專(zhuān)利名稱(chēng)：壓花的底片和光感受器裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓花的底片和光感受器裝置以及其制造方法各種薄膜層用于制造復(fù)印機(jī)用的光感受器帶。為了提高這些帶的感光度，希望把形成這些帶的薄層制造的更薄更平。當(dāng)這些層做的較薄較平時(shí)，發(fā)現(xiàn)在薄的平涂層中發(fā)生光干涉(莫爾(moire)效應(yīng))，換言之，莫爾效應(yīng)在激光打印機(jī)中產(chǎn)生特別不希望有的顏色或木紋，因?yàn)樗鼈儠?huì)對(duì)所印的圖象產(chǎn)生相長(zhǎng)和/或相消干涉。因此，需要一種將這種光學(xué)干涉降低到最低的光感受器底片和能制造這種底片的方法。
總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的目的是提供一種壓花底片和具有這種底片的光感受器裝置及其制造方法，這種壓花底片和光感受器可將這種光干涉效應(yīng)減至最小或消除。
本發(fā)明的另一目的是提供具有上述特性的底片、裝置和制造方法，其中，提供具有一圖形的表面，該圖形具有無(wú)規(guī)則無(wú)周期性的表面形貌以消除干涉效應(yīng)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有上述特性的底片、裝置和方法，其中，壓花表面的粗糙度被控制在預(yù)定范圍之內(nèi)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有上述特性的底片、裝置和方法，其中，其平均粗糙度是從100-300毫微米。
本發(fā)明的另一目的是提供一種底片、裝置和方法，它可用于激光波長(zhǎng)在350-1050毫微米的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有上述特性的底片、裝置和方法，其中，圖形具有峰和谷，并且其中，在相鄰的峰和/或谷之間的距離大于從峰頂?shù)较噜徆鹊椎纳疃取?br> 本發(fā)明另一目的，是提供適用于大量生產(chǎn)的技術(shù)上的底片、裝置和方法。
本發(fā)明另一目的是提供，在生產(chǎn)光感受器帶中可用的底片、裝置和方法。
通過(guò)對(duì)以下結(jié)合附圖的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施的說(shuō)明，本發(fā)明的其他目的和特征將更加明了。


圖1是與本發(fā)明有關(guān)用的典型的底片截面圖；圖2是在本發(fā)明方法中對(duì)其表面進(jìn)行復(fù)制的腐蝕玻璃的截面圖；圖3是圖2腐蝕玻璃的截面圖，在其上涂上了光致抗蝕劑(photoresist)層，以產(chǎn)生圖2所示腐蝕玻璃表面的負(fù)片；圖4是光致抗蝕劑層從被腐蝕玻璃表面取下后的截面圖；圖5是用圖4所示的光致抗蝕劑負(fù)片在金薄膜上形成的被腐蝕玻璃表面的正片的截面圖；圖6是在圖5所示的步驟中產(chǎn)生的金薄膜靠模的截面圖；圖7是表示利用金膜靠模制成具有圖2所示腐蝕玻璃表面負(fù)形的金屬蓋片的方式的截面圖；圖8壓花的滾子的等距圖，該滾子具有覆蓋著多個(gè)在圖7所示步驟中所制的金屬蓋片的無(wú)光澤(matted)圓柱面；圖9是裝置示意圖，說(shuō)明圖8所示壓花滾子的金屬蓋片上的圖形被傳遞，以形成一壓花膜；圖10是被粘結(jié)到圖1所示底片上的在圖9中產(chǎn)生的壓花膜的截面圖，該膜帶有真空沉淀在壓花膜頂面上的屏蔽面(ground plane)；圖11是具有圖10所示壓花底片的光感受器裝置的截面圖。
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的壓花底片是由具有壓花表面的底片所構(gòu)成。這種壓花表面的特征在于，它具有為100到300毫微米平均粗糙度的圖形，這種粗糙度在圖形上大體均勻分布。這些圖形具有脊和谷，在相鄰脊之間的距離比相鄰峰和谷之間的深度大。峰和谷在圖形上無(wú)規(guī)律無(wú)周期地分布，當(dāng)?shù)灼可掀降谋∧げ⑵芈对诠饩€中時(shí)，其將照射在上面的光線進(jìn)行發(fā)散，使干涉減至最小或消除。
