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Dokumentenidentifikation DE69011068T2 26.01.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0435568
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung, Beschichtung und Aushärtung von Empfängersubstraten in einer geschlossenen planetären Anordnung.
Anmelder Xerox Corp., Rochester, N.Y., US
Erfinder Hammond, John M., Ontario, New York,14519, US;
Petropoulos, Mark, Ontario, New York,14519, US;
Berger, Stuart B., Rochester, New York,14618, US;
Nolley, Robert W., Rochester, New York,14608, US
Vertreter Grünecker, A., Dipl.-Ing.; Kinkeldey, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Stockmair, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Ae.E. Cal Tech; Schumann, K., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Jakob, P., Dipl.-Ing.; Bezold, G., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Meister, W., Dipl.-Ing.; Hilgers, H., Dipl.-Ing.; Meyer-Plath, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Ehnold, A., Dipl.-Ing.; Schuster, T., Dipl.-Phys.; Vogelsang-Wenke, H., Dipl.-Chem. Dipl.-Biol.Univ. Dr.rer.nat.; Goldbach, K., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.; Aufenanger, M., Dipl.-Ing.; Klitzsch, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69011068
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 20.12.1990
EP-Aktenzeichen 903139731
EP-Offenlegungsdatum 03.07.1991
EP date of grant 27.07.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.01.1995
IPC-Hauptklasse B05B 13/00
IPC-Nebenklasse B05B 5/08   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Ladungsrezeptoren für Photokopiergeräte in Form von Walzen oder flexiblen Bändern.

Ein Photorezeptor ist ein zylindrisches oder bandartiges Substrat, das in einer xerographischen Vorrichtung verwendet wird. Der Photorezeptorträger ist mit einer oder mehreren Schichten eines photoleitenden Materials beschichtet, d.h. mit einem Material, dessen elektrische Leitfähigkeit sich bei Beleuchtung ändert. In der Xerographie wird ein elektrisches Potential über die photoleitende Schicht angelegt und anschließend mit Licht von einem Bild belichtet. Das elektrische Potential der photoleitenden Schicht löst sich in den durch das Licht von dem Bild belichteten Bereichen auf und hinterläßt eine Verteilung elektrostatischer Ladung, die den dunklen Bereichen des projizierten Bildes entspricht. Das elektrostatische, latente Bild wird durch Entwicklung mit einem geeigneten Pulver sichtbar gemacht. Eine bessere Steuerung der Beschichtungsgualität führt zu besserer Abbildungsleistung.

Ein Verfahren zum Beschichten von Substraten besteht im Eintauchen des Substrats in ein Bad des Beschichtungsmaterials. Dieses Verfahren ist unvorteilhaft, da es gewöhnlich zu ungleichmäßiger Beschichtung führt. Insbesondere wenn das Substrat vertikal ausgerichtet und in ein Bad eingetaucht wird, neigt die Beschichtungsdicke dazu, sich aufgrund des durch die Schwerkraft hervorgerufenen Flusses des Beschichtungsmaterials beim Herausheben des Substrats aus dem Bad an der Oberseite des Substrats zu "verdünnen" oder zu verringern und zur Unterseite des Substrats "abzusinken" oder zuzunehmen. Dickenunterschiede treten aufgrund der Bildung eines Meniskus beim Herausnehmen des Substrats aus dem Bad auch dann auf, wenn der Photorezeptor horizontal ausgerichtet ist und in das Bad getaucht wird. Diese unterschiedliche Beschichtungsdicke führt zu Unterschieden in der Leistung des Photorezeptors. Darüber hinaus ist bei dem Tauchverfahren zusätzliche Steuerung des Verfahrens erforderlich, da das Bad ständig in einem zur Beschichtung geeigneten Zustand gehalten werden muß. Das Bad vergrößert die Ausmaße der gesamten Verarbeitungsvorrichtung, und die Beschichtungszusammensetzungen können nicht kurzfristig geändert werden. Darüber hinaus werden Veränderung der Beschichtungszusammensetzungen durch die Unverträglichkeit zwischen Zusammensetzungen für aufeinanderfolgende Beschichtungen oder Schichten erschwert. Es ist ebenfalls schwierig, Reinigungs- und Aushärtvorgänge, die mit dem Tauchverfahren kompatibel sind, zu integrieren, um effektiven Baukastenbetrieb als Herstellungsverfahren zu ermöglichen.

Bei einem anderen Verfahren wird bei einer automatischen Druckluft-Spritzpistole Luft mit hoher Geschwindigkeit verwendet, um die Beschichtungszusammensetzung, die auf ein Substrat aufgesprüht wird, zu zerstäuben. Aufgrund der mit dem Einsatz von Zerstäubungsluft verbundenen hohen Stoffübergangsgeschwindigkeiten führt dieses Verfahren zu erheblichen Verdampfungsverlusten an Lösungsmittel aus den Sprühtröpfchen und macht den Einsatz von langsam verdampfenden Lösungsmitteln erforderlich, um zu verhindern, daß übermäßig viel Lösungsmittel verlorengeht, bevor die Tröpfchen das Substrat erreichen. Es ist schwierig, dieses Verfahren in einer abgedichteten Umgebung einzusetzen und damit schwierig, die Lösungsmittelfeuchtigkeit zu steuern, die die Substrate vor, während oder nach dem Beschichtungsverfahren umgibt. Des weiteren führt das Luftzerstäubungs-Spritzverfahren zu erheblichen Übersprühverlusten, wodurch mehr Material verbraucht wird. Darüber hinaus sind Luftspritzpistolen weniger vorteilhaft für die diskontinuierliche Verarbeitung mehrerer Substrate.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die genannten Nachteile nach dem Stand der Technik zu umgehen, indem eine wirksamere Vorrichtung und ein wirksameres Verfahren zur Herstellung von starren zylindrischen oder flexiblen Band-Photorezeptoren geschaffen wird.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Bearbeitung zylindrischer oder bandartiger Substrate geschaffen, die umfaßt:

