquence radio à l'intérieur de la chambre de pulvérisation (20) et comportant un ensemble de cible (30) agencé cylindriquement relié à une source de puissance fréquence radio (46) et comportant une cathode, la ceinture de plasma formée étant coaxiale et adjacente à la surface dudit ensemble de cible (30), le manchon métallique sans joint (24) comprenant une anode (116) située à distance et agencée sur un axe parallèle à l'ensemble de cible (30) dont la surface extérieure passe par au moins une partie de ladite ceinture de plasma, et un dispositif (63) pour faire tourner ladite anode (116), celle-ci étant également amovible de façon à pouvoir être séparée de ladite chambre (20) pour être remplacée, caractérisé par le fait que ledit manchon (24) est monté sur un mandrin de montage (200), lequel comprend un axe allongé (152) qui est relié, de façon séparable, au dispositif rotatif (63) pour saisir de façon amovible le manchon (24) et le maintenir dans un état rigide de forme générale cylindrique. -

2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au moins une partie de la surface extérieure de l'anode présente une configuration qui est maintenue au moins lors du passage dans la zone constituant ladite ceinture.

3

626 456

pulvérisation et produire des ceintures de plasma espacées les unes des autres circonférentiellement dans la chambre, dans lesdits jeux radiaux entre la cible et le manchon.

3. Appareil suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'anode est démontable en même temps que le manchon de ladite chambre après que le revêtement a été effectué sans perturber sensiblement les autres moyens établissant la ceinture de plasma, pour permettre leur remplacement.

4. Appareil suivant la revendication 1,2 ou 3, caractérisé par le fait qu'une polarisation électrique négative, à faible potentiel, est établie par rapport à la masse, sur ladite anode, pendant la pulvérisation, le support dudit axe de mandrin étant agencé de façon à isoler l'anode du récipient, ce dernier étant métallique et maintenu au potentiel de la masse et l'ensemble de cible étant à un potentiel négatif élevé par rapport à la masse.

5. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1,2 ou 3, caractérisé par le fait que ledit mandrin est isolé du'récipient.ce . dernier étant métallique et maintenu au potentiel de la masse, l'ensemble de cible étant à un potentiel négatif élevé par rapport à la -masse, et une polarisation électrique négative à faible potentiel étant reliée à ladite anode pendant la pulvérisation. .

6. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'à la fois la surface de l'ensemble de cible et l'anode définissent un cylindre, L'anode étant coaxiale à la surface de l'ensemble de cible.

7. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que ladite anode comprend une pluralité de tambours identiques disposés coaxialement, montés bout à bout dans la chambre et pouvant être séparés de celle-ci sous la forme d'une unité apte à être désassemblée en ses tambours élémentaires.

8. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le manchon sans joint est formé d'une feuille métallique à paroi mince, normalement déformable, et par le fait que ledit mandrin de montage porte ledit manchon monté sur lui de façon amovible dans une configuration cylindrique rigide.

9. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que ledit ensemble de cible est formé d'une pluralité de cibles individuelles agencées en un arc et espacées les unes des autres, et par le fait que la source à fréquence radio est reliée auxdites cibles.

10. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend une pluralité d'ensembles de cibles distincts dans le récipient, chaque ensemble ayant une anode distincte, toutes les anodes étant entraînées par ledit dispositif rotatif,

chaque ensemble de cible et son anode associée formant un système distinct de pulvérisation dans ladite chambre mais dont l'ensemble fonctionnent en même temps, chaque anode étant montée sur un dit mandrin, et chaque mandrin étant séparable de ladite chambre, s

11. Appareil suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que les axes desdites anodes sont parallèles les uns aux autres et espacés les uns des autres.

12. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que ledit dispositif pour saisir de façon io amovible le manchon et le maintenir à l'état cylindrique rigide comprend une griffe aux extrémités opposées de l'arbre, saisissant les extrémités opposées du manchon disposé circulairement, d'un diamètre égal au diamètre maximal du manchon lorsqu'il est cylindrique.

13. Appareil suivant la revendication 12, caractérisé par le fait

14. Appareil suivant la revendication 12, caractérisé par le fait

• que la griffe est mobile par elle-même de façon à pouvoir exercer une tension axiale sur le manchon.

15 qu'il comprend un dispositif de tension exerçant mécaniquement une tension axiale sur le manchon.

16. Appareil'suivant l'une quelconque des revendications I à 15, caractérisé par le fait que le dispositif de saisie comprend une partie de tambour dont le diamètre extérieur est proche du diamètre intérieur de la configuration cylindrique du manchon, cette partie de

30 tambour étant contractable pour permettre au manchon de glisser sur cette partie de tambour et étant ensuite expansible à friction pour maintenir le manchon dans l'état cylindrique.

17. Appareil suivant la revendication 16, caractérisé par le fait que le dispositif de saisie comprend également des griffes aux

35 extrémités de ladite partie de tambour, aptes à coopérer avec les extrémités du manchon pour maintenir celui-ci sur ladite partie du tambour.

18. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, - caractérisé par le fait que le récipient de pulvérisation est métallique

■io et a un côté longitudinal et une paroi de fermeture et des parois terminales espacées l'une de l'autre, l'une desdites parois terminales étant séparable de ladite paroi longitudinale adjacente, celle-ci et cette paroi terminale étant agencées de façon à pouvoir se déplacer l'une par rapport à l'autre suivant une trajectoire linéaire entre une « position de fermeture définissant une chambre de pulvérisation fermée dans ledit récipient et une position d'ouverture dans laquelle ladite paroi terminale est séparée de ladite paroi longitudinale.

19. Appareil suivant la revendication 18, caractérisé par le fait qu'il comprend une monture associée avec au moins ladite paroi so terminale pour supporter ledit arbre pour ime rotation uniforme du mandrin et du manchon monté sur lui autour d'un axe parallèle à la trajectoire linéaire de ladite paroi terminale, ce mandrin et ce manchon étant entièrement à l'extérieur de la chambre et accessibles en position ouverte de ladite paroi terminale et étant entièrement 55 dans ladite chambre en position fermée de ladite paroi terminale, le dispositif de rotation coopérant avec ledit arbre pour faire tourner le mandrin et le manchon monté sur celui-ci lorsqu'ils se trouvent dans ladite chambre.

20. Appareil suivant l'une des revendications 18 ou 19, caracté-60 risé par le fait que ledit ensemble de cible est formé d'un matériau photoconducteur défini comme étant une pluralité de segments arqués définissant ensemble un cylindre coaxial légèrement plus grand que ledit manchon et par le fait que les segments sont montés adjacents audit manchon et espacés de celui-ci par des jours radiau: 65 de l'ordre de quelques centimètres et par le fait que lesdits segments sont espacés circonférentiellement du manchon, la source de puissance à fréquence radio étant reliée en des circuits accordés entre le ensemble de cible, le manchon et le récipient pour établir un état de

20 15. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que l'axe dudit mandrin présente un diamètre sensiblement inférieur au diamètre intérieur du cylindre défini par le manchon, grâce à quoi le cylindre est supporté par lui-même entre se?

• extrémités, le dispositif de prise étant aux extrémités et étant agencé 25 cylindriquement pour former le manchon.

21. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé par le fait qu'il comprend un substrat sur la surface extérieure du manchon, disposé entre ce dernier et l'ensemble de cible, le revêtement photoconducteur étant déposé sur ledit substrat.