在圖1至11所示的圖中，在圖10中示出本發(fā)明的壓花底片21，該底片是用圖1所示底片結(jié)合圖2-9所示的步驟制成的。底片19具有上下面23和24。底片22可以用任何適當(dāng)材料制造，但最好由柔性材料，例如具有1-10密耳厚度的PET塑料制造，且厚度最好為2-3密耳，并且，其中，表面23和24不具有實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所需要的理想粗糙度。因此，例如，表面23可能有特別平的平均78毫微米或更小的粗糙度，但反之，如表面23有平均400毫微米的粗糙度則太過(guò)于粗糙。根據(jù)本發(fā)明，希望表面具有100-300毫微米的平均粗糙度，最好是120-250毫微米。
如下面所介紹的，表面23和24之一可以直接壓花以便形成希望的粗糙度。當(dāng)這樣做時(shí)，希望底片22在表面23上形成由丙烯酸等適宜的物質(zhì)形成的一硬涂層。這樣的原始底片在市場(chǎng)上有銷(xiāo)售，是由TEKRA供應(yīng)的，牌號(hào)為T(mén)EKRA Marnot II，它是一種帶有可壓花的丙烯酸硬涂層的PET底片。
在下面介紹的制造壓花底片21的方法中，應(yīng)用了沒(méi)有這種硬涂層的底片22。根據(jù)本發(fā)明，為了在底片22上產(chǎn)生可壓制的圖形，對(duì)種種表面進(jìn)行了復(fù)制或拷貝的研究以形成這種壓花表面。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在具有腐蝕面27的標(biāo)志為90°光澤度的腐蝕玻璃26上存在希望要的圖形。結(jié)合到本發(fā)明，相信在60到97°光澤度范圍可以應(yīng)用，而90°光澤度最好。如在下文討論這種玻璃表面復(fù)制過(guò)程中所述的，這種玻璃表面形貌27有多方面特征。一般90°光澤度的腐蝕玻璃在腐蝕面上具有100-150毫微米(平均約為150毫微米)的表面粗糙度Ra的圖形。深度測(cè)量的RMS(均方根)平均值為140-200毫微米，Z平均值為430和410毫微米。圖2示出長(zhǎng)度為400微米以上的腐蝕玻璃的腐蝕表面試樣的掃描圖。在相鄰谷和/或峰之間的距離約為10微米，峰頂和谷底之間的深度約為400毫微米。因此可見(jiàn)，在相鄰谷和/或峰之間的寬度大于峰和一相鄰谷之間的深度，并且更可取地例如大體上有20或更大的倍數(shù)。由這種90°光澤的腐蝕玻璃表面產(chǎn)生的圖形在微觀上是無(wú)規(guī)律無(wú)周期性的。
雖然如后所述用玻璃來(lái)形成希望要的具壓花特性的表面，但其他材料也可形成這種希望要的特性表面，例如，塑料和金屬板。
應(yīng)理解，除了拷貝或復(fù)制一個(gè)物件表面形成的圖形外，用計(jì)算機(jī)也可產(chǎn)生相似圖形，以形成相似的表面形貌，如形成在表面上高幅值峰無(wú)規(guī)律地隔開(kāi)的三維阻尼正弦波。作為例子，在相鄰峰之間的間隔或?qū)挾瓤梢源蠹s為10微米，而峰頂?shù)焦鹊椎纳疃瓤梢约s為0.1微米。為了防止形成衍射光柵，阻尼是需要的。換言之，形成的圖形應(yīng)是彌散而無(wú)規(guī)則的，以避免在表面上有周期性，也避免衍射效應(yīng)。
假定根據(jù)本發(fā)明所希望復(fù)制的理想表面已選定，則將圖3所示的玻璃底片26的表面27涂上分形膜31，該膜是由象硅油一類(lèi)的適宜材料所形成，厚度在約0.1微米以下。在分形膜31上淀積一光致抗蝕劑層，如通過(guò)采用呈光聚合物形的液體負(fù)性光致抗蝕劑，如Eastman Kodak光致抗蝕劑，并用常規(guī)方法將它離心旋轉(zhuǎn)到分形膜31的表面上并干燥。
在光致抗蝕層32干燥和固化后，將光致抗蝕層32從腐蝕玻璃底片26的表面27上剝離下來(lái)，以形成圖4所示腐蝕玻璃26表面27的反形。在用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生想要的壓花表面時(shí)，可以用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖形，通過(guò)電子束光刻技術(shù)來(lái)產(chǎn)生光致抗蝕劑靠模32。光致抗蝕劑層32的一個(gè)表面33是希望復(fù)制的表面27的反形。利用這個(gè)表面形成正形靠模蓋片36，它具有表面37，表面37是玻璃底片26的腐蝕表面27的正形復(fù)制表面。相反，如果需要的話，可以形成反形靠模蓋片，它產(chǎn)生腐蝕表面的反形復(fù)制面?？梢杂眠m宜的材料，如金，以常規(guī)化學(xué)鍍法形成蓋片36，產(chǎn)生金靠模片36，它具有玻璃底片26表面27的正形復(fù)制表面37。一旦金膜靠模36形成，光致抗蝕劑層可以用常規(guī)方式被溶解或洗掉，使得的留下如圖6所示的具有表面37的金膜靠模片36。片36可以有合適的尺寸，例如1/2″×1/2″的方形。