einen Karussellträger, der zu jeder beliebigen einer Vielzahl von den Karussellträger umgebenden Planetenstationen gedreht werden kann, wobei der Karussellträger eine Trägerkonstruktion aufweist, die eine mittlere horizontale Achse bildet, sowie wenigstens einen Trägerarm, der an der Trägerkonstruktion angebracht ist und ein Substrat entlang einer horizontalen Achse parallel zu der mittleren horizontalen Achse und ihr gegenüber radial versetzt trägt, wobei sich die Trägerkonstruktion in bezug auf jede beliebige der Vielzahl von Stationen hin- und herbewegt und das Substrat in jede beliebige der Vielzahl von Stationen einführt und das Substrat aus ihr zurückzieht, und wobei der wenigstens eine Trägerarm um seine versetzte horizontale Achse herum drehbar ist und das Substrat darauf dreht;

eine Beschickungsstation, die sich an einer ersten Position des Karussellträgers findet und der Anbringung eines Substrats auf dem Trägerarm dient;

eine Reinigungsstation, die sich an einer zweiten Position des Karussellträgers befindet, wobei die Reinigungsstation eine Reinigungskammer zur Aufnahme des wenigstens einen das Substrat tragenden Trägerarms enthält und eine Verunreinigungsentfernungseinrichtung zur Entfernung von Verunreinigungen von dem Substrat aufweist;

eine Beschichtungsstation, die sich an einer dritten Position des Karussellträgers befindet, wobei die Beschichtungsstation eine Beschichtungskammer zur Aufnahme des wenigstens einen das Substrat tragenden Trägerarms enthält und eine Auftrageeinrichtung aufweist, die mit der mittleren horizontalen Achse der Trägerkonstruktion fluchtend ist und eine Beschichtungszusammensetzung radial nach außen auf das Substrat aufträgt; und

eine Aushärtestation, die sich an einer vierten Position des Karussellträgers befindet, wobei die Aushärtestation eine Aushärtekammer zur Aufnahme des wenigstens einen das Substrat tragenden Trägerarms enthält und eine Aushärteeinrichtung zum Aushärten der Beschichtung auf dem Substrat aufweist.

Die Erfindung schafft des weiteren ein Verfahren zur Bearbeitung zylindrischer oder bandartiger Substrate, das die folgenden Schritte umfaßt:

Anordnen einer Vielzahl von Substraten an einer Trägerkonstruktion in einer planetenartigen Anordnung mit einer horizontalen Mittelachse, wobei jedes Substrat eine versetzte horizontale Achse bildet, die radial von der horizontalen Mittelachse beabstandet und parallel zu ihr ist;

Drehen der Trägerkonstruktion, so daß sie jeder beliebigen einer Vielzahl von Bearbeitungskammern zugewandt ist, die die Trägerkonstruktion umgeben, wobei jede Bearbeitungskammer eine horizontale Mittelachse bildet, die mit der horizontalen Mittelachse der Trägerkonstruktion fluchtend ist;

Hin- und Herbewegen der Trägerkonstruktion in bezug auf eine ausgewählte der Bearbeitungskammern nach dem Drehen der Trägerkonstruktion, so daß sie der ausgewählten Bearbeitungskammer zugewandt ist, und Einführen der planetenartigen Substratanordnung in die ausgewählte Bearbeitungskammer;

Bearbeiten der planetenartigen Anordnung von Substraten in der ausgewählten Bearbeitungskammer, während jedes Substrat um seine versetzte horizontale Achse gedreht wird; und

Hin- und Herbewegen der Trägerkonstruktionen in bezug auf die ausgewählte Bearbeitungskammer nach der Bearbeitung der planetenartigen Substratanordnung, um die planetenartige Anordnung aus der ausgewählten Bearbeitungskammer zurückzuziehen, bevor die Trägerkonstruktion zu einer nächsten Bearbeitungsstation gedreht wird.

Die Erfindung schafft ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die das diskontinuierliche Bearbeiten einer Vielzahl von Substraten in kompatiblen Reinigungs-, Beschichtungs- und Aushärtevorgängen ermöglicht. Ihr Vorteil besteht darin, daß sie eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren schafft, das qualitativ hochwertige Beschichtungen mit gleichmäßiger Dicke erzeugt.

Die Vorrichtung ist nach dem Baukastenprinzip aufgebaut und nimmt eine relativ geringe Fläche pro technologischer Einheit ein. Sie arbeitet automatisch und kann an verschiedene Beschichtungsmaterialzusammensetzung und Substrate verschiedener Durchmesser angepaßt werden. Die Vorrichtung arbeitet in einer abgedichteten Umgebung, in der die Lösungsmittelfeuchtigkeit geregelt werden kann.

Die Trägerkonstruktion enthält vorzugsweise eine Vielzahl von Trägerarmen, die in einer planetenartigen Anordnung um die mittlere horizontale Achse der Trägerkonstruktion herum angeordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bezeichnen, und bei denen:

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung starrer zylindrischer und flexibler Band-Photorezeptorsubstrate ist;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Karussellträger- und Substratträgerkonstruktion ist;

Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht der Substratträgerkonstruktion ist;

Fig. 4A eine als Schnitt ausgeführte schematische Draufsicht auf die Reinigungskammer ist, wobei sich die Substrate in den Kammern befinden;

Fig. 4B ein als schematische Seitenansicht ausgeführter Schnitt durch die Reinigungskammer entlang der Linie W-W in Fig. 4A ist;

Fig. 4C eine als Schnitt ausgeführte schematische Seitenansicht einer alternativen Düsenkonstruktion für die Reinigungskammer in Fig. 4A und 4B ist;

Fig. 5A eine als Schnitt ausgeführte schematische Draufsicht auf die Beschichtungskammer ist;

Fig. 5B ein als schematische Seitenansicht ausgeführter Schnitt durch die Beschichtungskammer entlang der Linie X-X in Fig. 5A ist;

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Lösungsmitteldampf-Regelmechanismus ist;

Fig. 7A eine als Schnitt ausgeführte schematische Draufsicht auf eine Aushärtekammer ist;

Fig. 7B ein als schematische Seitenansicht ausgeführter Schnitt durch die Aushärtekammer entlang der Linie Y-Y in Fig 7A ist;

Fig. 7C eine als Schnitt ausgeführte schematische Seitenansicht einer alternativen Düsenkonstruktion für die Aushärtekammer in Fig. 7A ist;

Fig. 8A eine als Schnitt ausgeführte schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführung der Aushärtekammer ist; und

Fig. 8B ein als schematische Seitenansicht ausgeführter Schnitt durch die Aushärtekammer entlang der Linie Z-Z in Fig. 8A ist.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Herstellung von zylindrischen und bandartigen Substraten und insbesondere starre zylindrische und flexible Band-Photorezeptorsubstrate für Photokopiergeräte beschrieben. Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen beschichteten Substraten und/oder Beschichtungsverfahren eingesetzt werden.

