EP0026384A1 - Verfahren zum Glätten einer aus As2 Se3 bestehenden fotoleitenden Schicht - Google Patents

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EP0026384A1
EP0026384A1 EP80105487A EP80105487A EP0026384A1 EP 0026384 A1 EP0026384 A1 EP 0026384A1 EP 80105487 A EP80105487 A EP 80105487A EP 80105487 A EP80105487 A EP 80105487A EP 0026384 A1 EP0026384 A1 EP 0026384A1
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EP
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layer
smoothing
photoconductive layer
coating
electron
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Eberhard Dr. Bayer
Karl Dr. Kempter
Hauke Harms
Andreas Dr. Meyer
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Siemens AG
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00—Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/005—Materials for treating the recording members, e.g. for cleaning, reactivating, polishing
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00—Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02—Charge-receiving layers
    • G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
    • G03G5/082—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited

Definitions

  • the invention relates to a method for smoothing an imaging surface, which contains a photoconductive layer applied to a conductive support, for electrophotographic or xeroradiographic transfer printing.
  • Imaging surfaces of the type mentioned are known as plates, tapes or drums (DE-OS 26 54 096).
  • the surface of the photoconductive layer In order to obtain interference-free transfer printing, the surface of the photoconductive layer must be as smooth as possible. The roughness should be less than 0.5 / ⁇ m.
  • geometrical and chemical inhomogeneities on the carrier cause defects on the surface of the photoconductive layer (for example elevations or depressions). These errors lead to visible printing errors.
  • the layer is known for complex smoothing processes for the carrier surface.
  • An attempt is made to make this surface an ideal base for the coating by thorough cleaning and chemical or electrochemical removal of a thin surface layer.
  • extensive cleaning processes before and also during the coating attempt to ensure that the carrier remains as free as possible from contamination, in order to prevent the formation of individual elevations or depressions during the coating. All these. Processes require considerable effort and cause considerable additional costs, for example also due to the disposal of the cleaning or etching baths.
  • the present invention is based on the object of specifying a method with which the surface of an imaging surface mentioned at the beginning can be smoothed considerably and easily.
  • the photoconductive layer is briefly melted at least in its surface area.
  • the surface tension of this practically liquid material effects the desired smoothing.
  • the required depth of melting depends on the depth of the roughness to be leveled.
  • a particularly advantageous melting results from electron radiation. Due to the low penetration depth of the electrons, only near-surface layer areas are heated and melted in this process. As a result, the irradiated coating site cools down rapidly after the end of the irradiation, and it is prevented that any significant portions of the coating evaporate. In addition, the melting depth can be varied slightly by changing the acceleration voltage and the beam current.
  • Another advantage of electron irradiation is that this irradiation can be carried out in the same recipient in which - likewise in a vacuum - the support is coated with the photoconductive layer.
  • the leveling by electron radiation can be carried out immediately after coating in the same vacuum apparatus. If, for example, the photoconductive layer is applied to the support by electron beam evaporation, the same beam source can then be used directly for melting.
  • sources can be used to generate the electron beam, such as are offered, for example, for cleaning substrates for vacuum coating.
  • Sources which are customary for melting materials can also be redesigned in such a way that the electron beam can be influenced easily so that a beam density suitable for leveling is obtained.
  • the electron beam is provided with a laser beam in order to flatten larger areas of a coating to have a small cross-section rasterized over the surface.
  • the electron beam alone can be deflected, or the source together with the beam can perform a relative movement with respect to the coating. Movement of the layer is advantageous in the case of cylindrical carriers.
  • the preheating temperature should be set slightly below the temperature at which a noticeable evaporation of the coating material begins. A lower beam intensity is then only required for leveling with the electron beam than without preheating. A particularly favorable option for preheating is available if the electron radiation is carried out immediately after the actual coating. During this coating, the carrier must be kept at an elevated temperature in order to ensure good adhesion of the vapor deposition layer to the carrier surface. During the subsequent cooling, the desired preheating temperature for the electron radiation is passed through and can be used without renewed heating.
  • Another, particularly simple method for smoothing the photoconductive layer consists in melting the layer in an inert gas atmosphere at approximately normal pressure. In a vacuum, such heating would cause material loss due to evaporation of the photoconductive material. If, on the other hand, heating is carried out at normal pressure in an inert gas, for example air, the evaporation rate is greatly reduced.
  • the heat treatment can in any gene, for example electrically heated oven or in the recipient of a flooded evaporation system with the carrier heating. It is important here, as in the case of melting by electron radiation, that heating takes place above the glass transformation temperature (softening temperature). For As 2 Se 3, for example, this temperature is around 180 C.
  • a plate is provided as the imaging surface, which consists of an aluminum support onto which an arsenic triselenide layer (As 2 Se 3 ) has been evaporated.
  • the thickness of the layer is 60 / ⁇ m.
  • This layer is scanned with an electron beam in a vacuum.
  • the acceleration voltage of the electron beam is 12 kV and the beam current is set to 40 ⁇ A.
  • the beam diameter on the surface of the layer is 1 / ⁇ m.
  • Another identical imaging surface with the same very rough layer surface could be roughened by heat treatment at 260 ° C for 15 minutes depth of 0.1 ⁇ m can be leveled.
  • Surface defects in the form of pimples were significantly rounded off and flattened by the surface tension.