然后由該金膜靠模片36形成多個(gè)蓋片41，在蓋片41上形成玻璃底片26的表面27的反形表面42和表面43。為此，在靠模片36的表面37上設(shè)置分形層44，該層是由硅油或氯化鈉等適宜的材料形成的，然后，將象鎳一類(lèi)的金屬用化學(xué)鍍技術(shù)鍍到表面37上，鍍層厚度例如為10微米。在鍍完后，將分形44溶解從而剩下表面42，它具有玻璃26腐蝕面27的第二次反形。鎳蓋片可以有適宜的大小，如與金靠模片36一般大的1/2″×1/2″的尺寸。
應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明，也可利用表面的反形復(fù)制面。為了生成一表面的反形復(fù)制面，只需制出壓花片的更下一代復(fù)制面，以將蓋片由負(fù)形變成正形。
根據(jù)本發(fā)明，假設(shè)希望敷設(shè)成一具有圓柱表面47的壓花滾子46。滾子46可由不銹鋼或鋁等適宜的材料形成。例如，用直徑6″、寬36″的圓柱面，并要用2000多1/2″方蓋片蓋住它表面。然后取鎳敷設(shè)蓋片，并通過(guò)適當(dāng)方法，如粘結(jié)劑(未示出)將它們的表面43固定到圓柱表47上，即將蓋片46并排一個(gè)接一個(gè)地，以一種無(wú)光澤(matte)方式來(lái)設(shè)置，形成一個(gè)與從圓柱表面47徑向向外的蓋片41的表面42一致的表面圖形，從而形成了圓柱壓花面。在蓋片41以無(wú)光澤的方式敷設(shè)到表面47后，滾子46就可以用來(lái)直接在柔性底片的硬涂層面上(如帶有丙烯酸硬涂層的PET底片上)壓印它所具有的圖形。這可在適宜的溫度和壓力，如150℃、每平方英寸80磅的條件下，使該底片在壓花圓柱和一個(gè)平滑鋼滾之間進(jìn)行滾壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。
另外，壓花滾子或圓柱46可用于如圖9所示的裝置和系統(tǒng)中。在供輥51上裝PET底片22，該底片22在壓花滾子46和玻璃滾子52之間運(yùn)行，然后由收集輥54收集，在玻璃滾子52中有一紫外線光源53。如圖9所示，壓花滾46運(yùn)行經(jīng)過(guò)一可用紫外線(UV)固化的聚合物浸泡液體56，該液體位于頂部開(kāi)口的罐57內(nèi)?？晒袒酆衔锝菀嚎梢允荱V可固化丙烯酸聚合物，或者是利用IR熱源的可快速加熱固化系統(tǒng)中以環(huán)氧樹(shù)脂為基礎(chǔ)的聚合物。當(dāng)圖9所示裝置工作時(shí)，壓花滾子46從浸泡液56中取得一薄層的紫外線可固化聚合物，并與底片22的下表面24接合，將聚合物由浸泡液擠壓到壓花滾子46上所裝蓋片41的圖形中。在聚合物到達(dá)柔性底片22下面之前，可用刮片從壓花滾子除去過(guò)多的聚合物。與壓花滾子46接觸的聚合物被UV光源53固化，產(chǎn)生一粘結(jié)到底片22的表面24上的鑄造壓花膜61，并使層61形成適宜的厚度(如2微米)，并隨繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的壓花滾子46而與之分離。當(dāng)壓花底片21在收集輥54上，被固化的聚合物層61與底片22一起運(yùn)動(dòng)。在圖9所示的過(guò)程完成后，收集輥54可以被運(yùn)往用戶(hù)，用以制成前述類(lèi)型的光感受器裝置。層61為底片22提供了一個(gè)壓花表面62，它是所希望復(fù)制的玻璃底片26的腐蝕表面27上圖形的正形或反形。
另外，在將收集輥54運(yùn)往用戶(hù)之前，表面62上可以形成一由適宜的材料(如金屬)形成的真空淀積屏蔽面66。將收集輥54所裝的壓花底片21通過(guò)傳統(tǒng)真空室，在該真空室中將鋁或其他合適金屬蒸發(fā)，以使表面62噴鍍金屬形成作為屏蔽面的共形涂層。在表面62上形成金屬化屏蔽面66后，該壓花并金屬化的底片被卷繞在另一收集輥上(沒(méi)示出)，然后運(yùn)往用戶(hù)，以制造光感受器裝置。