Die Gesamtvorrichtung und das Verfahren zur Herstellung von Substraten enthält, wie in Figur 1 dargestellt, einen Karussellträger 10, der zu mehreren verschiedenen Stationen gedreht werden kann, die das Karussell umgeben, d.h., zu einer Substrat-Beschickungs/Entnahme-Station 100, einer Reinigungsstation 200, einer Beschichtungsstation 300, sowie zu einer Aushärte- oder Trockenstation 400. Alle Stationen 100, 200, 300, 400 und der Karussellträger 10 befinden sich vorzugsweise innerhalb einer Klasse 100 oder besser eines reinen Bereiches 15, wodurch Beschichtungsfehler auf ein Minimum verringert werden, indem menschliche Einwirkung auf das Substrat ausgeschlossen und die Einwirkungszeit von in der Luft befindlichen Verunreinigungen verkürzt wird.

Der Karussellträger 10 enthält, wie in Figur 1 dargestellt, eine horizontale Plattform 12, die sich entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn um eine vertikale Achse V dreht. Der Karussellträger wird durch einen beliebigen herkömmlichen Mechanismus von einer Bedienungsperson und/oder einem Computerprogramm gesteuert gedreht. Der Karussellträger 10 enthält eine Trägerkonstruktion 14, die sich vorzugsweise vertikal von der Plattform 12 in einer Ebene parallel zur vertikalen Achse V erstreckt, um die sich der Karussellträger 10 dreht. Die Trägerkonstruktion 14 bewegt sich vorzugsweise an der Plattform 12 in einer horizontalen Richtung (durch den Pfeil AA dargestellt) in Richtung der der Trägerkonstruktion zugewandten Station oder von ihr weg hin und her, obwohl sich auch die Stationen in Richtung der Trägerkonstruktion und von ihr weg bewegen können. Die Hin- und Herbewegung der Trägerkonstruktion oder der Station wird durch einen beliebigen herkömmlichen Mechanismus gesteuert von der Bedienungsperson und/oder Computerprogrammen ausgeführt.

Die Trägerkonstruktion 14 enthält, wie am besten in Figur 2 und 3 zu sehen, eine planetenartige Anordnung von Trägerarmen 16, die jeweils eine versetzte horizontale Achse h bilden, die radial von einer mittleren horizontalen Achse H der Trägerkonstruktion 14 beabstandet ist. Jeder Trägerarm 16 kann wenigstens ein Substrat 18 tragen (und vorzugsweise zwei Substrate), so daß die Trägerkonstruktion 14 eine planetenartige Anordnung von Substraten 18 bildet, wobei jedes Substrat parallel zu der mittleren horizontalen Achse H ist, jedoch radial von ihr beabstandet ist. Die Trägerarme befinden sich vorzugsweise in einer ringförmigen Anordnung mit gleichen Radien in bezug auf die mittlere horizontale Achse H, so daß die Substrate in bezug auf die horizontale Achse H symmetrisch angeordnet sind. Des weiteren trägt die Trägerkonstruktion 14 einen Mechanismus, der jeden Trägerarm 16 um seine versetzte horizontale Achse h dreht, so daß jedes Substrat 18 in der planetenartigen Anordnung von Substraten sich um seine versetzte horizontale Achse h dreht, wobei es in einer Stellung parallel zu der mittleren horizontalen Achse H, jedoch radial von ihr beabstandet, angebracht ist. Die Trägerkonstruktion 14 kann einen beliebigen Mechanismus zum Drehen des Trägerarms 16 und zur Befestigung eines Substrats an der horizontalen Achse h, wie beispielsweise eine innere, stabförmige Konstruktion, eine drehbare Sockel- oder Klemmhülsenkonstruktion, die an der Außenseite eines Endes des Substrats angreift, oder eine drehbare, innere Spreizkonstruktion, die in das Substrat einführbar ist und an der Innenseite angreift, enthalten. Des weiteren können die Trägerarme 16, obwohl alle in Figur 2 dargestellten Substrate den gleichen Durchmesser haben können (z.B. 84 mm), Substrate unterschiedlicher Durchmesser (z.B. 30 bis 300 mm) aufnehmen.

Die planetenartige Anordnung von Substraten 18 an der Trägerkonstruktion 14 ermöglicht die gleichzeitige Verarbeitung einer großen Anzahl von Substraten, womit sich der Durchsatz des Verfahrens erhöht und die Herstellungskosten sinken. Jeder Trägerarm 16 kann mehrere Substrate tragen, und mittels einfacher Einstellungen und/oder Abwandlungen können Substrate verschiedener Durchmesser bearbeitet werden. Des weiteren können die Beschichtungs- und die Aushärtestation, die weiter unten beschrieben werden, ihre Bearbeitungsvorgänge von der Mittelachse H radial nach außen vornehmen, wobei sich jedes Substrat um seine versetzte Achse h dreht, so daß jedes Substrat aufgrund der radialen Symmetrie gleichmäßig bearbeitet wird, wodurch Gleichmäßigkeit und Vielseitigkeit der Bearbeitung gewährleistet sind.

