JPH10512513A - エンボス基板及びそれを有する光受容体装置及び方法 - Google Patents
エンボス基板及びそれを有する光受容体装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
エンボス面(21)がプラスチック材料の基板(22)からなり、そして面と、基板の面によって支持されたエンボス面(62)とを有する。エンボス面(62)は100ナノメートル乃至300ナノメートルの平均荒さをもったパターンを有し、荒さが面(62)にわたって実質的に一様に分布され、パターンは峰と谷を有し、隣接した峰及び又は谷間の水平距離が峰と谷との間の深さよりも大きい。ピーク及び谷は、薄い平らな有機層で被覆されたエンボス面(62)が光に曝されるとき干渉効果を最小にし或いは除去するために、そこに当たった光の拡散を生じさせるように周期性なしに無秩序に配置されている。
Description
【発明の詳細な説明】
エンボス基板及びそれを有する光受容体装置及び方法
本発明はエンボス基板及びそれを有する光受容体装置及びその製造方法に関す
る。
複写機に利用される光受容体ベルトでは、かかるベルトの製造に種々の薄い層
が利用されてきた。それらのベルトの感度を増すために、それらのベルトを形成
する薄い層を依然としてより薄くし、且つより平らにすることが望ましいことが
分かった。これらの層をより薄くし或いはもっと平らにすると、光干渉(モアレ
効果)が薄い平面化被覆内に起こることが分かった。換言すれば、モアレ効果は
、印刷される像と干渉する建設的及び又は破壊的干渉を作るので、レーザプリン
ターに特に望ましくない色又は木目効果をもたらす。従って、かかる光干渉を最
小にし或いは除去した光受容体基板及びかかる光受容体基板の製造を可能にする
製造方法の要望がある。
一般に、本発明の目的は、エンボス基板及び該エンボス基板を有する光受容体
装置並びにかかる光干渉効果を最小にし或いは除去する製造方法を提供すること
にある。
本発明の他の目的は、光干渉効果を除去する、周期性のない無秩序な表面形状
を有するパターンを持った面をもたらす、上記特徴の基板、装置及び方法を提供
することにある。
本発明の他の目的は、エンボス面の荒さを所定限度内に制御した、上記特徴の
基板、装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、荒さが100乃至300ナノメートルの範囲の平均荒さ
を有する、上記特徴の基板、装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、荒さが350乃至1050ナノメートルの範囲のレーザ
波長について使用することができる、上記特徴の基板、装置及び方法を提供する
ことにある。
本発明の他の目的は、パターンがピークと谷を有し、隣接したピーク及び又は
谷間の距離がピークの頂から隣接した谷の底までの深さよりも大きい、上記特徴
の基板、装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、大量生産技術について使用するのに適した、上記特徴の
基板、装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、光受容体ベルトを生産するのに利用することができる、
上記特徴の基板、装置及び方法を提供することにある。
本発明の追加の目的及び特徴は、好ましい実施の形態を添付図面について記載
する以下の説明から明らかであろう。
図1は本発明について使用される典型的な基板の断面図である。
図2は、本発明の方法で面を複製するエッチガラス(蝕刻ガラス)の断面図で
ある。
図3は図2のエッチガラスにフォトレジスト層を被覆して、図2に示すエッチ
ガラスの面のネガティブとしたことを示す断面図である。
図4はエッチガラスの面から取り外された後のフォトレジスト層を示す断面図
である。
図5は図4に示すフォトレジスト層ネガティブを使用して金皮膜に形成された
、エッチガラスの面のポジティブを示す断面図である。
図6は図5に示す段階で作られた金皮膜マスターを示す断面図である。
図7は金皮膜マスターを利用して金属シムを作って図2に示すエッチガラスの
面のネガティブ像を有するシムとした方法を示す断面図である。
図8は図7に示す段階で作られたタイプの複数の金属シムで覆われたマット形
円周面を有するエンボス用ローラを示す概略図である。
図9は図8に示すエンボス用ローラの金属シムによって支持されたパターンを
写してエンボス皮膜とした方法を示す装置の概略図である。
図10は図1に示す基板に接着され、図9で作られたエンボス皮膜を示し、エ
ンボス皮膜の上面に真空蒸着接地平面を設けたものの断面図である。