帶有或不帶有真空淀積屏蔽面66的壓花底片21，可用于制造例如圖11所示的光感受器裝置。如圖所示，裝有如上所述屏蔽面66的壓花表面62，隨后加上一系列有機(jī)涂層，這些都是本領(lǐng)域技術(shù)人士所熟知的。這里有膠粘(subbing adhesion)層/電荷封閉(charge blocking)層71蓋在屏蔽層66上。跟著是電荷生成(charge generation)層72和電荷運(yùn)送(charge transport)層73，以致形成最終產(chǎn)品69。PET底片22例如可有75微米的適宜的厚度。鑄造壓花膜或?qū)涌捎欣?微米的適宜厚度。屏蔽層可有比0.1微米小的厚度。一般膠粘/電荷封閉層71可有大于1微米厚度，電荷生成層72可有0.1-1微米厚度，電荷運(yùn)送層73可有20微米厚度。
帶有圖11結(jié)構(gòu)的光感受器裝置69有一蓋在底片22上的壓花表面62，并為光感受器裝置69提供了一散光能力，即使在屏蔽面66上覆蓋有多種薄平有機(jī)層時(shí)，也使得在通過(guò)電荷運(yùn)送層73發(fā)射的圖像中的光學(xué)干涉(moire)效應(yīng)如顏色或木紋等消除或減至最低。在與玻璃26的表面27相關(guān)的所述的壓花表面62具有的形貌中，形成的脊和谷是無(wú)規(guī)律無(wú)周期性的，并且，脊和谷的彼此之間間隔寬度比峰和谷之間垂直距離大，從而提供了散光的微觀形貌，它不具有任何相干干涉效應(yīng)。平均粗糙度Ra應(yīng)小于300毫微米，大于100毫微米。有這種形貌的光感受器裝置可用于一般使用780-950毫微米波長(zhǎng)紅外線二極管激光光源的激光打印機(jī)。因此本發(fā)明特別適用于IR激光復(fù)印機(jī)及打印機(jī)。但與上述本發(fā)明的光感受器裝置相同的裝置也可用于白光復(fù)印機(jī)。
雖然本發(fā)明原則上是就柔性塑料片進(jìn)行的描述，但應(yīng)理解，同一原理也可用于平表面，如在平塑料板上的表面。從上述可以見(jiàn)到，本發(fā)明提供了用于光感受器裝置的壓花表面，當(dāng)組成的光感受器裝置的各層被制成較薄較平時(shí)，將光干涉效應(yīng)消除或減至最小。
權(quán)利要求
1.一種壓花底片，包括一塑料底片，并且有一表面和設(shè)在該底片的表面上的壓花表面，該壓花表面的特征在于，它具有一圖形，該圖形具有100-300毫微米的平均粗糙度，該粗糙度在該表面上大致均勻分布，所述圖形具有脊和谷，相鄰脊和/或谷之間的距離大于峰頂和谷底之間的深度，峰和谷是無(wú)規(guī)律無(wú)周期的，當(dāng)該壓花表面暴露在光中時(shí)，在上面就會(huì)產(chǎn)生光擴(kuò)散，以將干涉效應(yīng)減到最小或消除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底片，其中，壓花表面是底片的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置還包括一在底片的所述表面上的硬涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述底片是PET，并且其中，所述硬涂層是一丙烯酸物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底片還包括一塑料分開(kāi)層，該層具有第一和第二表面，所述層的所述第一表面被粘結(jié)到底片的所述表面上，其中，所述壓花表面形成在所述層的所述第二表面中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的底片，其中，所述層是由紫外線可固化聚合物形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的底片，其中，所述底片是由PET制成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的底片還包括形成在該壓花表面上的一真空淀積金屬層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底片，具有一與蓋片共形的結(jié)構(gòu)。