Allgemein dreht sich in Funktion der Karussellträger 10 um die vertikale Achse und bringt die planetenartige Anordnung von Substraten vor einer beliebigen der Stationen 100, 200, 300, 400 in Stellung. Nach Einnahme einer Stellung bewegt sich die Trägerkonstruktion in bezug auf die gewünschte Station und führt die planetenartige Anordnung von Substraten 18 in die Station ein. Wenn die Station eine Verarbeitungskammer enthält, enthält die Trägerkonstruktion 14 vorzugsweise einen Abdichtmechanismus 20 um ihren Umfang herum, so daß die Trägerkonstruktion 14 als Verschlußelement zum Abdichten der Kammer dient, in der sich die Substrate befinden. Anschließend werden die Substrate in der abgedichteten Kammer bearbeitet, wobei sich jedes Substrat um seine versetzte horizontale Achse h dreht. Nach der Bearbeitung zieht sich die Trägerkonstruktion 14 aus dieser Station zurück, und der Karussellträger 10 dreht die Anordnung von Substraten zur Einführung in die nächste Bearbeitungsstation.

Die einzelnen Stationen für das Herstellungsverfahren sind vorzugsweise symmetrisch um den Karussellträger 10 herum angeordnet. Die grundlegenden Bearbeitungsstationen werden im folgenden beschrieben:

Vorgang 1:

Der erste Vorgang besteht in der Zufuhr der Substrate in einer Beschickungs/Entnahmestation 100. Unbeschichtete Ladungsrezeptorsubstrate werden entweder manuell oder mittels eines programmierten Roboterarmes auf jeden Trägerarm 16 der Trägerkonstruktion 14 aufgesetzt. Jedes Substrat 18 wird auf seinen Trägerarm 16 entlang der versetzten horizontalen Achse h aufgesetzt und gehalten, die dann parallel zur mittleren horizontalen Achse H und radial von ihr beabstandet gehalten wird.

Vorgang 2:

Das Reinigen des Substrats ist der zweite Vorgang, der in der Reinigungsstation 200 ausgeführt wird. Der Karussellträger 10 dreht sich zunächst im Uhrzeigersinn in Figur 1 vorzugsweise um 90º und bringt die Trägerkonstruktion 14 vor der Reinigungsstation 200 in Stellung, die eine Reinigungskammer 210 mit einer mittleren horizontalen Achse enthält, die fluchtend mit der mittleren horizontalen Achse H der Trägerkonstruktion 14 ist. Die Trägerkonstruktion 14 bewegt sich dann in Richtung der Reinigungskammer 210 und führt die planetenartige Anordnung von Substraten 18 in die Kammer 210 ein. Wenn die Trägerkonstruktion 14 an der Reinigungskammer 210 anliegt, dichtet der Abdichtmechanismus 20 die Kammer 210 ab, in die die Substrate einführt wurden.

Die Substrate 18, werden, wenn sie sich in der Kammer befinden, mittels eines beliebigen geeigneten Mechanismus, wie bspw. mit flüssigen Reinigungsmitteln, Freon oder Ozon, bei gleichzeitiger Bestrahlung mit ultraviolettem Licht gereinigt. Die Substrate 18 werden während des Reinigungsvorgangs an ihren Trägerarmen 16 um ihre versetzten horizontalen Achsen h gedreht, so daß jedes Substrat über seine gesamte Oberfläche gleichmäßig gereinigt wird. Die Substrate drehen sich während des Reinigungsvorgangs vorzugsweise mit ungefähr 30 bis 200 U/min. Die Atmosphäre in der Reinigungskammer wird dann abgesaugt, und die Substrate werden durch entgegengesetzte Bewegungen der Trägerkonstruktion 14 aus der Kammer 210 zurückgezogen.

In einer Ausführung (Fig. 4A und 4B) werden die Substrate dadurch gereinigt, daß sie einem Hochdrucksprühnebel eines Reinigungsmittels auf Lösungsmittelbasis, wie bspw. einem Freon oder einem Lösungsmittel auf Reinigungsmittelbasis, ausgesetzt werden. Der Sprühnebel tritt vorzugsweise aus einer zentralen Leitung 240 aus, die an der mittleren horizontalen Achse H der Reinigungskammer 210 angeordnet ist, es sind jedoch auch andere Reinigungskonstruktionen, einschließlich gerichteter Düsen (dedicated nozzles), d.h. einer Konstruktion, bei der jede Düse in einer Anordnung von Düsen auf ein bestimmtes Substrat gerichtet ist, möglich. Die Mittelleitung 240 kann eine Reihe von darin befindlichen Düsen 250 aufweisen, um das Reinigungsmittel gleichzeitig durch alle Düsen radial nach außen zu verteilen. Als Alternative dazu kann die Mittelleitung 240 einen sich hin- und herbewegenden Auslaß 260 (Fig. 4C) umschließen, der nacheinander mit jeder der Düsen 250 in Verbindung steht und einen fortlaufenden Sprühnebel von Reinigungsmaterial entlang der Achse jedes Substrats erzeugt. Der sich hin- und herbewegende Auslaß kann mit jedem herkömmlichen Mechanismus programmiert gesteuert bewegt werden, um einen ausreichenden Sprühnebel durch die Auslaßöffnungen 250 zu erzeugen. Bei beiden Ausführungen tritt der Sprühnebel aus der Mittelleitung 240 radial nach außen, wenn sich die Substrate 16 um ihre versetzte horizontale Achse h drehen, wodurch die Erfassung aller Substrate hinsichtlich winkligen Auftreffens, Sprühdruck und Abstand von den Sprühdüsen optimiert wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Reinigungsmittels und die Sprühzeit innerhalb der Reinigungskammern können je nach Reinigungsmaterial und zu reinigendem Substrat abgewandelt werden. Nach der Reinigung wird das überflüssige Reinigungsmittel in der Reinigungskammer abgeleitet und jeglicher überschüssige Dampf wird über einen Ableitungs/Absaugmechanismus 270 in der Reinigungskammer 210 abgesaugt. Die Reinigungskammer 210 kann des weiteren mit einem Luftzufuhrmechanismus (als Teil der Mittelleitung 240 oder getrennt davon) versehen sein, der Luft mit Temperaturen zuführt, die die Substrate auf der erforderlichen Verfahrenstemperatur halten (um Abkühlung durch Verdampfen auszugleichen) und Dampfemissionen aus der Kammer verringern. Wenn die Temperatur- und Dampfbedingungen annähernd erreicht sind, zieht die Trägerkonstruktion 14 die Substratanordnung 18 aus der Kammer 210 ab und bewegt die Anordnung zur weiteren Bearbeitung zur Beschichtungsstation.