図11は図10に示すエンボス基板を有する光受容体装置の断面図である。
一般に、本発明のエンボス基板はエンボス面を有する基板からなる。エンボス
面の特徴は、エンボス面が100ナノメートル乃至300ナノメートルの平均荒
さをもったパターンを有し、荒さがパターンに渡って実質的に均一に分布されて
いることである。パターンは峰と谷を有し、隣接した峰間の距離は隣接したピー
クと谷との間の深さよりも大きい。ピークと谷はパターンに周期性なく無秩序に
配置されて、それに当たる光を拡散させ、基板に平らな皮膜が被覆され、そして
基板が光に曝されるときに干渉効果を最小にし或いは除去する。
特に、図面の図1乃至11に示すように、本発明を有するエンボス基板21は
図10に示され、図1に示す基板22を図2乃至9に示す段階と関連して利用し
て作られる。基板22は上面23及び下面24を有する。基板22は任意適当な
材料で形成することができるが、好ましくは、1ミル乃至10ミルの範囲の厚さ
、好ましくは、2−3ミルの厚さを有し、面23又は24が本発明の実施に必要
な所望の荒さを有していない、例えばPETのようなプラスチックの如き可撓性
材料で形成される。かくして、例えば、面23は平滑過ぎる78ナノメートル又
はそれ以下の平均荒さRaを有するのが良く、逆に、面23が400ナノメート
ルの平均荒さRaを有する場合には、それは荒過ぎる。本発明によれば、100
乃至300ナノメートル、好ましくは、120愛し250ナノメートルの範囲の
平均荒さRaを有する面を持つことが望ましい。
後述するように、面23と24のうちの一方を直接エンボスして所望な荒さを
作る。この方法を利用するときには、基板22はその面23にアクリル樹脂のよ
うな適当な材料で形成された硬質コートを備えることが望ましい。このような出
発基板は商業的に入手でき、テクラ(TEKRA)によって供給されるテクラマ
ルノット(TEKRA Marnot)II、即ちエンボス可能なアクリル樹脂の
硬質コートをもったPET基板と特定することができる。
エンボス基板21を製造するための後述の方法では、かかる硬質コートをもた
ない基板22が利用される。本発明によれば、基板22をエンボスすることがで
きるパターンを見つけるために、かかるエンボス面を作るべく複写又は複製する
ための種々の面を調査した。所望なパターンを示した1つの物品が90°光沢エ
ッチガラスと特定される、エッチ面27を有するガラス片26に見られた。本発
明と関連して、90°光沢が好ましいけれども、60°乃至90°光沢の範囲の
光沢を利用してもよいものと考えられる。かかるガラスの表面形状27は、ガラ
スの面の複製を論ずる以下に記載のごとき多数の方法で特徴付けることができる
。典型的には、90°光沢エッチガラスはほぼ150ナノメートルの平均表面荒
さRaをもったパターンを有し、110ナノメートルと150ナノメートルとの
間の範囲がかかるエッチガラス面に起こる。140乃至200ナノメートルのR
MS平均値及び深さについて430乃至410ナノメートルのZ平均値が測定さ
れた。図2に示すエッチガラスのスキャン輪郭サンプルエッチ面のスキャン輪郭
は400マイクロメートルに及んだ。隣接した谷及び又はピーク間の距離はほぼ
10マイクロメートルであり、ピークの頂から底までの深さはほぼ400ナノメ
ートルであった。かくして、隣接した谷及び又はピーク間の幅はピークと隣接し
た谷との間の深さよりも大きく、好ましくは、それよりも例えば、20又はそれ
以上のファクター大きくなければならない。かかる90°光沢エッチガラスの面
によって作られるパターンはマイクロスケールで周期性なしに無秩序であった。
以下に記載の如くエンボスするための所望な表面特性をもたらすためにガラス
が利用されたけれども、他の材料も例えば、プラスチックシート及び金属シート
のような所望な面をもたらすことができる。
物理的物品の面によってもたらされるパターンを複写又は複製するのではなく
、高い振幅ピークが面にわたって無秩序に間隔を隔てるような三次元減衰シヌソ
イド波の形態のような類似の表面形状をもたらすコンピュータの使用によって類
似のパターンを作ることが出来る。例示として、隣接したピーク間の幅又は間隔
はほぼ10ミクロンであり、ピークの頂から谷の底までの深さはほぼ0.1ミク
ロンである。回析格子の形成を防止するのに減衰が要求される。換言すれば、形
成されたパターンは、面上の周期性を回避し、且つ又回析効果を回避するように
、拡散して無秩序であるべきである。
本発明により複製することが望まれる所望面が選ばれていると仮定すると、図
3に示すガラス基板26はほぼ0.1ミクロン又はそれ以下の厚さまで、シリコ
ン油のような適当な材料で形成された剥離皮膜31で被覆された面27を有する