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Abstract

Um Abbildungsflächen für den elektrofotografischen oder xeroradiografischen Umdruck zu glätten und damit die Rauhtiefe weiter zu verringern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Oberflächenbereich der fotoleitenden Schicht kurzzeitig aufgeschmolzen wird. Vorteilhaft geschieht das unmittelbar an die Beschichtung im selben Rezipienten beispielsweise durch Elektronenbestrahlung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glätten einer Abbildungsfläche, die eine auf einem leitfähigen Träger aufgebrachte fotoleitende Schicht beinhaltet, für den elektrofotografischen oder xeroradiografischen Umdruck.
  • Abbildungsflächen der eingangs genannten Art sind als Platten, Bänder oder auch Trommeln bekannt (DE-OS 26 54 096). Um einen störungsfreien Umdruck zu erhalten, muß die Oberfläche der fotoleitenden Schicht möglichst glatt sein. Die Rauhtiefe soll kleiner als 0,5/um sein. Bei den üblicherweise angewandten Beschichtungsverfahren durch Vakuum-Aufdampfung entstehen an geometrischen und chemischen Inhomogenitäten auf dem Träger Fehler an der Oberfläche der fotoleitenden Schicht (z.B. Erhebungen oder Vertiefungen). Diese Fehler führen zu sichtbaren Druckfehlern.
  • Zur Erzielung einer glatten Oberfläche der fotoleitenden Schicht sind aufwendige Glätttüngsverfahren für die Trägeroberfläche bekannt. So wird versucht, diese Fläche durch gründliche Reinigung und chemischen oder elektrochemischen Abtrag einer dünnen Oberflächenschicht zu einer idealen Unterlage für die Beschichtung zu machen. Weiterhin wird mit umfangreichen Reinigungsverfahren vor und auch während der'Beschichtung versucht, daß der Träger möglichst frei von Kontaminationen bleibt, um so die Ausbildung einzelner Erhebungen oder Vertiefungen während der Beschichtung zu verhindern. Alle diese. Verfahren erfordern einen erheblichen Aufwand und verursachen, beispielsweise auch durch die Entsorgung der Reinigungs- bzw. Ätzbäder, beträchtliche zusätzliche Kosten.
  • Weiterhin ist bereits ein Verfahren bekannt (DE-OS 26 54 096), um die fertige fotoleitende Schicht nachträglich durch mechanisches Abreiben glatt zu polieren. Bei diesem Verfahren besteht jedoch die Gefahr, daß vorhandene Erhebungen beim Polieren ausbrechen, wobei ein Loch in der Beschichtung entsteht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Oberfläche einer eingangs genannten Abbildungsfläche einfach und sicher erheblich geglättet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die fotoleitende Schicht zumindest in ihrem Oberflächenbereich kurzzeitig aufgeschmolzen wird. Die Oberflächenspannung dieses praktisch flüssigen Materials bewirkt die gewünschte Glättung. Dabei richtet sich die erforderliche Tiefe der Aufschmelzung nach der Tiefe der einzuebnenden Rauhigkeit.
  • Eine besonders vorteilhafte Aufschmelzung ergibt sich durch Elektronenbestrahlung. Durch die geringe Eindringtiefe der Elektronen werden bei diesem Verfahren nur oberflächennahe Schichtbereiche erwärmt und aufgeschmolzen. Dadurch kühlt die bestrahlte Beschichtungsstelle nach Beendigung der Bestrahlung rasch wieder ab und es wird so verhindert, daß nennenswerte Anteile der Beschichtung abdampfen. Außerdem läßt sich durch die Änderung der Beschleunigungsspannung und des Strahlstromes die Aufschmelztiefe leicht variieren.
  • Ein weiterer Vorteil der Elektronenbestrahlung liegt darin, daß diese Bestrahlung in demselben Rezipienten vorgenommen werden kann, in dem - ebenfalls im Vakuum - die Beschichtung des Trägers mit der fotoleitenden Schicht vorgenommen wird. Die Einebnung durch Elektronenbestrahlung kann sofort nach der Beschichtung in der gleichen Vakuum-Apparatur erfolgen. Wird beispielsweise die fotoleitende Schicht durch Elektronenstrahl-Verdampfung auf den Träger aufgebracht, so kann dieselbe Strahlquelle anschließend direkt zum Aufschmelzen benutzt werden.
  • Ansonsten können zur Erzeugung des Elektronenstrahls handelsübliche Quellen verwendet werden, wie sie beispielsweise zur Reinigung von Substraten zur VakuumBeschichtung angeboten werden. Auch Quellen, die zur Materialaufschmelzung üblich sind, lassen sich wegen der leichten Beeinflußbarkeit des Elektronenstrahls so umgestalten, daß eine zur Einebnung geeignete Strahldicht erhalten wird.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist insbesondere zur Einebnung größerer Flächen einer Beschichtung vorgesehen, den Elektronenstrahl mit einem kleinen Querschnitt über die Fläche rastern zu lassen. Dabei kann allein der Elektronenstrahl abgelenkt werden, oder die Quelle mitsamt dem Strahl eine Relativbewegung gegenüber der Beschichtung ausführen. Eine Bewegung der Schicht bietet sich vorteilhafterweise bei zylinderförmigen Trägern an.