Vorgang 3:

Der dritte Vorgang besteht in der Substratbeschichtung in der Beschichtungsstation 300. Der Karussellträger dreht sich vorzugsweise um weitere 90º und bringt die planetenartige Anordnung gereinigter Substrate 18 vor der Beschichtungsstation 300 in Position, die eine Beschichtungskammer 310 enthält, die eine mittlere horizontale Achse bildet, die mit der mittleren horizontalen Achse H der Trägerkonstruktion 14 fluchtend ist. Die Trägerkonstruktion 14 bewegt sich dann vorwärts und führt die planetenartige Anordnung in die Beschichtungskammer 310 ein, wobei der Abdichtmechanismus 20 die Kammer abdichtet. Anschließend werden die Substrate mit einer Beschichtungslösung beschichtet (mittels weiter unter beschriebener Mechanismen), die eines oder mehrere Materialien enthält, die für die Elektrophotographie geeignet sind. Wenn das Beschichtungsverfahren beendet ist, werden die Substrate durch umgekehrte Bewegung der Trägerkonstruktion 14 aus der Beschichtungskammer 310 zurückgezogen.

Bei einer bevorzugten Ausführung werden die Photorezeptoren unter Verwendung einer Lösungsmittel/Polymerlösung beschichtet, die von einem elektrostatischen Rotationszerstäuber 320 (Fig.5A und 5B) ausgestoßen wird, wobei es sich um handelsübliche Vorrichtungen, wie bspw. den DEVILBISS AEROBELL und den GRACO CA 1000 CT 4000 oder Resistive Micro-Bell-Rotationszerstäuber handelt. Im allgemeinen enthält ein elektrostatischer Rotationszerstäuber 320 zwei Teile: ein Zerstäubergehäuse 322, das drehbare Turbinenschaufeln (nicht dargestellt) und Zufuhrleitungen (nicht dargestellt) für eine Beschichtungslösung und ein Lösungsmittel umgibt; und eine Drehkappe oder -haube 324, die von einem Ende des Zerstäubergehäuses 322 beabstandet ist. In Funktion werden die Beschichtungslösung und das Lösungsmittel durch Einspritzöffnungen am Ende des Zerstäubergehäuses 322 auf die sich drehende Haube oder Kappe 324 ausgestoßen, die die Beschichtungslösung und das Lösungsmittel zerstäubt und einen unter Druck stehenden Sprühnebel radial von dem Rotationszerstäuber nach außen richtet. Während sich die Haube oder Kappe dreht, kann der Zerstäuber 320 entlang der Achse des zu beschichtenden Substrats hin- und herbewegt werden. Für die Dreh- und die Hin- und Herbewegung des Zerstäubers 320 stehen herkömmliche Mechanismen zur Verfügung. Erfindungsgemäß ist die planetenartige Anordnung horizontaler Substrate, die den elektrostatischen Rotationszerstäuber 320 umgibt, in einer symmetrischen Form in bezug auf die Sprühwolke angeordnet, die von dem Rotationszerstäuber 320 erzeugt wird. So erhält jedes Substrat eine gleichmäßige Beschichtung. Um das Auftragen der Beschichtung zu verbessern, kann zunächst ein schnell verdampfendes Lösungsmittel in die abgedichtete Beschichtungskammer gesprüht werden (mittels eines weiter unten beschriebenen Mechanismus), um einen bestimmten Dampfdruck bis zur Sättigung der Luft in der Kammer zu erreichen. Die Beschichtungslösung, die das gleiche schnell verdampfende Lösungsmittel enthält, wird anschließend unter Verwendung des elektrostatischen Rotationszerstäubers 320 versprüht, während die Substrate gedreht werden und der Zerstäuber entlang der Mittelachse H in der Mitte der planetenartigen Anordnung hin- und herbewegt wird.

Der sich hin- und herbewegende Rotationszerstäuber, der sich mittig in der planetenartigen Anordnung sich drehender Substrate befindet, weist mehrere Vorteile auf. Neben dem Auftragen einer gleichmäßigen Beschichtung auf das Substrat werden das Zerstäubungs- und das Aushärteverfahren voneinander getrennt, wodurch jedes Verfahren besser abgestimmt und gesteuert werden kann. Darüber hinaus können schnell verdampfende Lösungsmittel verwendet werden, um den Trockenaufwand zu verringern, indem die Trockenzeit und die für das Trocknen erforderliche Energie verringert werden. Der mittig in der abgedichteten Kammer der planetenartigen Anordnung sich drehender horizontaler Substrate angeordnete Zerstäuber ermöglicht des weiteren eine enge Verteilung kleiner Tröpfchen, wodurch eine gleichmäßig dünne Beschichtung auf allen Substraten möglich ist, ohne daß typische Beschichtungsfehler, wie bspw. der "Orangenschaleneffekt" auftreten.

Bei einer bevorzugten Ausführung werden die Beschichtungszusammensetzung einer Beschichtungslösung und eines Lösungsmittels mit ungefähr 50 bis 400 cm³/min bei einer Zerstäubergeschwindigkeit von 15000 bis 60000 U/min, einer Hin- und Herbewegungsgeschwindigkeitsbewegung von 50 bis 40 mm/s und einer elektrostatischen Spannung von 30 bis 150 kv (Plus- oder Minusladung) ausgestoßen. Die Beschichtungszusammensetzung weist vorzugsweise eine Konzentration von 0,5 bis 50% Feststoffen und eine Viskosität von 1 bis 1000 Centipoise auf. Die Substrate drehen sich mit ungefähr 20 bis 100 U/min in einer Beschichtungskammer mit einer Temperatur von 0 bis 30ºC. Die Beschichtungszusammensetzung kann Beschichtungsmaterialien, wie bspw. Nylon, Polyester oder Polykarbonat enthalten, sowie Lösungsmittel, wie bspw. Methylenchlorid, Toluene, Methanol oder Ethanol. Alle oben erwähnten Parameter können je nach der Beschichtungslösung, dem Lösungsmittel und der gewünschten Art der Beschichtung abweichen.