。フォトレジスト32を適当な方法で、例えば、イーストマンコダックのフォト
レジストのような感光性ポリマーの形態の液体ネガティブフォトレジストを供給
し、それを剥離皮膜31の面へスピニングし、そしてそれを在来の方法で乾燥す
るこ
とによって、剥離皮膜31の上に堆積させる。
フォトレジスト層32が乾燥し、即ち硬化した後、フォトレジスト層32をエ
ッチガラス基板26の面27から剥がして図4に示すようにエッチガラス26の
面のネガティブの複製を作る。所望なエンボス面がコンピュータによって作られ
る場合には、コンピュータで発生したパターンを利用するイービーム(e−be
am)リトグラフ技術を使ってフォトレジストマスター32を作ることが出来る
。フォトレジスト層32は複製するように望まれる面27のネガティブである面
33を有する。この面を利用してガラス基板26のエッチ面27のポジティブの
複製を作る面37を有するポジティブの複製マスターシム36を作る。逆に、所
望ならば、エッチ面のネガティブ複製を作るネガティブ複製マスターシムを作っ
てもよい。このシム36はガラス基材26の面27のポジティブの複製である面
37を有する金マスターシム36を作るために、在来の無電解メッキ法で金のよ
うな適当な材料で形成されるのがよい。金皮膜マスター36が形成されるやいな
や、フォトレジスト層32を在来の方法で溶解し、或いは洗い流し、その結果、
図6に示すように面37を有する金皮膜マスターシム36が残る。例示として、
シム36は例えば1/2インチ×1/2インチのような適当な大きさのものでよ
い。
次いで、複数のタイルシム41を金皮膜マスターシム36から形成してガラス
基板26の面27のネガティブであるシム41の面42及び面43を作る。これ
を行うために、シリコン油又は塩化ナトリウムのような適当な材料で形成された
剥離層44をマスターシム36の面37に置き、しかる後、ニッケルのような金
属を無電解メッキ技術で面37に例えば10ミクロンのような適当な厚さに電気
メッキする。メッキが仕上がった後、剥離層44を溶解し、その結果、ガラス2
6のエッチ面27の第2のネガティブの像を備えた面42が残る。ニッケルシム
は、例えば、金皮膜マスターシム36と同じ1/2インチ×1/2インチの寸法
形状のような適当な寸法形状を有することができる。
本発明と関連して、面のネガティブの複製を利用することが可能であることが
分かった。面のネガティブの複製を作るために、ネガティブからポジティブにタ
イルシムをシフトする、エンボス用シムのもう一世代を作る事だけが必要である
。
本発明によれば、円筒面47を有するエンボス用ローラ46にタイル張りする
ことが望まれるものと仮定する。ローラ46はステンレススチール又はアルミニ
ウムのような適当な材料で形成されるのがよい。例えば、6インチの直径及び3
6インチの幅を有する円筒面を利用し、1/2インチ平方のタイルシムを利用す
ると、その面を覆うのに2000個以上のシムが必要とされる。次いで、ニッケ
ルタイルシムを取り、それらの面43を接着剤(図示せず)のような適当な手段
で円筒面47に接着することによって面43を円筒面47に固着し、シム46を
並べて且つ端と端を突き合わせてマット状態に置いて円筒面47から外方且つ半
径方向に面するシム41の面42に対応するパターンを作り、エンボス用円筒面
を提供する。シム41を面47にマット状にタイル張りした後、ローラ46、そ
れによって支持されたパターンを、例えばアクリル樹脂の硬質コートを支持して
いるPET基板のような可撓性基板の硬質被覆面に直接エンボスするのに使用し
てもよい。これは例えば、150℃の温度及び平方インチ当たり80ポンドのよ
うな適当な温度と圧力の使用によって、且つ基板をエンボス用シリンダと平滑な
スチールローラとの間に走らせることによって行うことが出来る。
別の例として、エンボス用ローラ又はシリンダ46を図9に示すような装置及
び方式に利用することができる。PET基板22は供給リール51で支持され、
エンボス用ローラ46と中に紫外線源53を有するガラスローラ52との間を移
動し、次いで、巻き取りリール54によって巻き取られる。図9にも示すように
、エンボス用ローラ46は頂き開放タンク57内に配置された紫外線硬化性ポリ
マー浴の形態の液体の中を移動する。硬化性ポリマー浴はIR熱源を使用する速
硬熱硬化性ポリマー装置内の紫外線硬化性アクリルポリマー又はエポキシポリマ
ーの形態のものがよい。図9に示す装置の作動中、エンボス用ローラ46は浴5
6から紫外線硬化性ポリマーの薄い層を取り上げて基板22の他の下側即ち下面
24に係合し、浴からのポリマーをエンボス用ローラ46によって支持されたシ