  • Um die Anforderungen an die Leistung der Elektronenquelle weiter herabsetzen zu können, ist vorgesehen, die fotoleitende Schicht als ganzes vorzuheizen. Die Vorheiztemperatur sollte etwas unterhalb der Temperatur eingestellt werden, bei der eine merkliche Abdampfung des Beschichtungsmaterials beginnt. Zur Einebnung mit dem Elektronenstrahl ist dann nur noch eine geringere Strahlintensität notwendig als ohne Vorheizen. Eine besonders günstige Möglichkeit zum Vorheizen bietet sich an, wenn die Elektronenbestrahlung unmittelbar nach der eigentlichen Beschichtung vorgenommen wird. Während dieser Beschichtung muß der Träger auf einer erhöhten Temperatur gehalten werden, um eine gute Haftung der Aufdampfschicht auf der Trägeroberfläche sicherzustellen. Während des anschließenden Abkühlens wird die gewünschte Vorheiztemperatur für die Elektronenbestrahlung durchlaufen und kann ohne neuerliches Heizen ausgenutzt werden.
  • Eine weitere, besonders einfache Methode zum Glätten der fotoleitenden Schicht besteht darin, daß die Schicht in einer Inertgas-Atmosphäre bei annähernd Normaldruck aufgeschmolzen wird. Im Vakuum würde eine derartige Erhitzung einen starken Materialverlust durch Verdampfen des fotoleitenden Materials verursachen. Wird dagegen bei Normaldruck in einem Inertgas, beispielsweise auch Luft, erwärmt, so ist die Verdampfungsrate stark reduziert. Die Wärmebehandlung kann in einem beliebigen, z.B. elektrisch beheizten Ofen oder im Rezipienten einer gefluteten Aufdampfanlage mit der Trägerheizung durchgeführt werden. Wichtig dabei ist, wie auch beim Aufschmelzen durch Elektronenbestrahlung, daß eine Erwärmung über die Glastransformationstemperatur (Erweichungstemperatur) erfolgt. Für As2Se3 beispielsweise liegt diese Temperatur bei ca. 180 C.
  • An zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden weiter erläutert und beschrieben.
  • Als Abbildungsfläche ist eine Platte vorgesehen, die aus einem Aluminiumträger besteht, auf den eine Arsentriselenid-Schicht (As2Se3) aufgedampft wurde. Die Dicke der Schicht beträgt 60/um. Diese Schicht wird im Vakuum mit einem Elektronenstrahl abgerastert. Die Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls beträgt 12 kV und der Strahlstrom ist auf 40 µA eingestellt. Der Strahldurchmesser auf der Oberfläche der Schicht beträgt 1/um.
  • In einem Demonstrationsversuch wurden Rasterelektronen-Mikroskopaufnahmen der Oberfläche vor und nach der Elektronenbestrahlung gemacht. Die Rauhtiefe vor der Bestrahlung betrug 3/um. Bestrahlt wurde eine Fläche von 50/um x 50/um. Dazu wurde der Strahl 1 min lang mit einer Periodendauer von 3 sec über die Fläche gerastert. Die Rauhtiefe lag anschließend unter 0,05/um. Die entsprechende Rasterelektronen-Mikroskopaufnahme zeigt eine vollkommen glatte Oberfläche frei von sämtlichen sichtbaren Rauhigkeiten, Erhebungen oder Vertiefungen.
  • Eine weitere identische Abbildungsfläche mit der gleichen sehr rauhen Schichtoberfläche konnte durch eine 15-minütige Wärmebehandlung bei 260°C auf eine Rauhtiefe von 0,1 µm eingeebnet werden. Oberflächenfehler in Form von Pickeln wurden dabei durch die Oberflächenspannung deutlich abgerundet und verflacht.

Claims (5)

1. Verfahren zum Glätten einer Abbildungsfläche, die eine auf einem leitfähigen Träger aufgebrachte fotoleitende Schicht beinhaltet, für den elektrofotografischen oder xeroradiografischen Umdruck, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoleitende Schicht zumindest in ihrem Oberflächenbereich kurzzeitig aufgeschmolzen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche der Schicht durch Elektronenbestrahlung aufgeschmolzen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit einem Elektronenstrahl kleinen Querschnittes abgerastert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht als ganzes vorgeheizt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch 'gekennzeichnet , daß die Schicht in einer Inertgas-Atmosphäre bei annähernd Normaldruck aufgeschmolzen wird.
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