Beim Auftragen von Filmen auf Lösungsmittelbasis auf das Ladungsrezeptorsubstrat unter Verwendung eines Rotationszerstäubers oder einer anderen Zerstäubervorrichtung kommt es zu erheblicher Verdampfung von Lösungsmitteln während der Filmbeschichtung und -egalisierung. Bei übermäßiger Lösungsmittelverdampfung verschlechtert sich die Qualität der Filmbeschichtung. Um diesem potentiellen Nachteil entgegenzuwirken, wird die Beschichtungskammer abgedichtet und mit einem Lösungsmitteldampf-Regelmechanismus 330 (Fig. 6) versehen, um die Geschwindigkeit der Lösungsmittelverdampfung beim Tröpfchenflug, der Filmbildung und der Filmverfestigung zu begrenzen und zu regeln. Der Lösungsmitteldampf-Regelmechanismus 330 leitet, zusammengefaßt, eine geregelte Menge Lösungsmitteldampf vor dem Filmauftragen in die Beschichtungskammer ein, hält die Lösungsmittelkonzentration in dem Kammergas während der Filmegalisierung nahe am Sättigungswert und begrenzt die Geschwindigkeit des Lösungsmitteldampfentzuges in den Anfangsphasen der Lösungsmittelverdampfung, um hydrodynamische Instabilität zu verhindern, die zur Strukturbildung (patterning) oder zu Blasen (d.h. einem Orangenschaleneffekt) bei dem getrockneten Film führen würde. Der Lösungsmitteldampf-Regelmechnismus 330 kann Lösungsmittel entweder direkt durch den elektrostatischen Rotationszerstäuber 320 oder über eine separate Zufuhrvorrichtung zum Einleiten von Lösungsmittel in die Beschichtungskammer 310 zuführen. Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf einen Lösungsmitteldampf-Regelmechanismus, der Lösungsmittel über eine separate Zufuhrvorrichtung in die Beschichtungskammer 310 einleitet, obwohl dem Fachmann klar ist, daß der Mechanismus 330 Lösungsmittel auch über den Zerstäuber 320 einleiten kann.

In Fig. 6 steht die Beschichtungskammer 310 (die vorzugsweise eine Dämmverkleidung 315 enthält) mit einem Leitungsmechanismus mit einer Zufuhrleitung 340, einer Ablaßleitung 342 und einer Rückführleitung 344 in Verbindung, die Verbindung zwischen der Zufuhr- und der Ablaßleitung 340, 342 herstellt. Die Zufuhrleitung 340 kann eine Stickstoffgasquelle 346 enthalten, die die Kammer spült, um die Sauerstoffkonzentration in der Kammer für den Fall zu verringern, daß entzündbare Lösungsmittel zum Filmauftrag verwendet werden. Sauerstoffsensoren 348 können in der Kammer 310 und/oder Ablaßleitung 342 angeordnet sein. In Funktion werden das Stickstoffventil 350 und Drossel B geöffnet, um Stickstoffgas durch die Zufuhrleitung 340 in die Kammer 310 zu leiten und so die Luft in der Kammer (die über Drossel A und die Reinluftzufuhr 351 zugeführt wird) bis zu einem Punkt zu verdünnen, an dem die Konzentration von Sauerstoff niedrig genug ist (weniger als ungefähr 5%), so daß es zu keiner Verbrennung kommen kann. Stickstoff wird durch Öffnung der Drosseln C und D und Ingangsetzen des Absauggebläses 352 abgesaugt. Wenn keine entzündlichen Lösungsmittel verwendet werden, ist die Stickstoffspülung nicht erforderlich.

Zur Regelung des Lösungsmitteldampfes in der Kammer werden die Drosseln wieder in Ausgangsstellung gebracht, so daß die Drosseln A, B, C, E und F geöffnet werden und Drossel D geschlossen wird, wobei das Umwälzgebläse 354 in Gang gesetzt wird, so daß Gas aus der Kammer 310 kontinuierlich durch das Lösungsmittel aus der Lösungsmittelquelle 357 in die Dampfeinleitungsmischkammer 356 in der Zufuhrleitung 340 umgewälzt wird. Wenn das Gas durch die Mischkammer 356 strömt, wird dem Gasstrom eine geregelte Menge Lösungsmittel aus der Lösungsmittelquelle 357 (das dem in der aufzutragenden Beschichtungszusammensetzung enthaltenen Lösungsmittel entspricht) zugeführt, und die Temperatur des Gases wird so geregelt, daß eine gewünschte relative Lösungsmittelfeuchte entsteht. Wenn bspw. eine Kammeratmosphäre mit ungefähr 90% relativer Feuchte gewünscht wird, wird die Lösungsmitteldampf-Einleitungsmischkammer wie folgt betrieben:

1. Wenn das Gas in die Mischkammer eintritt, erhöht eine stromauf gelegene Heizeinrichtung 358 die Gastemperatur auf ungefähr 120 - 170ºC;

2. Lösungsmittel wird über die Lösungsmitteldüsen 360 in den warmen Gasstrom gesprüht und verdampft, wodurch ein Gasgemisch mit ungefähr 50 - 100ºC und 20 - 80% relativer Lösungsmittelfeuchte entsteht;

3. Das Gasgemisch strömt durch eine Kühlspirale 362, die eine Temperatur von 5 - 30ºC aufweist und verläßt die Spirale bei ungefähr 10 - 30ºC und 100% relativer Lösungsmittelfeuchte. Das gesättigte Gas kann dann einen Entnebler 363 und eine zweite Heizvorrichtung 364 durchlaufen, die den Gasstrom erwärmt, wenn eine höhere Temperatur bei niedrigerer Lösungsmittelfeuchte gewünscht wird;