ム41のパターンへ圧入する。ポリマーが可撓性基板22の下側に達する前に、
エンボス用ローラから余分のポリマーを除去するのにドクターブレード64を利
用することができる。エンボス用ローラ46と接触しているポリマーは紫外線源
53によって硬化されて基板22の面24に付着した注型エンボス皮膜61を作
り、層61を例えば2ミクロンのような適当な厚さに形成させ、エンボス用ロー
ラが回転し続けるとエンボス用ローラ61から分離させる。次いで、硬化したポ
リマー層61は基板22と一緒にエンボス基板21として巻き取りリール54へ
移動する。図9に示す装置の作動の完了後、巻き取りリール54を、前に説明し
たタイプの光受容体装置を作るのにそれを利用する顧客に出荷することができる
。層61は、複製することが望まれたガラス基板26のエッチ面27によって作
られたパターンのポジティブ又はネガティブである基材22のためのエンボス面
62をもたらす。
変形例として、リール54を顧客に出荷する前に、面62は金属のような適当
な材料で形成された真空蒸着接地平面66を備えてもよい。これは、巻き取りリ
ール54によって支持されたエンボス基板21を通し、エンボス基板を在来の真
空室の中を進めて面62を金属化し、真空室内でアルミニウム又は他の適当な金
属材料を蒸発させることによって接地平面として役立つ等写被覆を作ることによ
って容易になし遂げられる。金属化接地平面66がこの面62に作られた後、エ
ンボス及び金属化基板を他の巻き取りリール(図示せず)に巻き取り、しかる後
、光受容体装置への製造のために顧客に出荷することができる。
真空蒸着接地平面66のある又はないエンボス基板21を、例えば図11に示
す装置69のような光受容体装置を作るのに利用することができる。ここに示す
ように、エンボス面62は前に説明したように接地平面66を備え、それに続い
て当業者に周知のタイプの一連の有機被覆が設けられる。かくして、接地平面6
6の上に位置する下塗り接着層/電荷阻止層71を設けることができる。これに
続いて、電荷発生層72及び電荷移動層73が設けられて仕上げ製品69になる
。例示として、PET基板22は例えば75ミクロンのような適当な厚さを有す
る。注型エンボス皮膜又は層は例えば2ミクロンのような適当な厚さを有する。
接地平面は0.1ミクロンより小さい厚さを有する。典型的には、下塗り接着層
又は/電荷阻止層71は1ミクロンより大きい厚さを有し、電荷発生層72は0
.1乃至1ミクロンの範囲の厚さを有し、電荷移動層73は20ミクロンの厚さ
を有する。
図11に示す構造では、光受容体装置69は、基板22の上に位置しかつ光受
容体装置69の光拡散能力をもたらすエンボス面62を備え、これは、接地平面
66の上に位置する薄い平らな有機層を利用する事が出来るとしても、電荷移動
層73を通して放出される像の色又は木目のような光干渉(モアレ)効果を最小
にし或いは除去する。ガラス26の面27と関連して説明したようにエンボス面
62は、設けられた峰と谷が無秩序の非周期的パターンをなし、且つ光を拡散さ
せ、且つコヒーレントな干渉効果を有しない微小規模の表面形状をもたらすため
に、峰と谷がピークと谷との間の垂直距離よりも広く互いに間隔をへだてられて
いる表面形状を有する。平均荒さRaは300ナノメートルより小さく、100
ナノメートルより大きくなければならない。かかる表面形状では、光受容体装置
は、典型的には、780乃至950ナノメートルの範囲の波長を有する光源用の
赤外線レーザダイオードを使用するレーザプリンターについて利用することがで
きる。かくして、本発明は赤外線レーザ複写機及びプリンターに特に適用できる
。しかしながら、本発明において説明したのと同じタイプの光受容体装置を白色
光複写機械に利用することができる。
本発明を主として可撓性プラスチック皮膜について説明したけれども、同じ原
理を平らなプラスチックプレートに設けられる平らな面のような平らな面につい
て利用することができることを理解すべきである。上記の説明から、光受容体装
置を作っている層をより薄くしそしてより平らにするときに光干渉効果を最小に
し或いは除去するために光受容体装置に利用することが出来るエンボス基板を提
供していることが分かる。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
C09D 7/12 C09D 7/12 Z
11/02 11/02