10.一光感受器裝置，該裝置包括帶壓花表面的塑料底片，所述壓花表面具有一粗糙度為100-300毫微米的圖形，該粗糙度在該壓花表面上基本均勻分布，所述圖形具有脊和谷，相鄰的脊和/或谷之間的距離比峰頂和谷底之間的深度大，峰和谷在圖形中無(wú)規(guī)律無(wú)周期地分布，在壓花表面上粘結(jié)一屏蔽面，在屏蔽面上粘結(jié)一電荷封閉層，在電荷封閉層上粘結(jié)一電荷發(fā)生層，并在電荷發(fā)生層上粘結(jié)一電荷運(yùn)送層，所述壓花表面的作用是當(dāng)該光感受器裝置經(jīng)受光照時(shí)，在其上面產(chǎn)生光擴(kuò)散，以將光干涉效應(yīng)減至最小或消除。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述底片具有一由硬丙烯酸涂層形成的表面，并在其中，所述圖形是壓印在所述硬丙烯酸涂層中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述壓花表面是形成在該塑料層中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述壓花表面是在該層中鑄造的。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述底片是由PET制成的。
15.一種形成一蓋片的方法，該蓋片具有一粗糙度為100-300毫微米的表面，該粗糙度在表面上基本均勻分布，該表面帶有一圖形，該圖形具有脊和谷，在相鄰脊和/或谷之間的水平距離比脊頂和谷底之間的垂直深度大，峰和谷在圖形中無(wú)規(guī)律無(wú)周期性分布，在蓋片的表面上，形成一壓花表面并形成一與被復(fù)制的圖象一致的該圖象復(fù)制器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，被復(fù)制的蓋片直接用于將底片表面壓花。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，被復(fù)制的蓋片被用于在與底片表面上粘結(jié)的分開(kāi)的塑料層的表面上壓花。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，通過(guò)由想要的表面圖形制成一反向表面形貌、通過(guò)復(fù)制該反向表面形貌制成一正向表面形貌，通過(guò)復(fù)制該正向表面形貌又制成另一個(gè)反向表面形貌，并最后將該反向表面形貌傳遞到壓花塑料底面上，在塑料底片中形成想要表面的正向復(fù)制圖形。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所示的方法，其中，正表面形貌是形成在一金屬層中，其中另一個(gè)反向表面形貌形成到另一金屬層中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中，該反表面形貌是形成在與具有圓柱面的壓花滾子在一起的多個(gè)蓋片中，并以一種無(wú)光澤方式在壓花滾子的圓柱表面上固定該多個(gè)蓋片，使壓花滾子通過(guò)一紫外線可固化聚合物浸泡液，并將紫外線可固化聚合物傳送到底片的一側(cè)面上，使紫外線可固化聚合物暴露在紫外線固化光線下，使紫外線聚合物固化、凝固，并由壓花滾子傳到底片上，從而使底片具有帶著想要表面圖象的壓花表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中包括在壓花表面上施加一真空淀積屏蔽面的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中包括將多個(gè)有機(jī)物層覆蓋在屏蔽面層上的步驟。
全文摘要
一種壓花底片(21)包括一塑料底片(22)并具有一表面,并且該底片表面帶有一壓花表面(62)。壓花表面的特征是,它具有一平均粗糙度為100—300毫微米的圖形,該粗糙度在該表面(62)上基本均勻分布。該圖形具有脊和谷,在相鄰脊和/或谷之間的水平距離比脊和谷之間的深度大。峰和谷是無(wú)規(guī)律無(wú)周期地分布,當(dāng)具有薄平有機(jī)深層的壓花表面(62)暴露在光中時(shí),在壓花表面上產(chǎn)生光線擴(kuò)散,以將干涉效應(yīng)減到最小或消除。
文檔編號(hào)C09D201/00GK1173843SQ96191906
公開(kāi)日1998年2月18日 申請(qǐng)日期1996年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月9日
發(fā)明者格雷戈.·F·戴維斯 申請(qǐng)人:弗萊克斯產(chǎn)品公司