4. Das konditionierte Gas tritt anschließend in die Beschichtungskammer 310 ein (nach dem Durchlauf durch Filter 365) und bildet eine Gasgemischatmosphäre in der Kammer mit einer bestimmten Temperatur und relativen Lösungsmittelfeuchte. Es wird Umwälzung (über die Auslaß- und die Umwälzleitung 342, 344) durch die Lösungsmitteldampf-Einleitungsmischkammer 356 ausgeführt, bis die Gesamtlösungsmitteldampfkonzentration in der Kammer den gewünschten Wert (d.h., normalerweise 30 - 90%) erreicht. Eine Lösungsmittelüberwachungseinrichtung 366 (wie bspw. ein Spektrophotometer) in der Kammer kann verwendet werden, um die Temperatur und die relative Lösungsmittelfeuchte in der Kammer zu messen und über eine Rückführschaltung 368 Signale zum Regelungsmechanismus 330 zu leiten, der die Heiz- und die Kühleinrichtung in der Lösungsmitteldampf-Einleitungsmischkammer regelt.

Wenn eine gewünschte Gasgemischtemperatur und relative Lösungsmittelfeuchte erreicht sind, werden die Drosseln A - F geschlossen, und die Substrate werden mittels des Rotationszerstäubers 320 unter Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung auf Basis des gleichen Lösungsmittels, wie das in der Einleitungsmischkammer 356 enthaltene, beschichtet. Es wird eine verbesserte Filmqualität erreicht, da die Lösungsmittelverdampfung während des Tröpfchenflugs und der Filmegalisierung aufgrund des Vorhandenseins des zuvor in die Kammer eingeleiteten Lösungsmittels auf ein Minimum verringert wird. Darüber hinaus ist es möglich, Filme aufzutragen, die von hochflüchtigen Lösungsmitteln, wie bspw. Methylenchlorid, getragen werden, die sonst ohne Lösungsmittel-Vorsättigung zu einem Film mit schlechter Qualität führen würden. Durch die Möglichkeit, Beschichtungen aufzutragen, die ein flüchtigeres Lösungsmittel enthalten, läßt sich aufgrund verkürzter Trockenzeiten ein besserer Durchsatz und aufgrund niedrigerer Trockentemperaturen Kosteneinsparung erreichen. In einigen Fällen verdampft das Lösungsmittel so schnell, daß das Trocknen zwischen den Beschichtungen weggelassen werden kann. In diesen Fällen kann eine folgende Schicht sofort aufgetragen werden, wenn sich der Film in einem ausreichend nichtviskosen Zustand befindet.

Wenn die Beschichtung aufgetragen und zu einem glatten Film egalisiert ist, wird der Lösungsmitteldampf durch die Steuerung der Verdampfung des Lösungsmittels aus dem Film entfernt. Die gesteuerte Verdampfung wird durch erneute Umwälzung des Gasgemischs durch die Kammer erreicht, indem Drosseln A, B, C, E und F geöffnet werden und das Umwälzgebläse 354 in Gang gesetzt wird. Das mit Lösungsmittel gesättigte Gas strömt durch die Lösungsmitteldampf-Einleitungsmischkammer 356, wobei nur die Kühlspirale 362 in Betrieb ist, die das Lösungsmittel aus dem Gasstrom kondensiert. Das aus der Kühlspirale und dem Entnebler ablaufende flüssige Lösungsmittel wird in einem Aufbewahrungsbehälter 370 aufgefangen. Die Geschwindigkeit der Lösungsmittelabscheidung kann gesteuert werden, indem entweder die Strömungsgeschwindigkeit des Gases (über die Gebläse und Drosseln) und/oder die Temperatur der Kühleinrichtung gesteuert wird. In beiden Fällen erhitzt die zweite Heizeinrichtung 364 den ankommenden Gasstrom erneut. Wenn die Lösungsmitteldampfkonzentration ausreichend verringert worden ist, und sich der Film in einem ausreichend nichtviskosem Zustand befindet, wird die Gasumwälzung unterbrochen, und die Trägerkonstruktion 14 zieht sich zurück und entfernt das Substrat 18 aus der Beschichtungskammer. Als Alternative dazu kann, wie oben angemerkt, eine nachfolgende Schicht aufgetragen werden.

Die Beschichtungskammer kann zur Herstellung von Hybrid- Photorezeptorvorrichtungen weiter abgewandelt werden. So kann bspw. zusätzlich zu der Konstruktion zum Auftragen von Beschichtungen mittels des Rotationszerstäubers die Kammer mit stärkeren Wänden, Vakuumanschlußleitungen 380 (Fig. 5A) und Vakuumabdichtungen versehen werden, so daß Vakuumaufdampfung dünner Filme ebenso in der Kammer ausgeführt werden könnte wie Sprühbeschichtung auf Lösungsmittelbasis mittels Rotationszerstäubung. Diese zweifache Verwendbarkeit ermöglicht die Herstellung verschiedener Arten von Photorezeptoren mit einer Vakuumbeschichtung und einer mittels Zerstäuber aufgetragenen Beschichtung unter Verwendung der gleichen Vorrichtung, wodurch die Vielseitigkeit und Effektivität des Verfahrens weiter verbessert werden.