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,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.プラスチック材料の基板からなり、そして面と、基板の面によって支持され たエンボス面とを有するエンボス基板において、100ナノメートル乃至300 ナノメートルの平均荒さをもったパターンを有し、荒さが面にわたって実質的に 一様に分布され、前記パターンは峰と谷を有し、隣接した峰及び又は谷間の距離 がピークと谷との間の深さよりも大きく、ピーク及び谷は、エンボス面が光に曝 されるとき干渉効果を最小にし或いは除去するために、そこに当たった光の拡散 を生じさせるように周期性なしに無秩序に配置されていることを特徴とするエン ボス基板。 2.エンボス面は基板の面である、請求の範囲1に記載の基板。 3.基板の前記面に硬質コートをさらに有する、請求の範囲2に記載の装置。 4.前記基板はPETであり、前記硬質コートはアクリル樹脂である、請求の範 囲3に記載の装置。 5.第1の面と第2の面とを有するプラスチックの別の層を更に有し、前記第1 の面は明の他の目的は、大量生産技術について使用するのに適した、前記層の前 記第1の面は、基板の前記面に接着され、前記層の第2の面に前記エンボス面が 形成される、請求の範囲1に記載の基板。 6.前記層は紫外線硬化性ポリマーで形成される、請求の範囲5に記載の基板。 7.前記基板はPETで形成される、請求の範囲6に記載の基板。 8.エンボス面に形成された真空蒸着金属を更に有する、請求の範囲7に記載の 基板。 9.シムの形態を有する、請求の範囲1に記載の基板。 10.エンボス面を支持するプラスチック基板を有し、前記エンボス面は100ナ ノメートル乃至300ナノメートルの平均荒さをもったパターンを有し、荒さが エンボス面にわたって実質的に一様に分布され、前記パターンは峰と谷を有し、 隣接した峰及び又は谷間の距離がピークの頂と谷の底との間の深さよりも大きく 、ピーク及び谷はパターン内に周期性なしに無秩序に配置され、更に、エンボス 面に付着した接地平面層と、接地平面層に付着した電荷阻止層と、電荷阻止層に 接着された電荷発生層と、電荷発生層に付着した電荷移動層と、を 有し、前記エンボス面はそれに当たる光の拡散を生じさせるのに役立ち、且つ光 に曝されたとき光干渉効果を最小にし或いは除去するのに役立つ、光受容体装置 。 11.前記基板は硬質アクリル樹脂コートが形成された面を備え、前記パターンが 前記硬質アクリル樹脂コートにエンボスされる、請求の範囲10に記載の装置。 12.前記エンボス面はプラスチック層に形成される、請求の範囲10に記載の装 置。 13.前記エンボス面は層に注型される、請求の範囲12に記載の装置。 14.前記基板はPETで形成される、請求の範囲10に記載の装置。 15.100ナノメートル乃至300ナノメートルの平均荒さをもった面を有し、 荒さが面にわたって実質的に一様に分布され、前記面が峰と谷を有するパターン を備え、隣接した峰及び又は谷間の水平距離が峰の頂と谷の底との間の垂直距離 よりも大きく、ピーク及び谷が周期性なしにパターンに無秩序に配置されている 、シムを作る方法であって、像の複製を作り、複製した像に対応するシムの面に エンボス面を作ることからなる、方法。 16.複製したシムは基板の面を直接エンボスするのに使用される、請求の範囲1 5に記載の方法。 17.複製したシムは基板の面に付着した別のプラスチック層の面をエンボスする のに利用される、請求の範囲15に記載の方法。 18.面の像は所望面のパターンからネガティブ表面形状を形成し、ネガティブ表 面形状の複製によってポジティブ表面形状を形成し、ポジティブ表面形状の複製 によって他のネガティブ表面形状を形成し、最後に、ネガティブ表面形状をエン ボスされるプラスチック基板へ転写し、プラスチック基板に所望面のポジティブ 複製を作ることによって作られる、請求の範囲15に記載の方法。 19.ポジティブ表面形状は金属層に形成され、他のネガティブ表面形状は追加の 金属層に形成される、請求の範囲18に記載の方法。 20.ネガティブ表面形状は円筒面を有するエンボス用ローラと一緒に複数のシム に形成され、複数のシムをエンボス用ローラの円筒面にマット状に固着し、エン ボス用ローラを、紫外線硬化性ポリマー浴の中を移動させ、紫外線硬化性ポ リマーを基板の片側に転写するとともに紫外線硬化性ポリマーが紫外線硬化光を 受けて、紫外線硬化性ポリマーを硬化させ、且つ固体化させ、エンボス用ローラ から基板へ移させ、基板が所望面の像を支持するエンボス面を備える、請求の範 囲19に記載の方法。 21.エンボス面に真空蒸着接地平面層を付与する段階を有する、請求の範囲20 に記載の方法。 22.接地平面層の上に位置する複数の有機層を堆積させる段階を有する請求の範 囲21に記載の方法。
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