Vorgang 4:

Den vierten Vorgang bildet das Filmaushärten oder -trocknen in der Aushärtestation 400. Der Karussellträger 10 dreht sich im Uhrzeigersinn vorzugsweise um weitere 90º und bringt die planetartige Anordnung beschichteter Substrate 18 vor der Aushärtekammer 410 in Stellung, die ebenfalls eine mit der mittleren horizontalen Achse H der Trägerkonstruktion 14 fluchtende mittlere horizontale Achse bildet. Die Trägerkonstruktion 14 wird dann vorwärts bewegt und führt die planetenartige Anordnung von Substraten 18 in die Kammer 410 ein. Wenn Lösungsmittel in dem Beschichtungsfilm vorhanden ist, wird es durch die Einwirkung von erwärmter Luft hoher Geschwindigkeit (z.B. 113 m³ min&supmin;¹ bei 60 - 140ºC für 1 - 5 Minuten) entzogen. Wenn der Film photochemisch reaktiv ist, wird der Film durch Belichtung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet. Nach beendeter Aushärtung wird das Substrat durch gekühlte Luft (wenn erforderlich) gekühlt und anschließend aus der Kammer zurückgezogen. Wenn eine mehrschichtige Filmstruktur gewünscht wird, werden die Vorgänge 3 und 4 je nach Notwendigkeit wiederholt, wobei sich der Karussellträger 10 periodisch zwischen der Beschichtungs- und der Aushärtekammer 310, 410 bewegt.

Bei einer bevorzugten Ausführung enthält die Aushärtekammer einen Aushärtemechanismus, der dem frisch aufgetragenen Film auf dem Substrat Lösungsmittel entzieht, indem das Substrat einen erwärmten Strom Luft mit hoher Geschwindigkeit ausgesetzt wird, wenn sich das Substrat dreht. Der Trockenmechanismus enthält (Fig. 7A und 7B) eine perforierte Luftzufuhrkammer 420, die mit der Quelle temperaturgesteuerter Luft in Verbindung steht. Die Luftkammer 420 ist entlang der horizontalen Achse H der Kammer 410 angeordnet, so daß sie von der planetenartigen Anordnung von Substraten 18 umgeben ist. Reine, erwärmte Luft strömt radial durch die perforierte Luftkammer 420 mit hoher Geschwindigkeit nach außen und trifft auf die sich drehenden Flächen der beschichteten Substrate (die sich mit ungefähr 20 - 100 U/min drehen) auf. Die Luft hoher Geschwindigkeit verringert die Grenzschicht auf ein Minimum, und die entstehenden hohen Wärme- und Stoffübergangsgeschwindigkeiten ermöglichen schnellen Lösungsmittelentzug. Obwohl in Fig. 7A und 7B eine perforierte Luftkammerwand dargestellt ist, können andere Anordnungen, wie bspw. ein luftgespeister Zylinder 425, der sich entlang der mittleren Achse H befindet und Düsen 430 (Fig. 7C) aufweist, die axial mit den einzelnen Substraten fluchtend sind, eingesetzt werden, um dem Substrat, das sich mit ungefähr 20 - 100 U/min dreht, Luft mit hoher Geschwindigkeit zuzuführen. Als Alternative dazu kann die Aushärtekammer eine Anordnung gerichteter Düsen enthalten, die jeweils so ausgerichtet sind, daß sie Luft in Richtung eines bestimmten Substrats ausstoßen.

Die Luftzufuhrtemperatur und -strömungsgeschwindigkeit werden optimal gesteuert, um die Aushärtezeit auf ein Minimum zu verringern, ohne daß die Qualität der beschichteten Oberfläche und die Abbildungsleistung leiden. Wenn die aufgetragene Schicht ausreichend ausgehärtet ist, wird die Luftzufuhrtemperatur unter die Umgebungstemperatur gesenkt, um das Substrat schnell auf Umgebungstemperatur abzukühlen. Der Karussellträger 10 führt die planetenartige Anordnung von Substraten 18 zum Auftragen einer weiteren Beschichtung in die Beschichtungskammer 310 oder, wenn die Herstellung abgeschlossen ist, zur Beschickungs/Entnahmestation 100 zurück.

Die Aushärtekonstruktion ist für die Bearbeitung von Substraten in einer planetenartigen Anordnung geeignet. Darüber hinaus ist die Aushärtekonstruktion vielseitig verwendbar, da der nach außen gerichtete radiale Strom von der Luftkammer zu dem Substrat den Einsatz einer einzelnen Aushärtekammer für Chargen beschichteter Substrate mit unterschiedlichen Durchmessern ermöglicht. Die planetenartige Anordnung von Substraten mit der mittleren Aushärtekonstruktion bildet ein synthetisches System, das die Trockenzeiten und die Temperaturschwankungen im Substrat verringert.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Aushärtestation in der Lage, sowohl mit einem Film auf Lösungsmittelbasis beschichtete Substrate durch Einwirkung erwärmter Luft hoher Geschwindigkeit als auch mit photoreaktiven Polymerfilmen beschichtete Substrate durch Belichtung mit ultraviolettem Licht auszuhärten. Für photoreaktive Polymerfilmbeschichtungen ist die Aushärtekammer 410 mit einer ringförmigen ultravioletten Lichtquelle 450 (Fig. 8) mit einer mit der Mittelachse H fluchtenden Achse ausgestattet. Die Lampe 450 ist in einem konzentrischen Reflektor 460 angebracht und erzeugt einen Lichtstreifen b, der mit gleicher Intensität über 360º um den Reflektor 460 herum strahlt. Die Lichtquelle 450 und der konzentrische Reflektor 460 sind auf einem Wagen 470 angebracht, der sich entlang der mittleren horizontalen Achse H hin- und herbewegt, wenn sich jedes Substrat 18 um die versetzte horizontale Achse h dreht. Durch diesen Aufbau strahlt ein Streifen b ultravioletten Lichts nach außen und bewegt sich von einem Ende des Substrats 18 axial zum anderen, so daß jedes Substrat den einige Zentimeter breiten Streifen b ultravioletten Lichts, der die Achse des Substrats abtastet, "sieht" oder mit ihm belichtet wird. Durch diese Belichtung wird die photochemisch reaktive Beschichtung auf dem Substrat polymerisiert, wodurch ein fester, gleichmäßig ausgehärteter Film entsteht. Optimale Leistung entsteht durch Anpassung der Hin- und Herbewegungsgeschwindigkeit, der Drehgeschwindigkeit der Substrate, der Photochemie des Films, der Wellenlängenintensität der ultravioletten Lampe und der Breite des Belichtungsstreifens.

Vorgang 5:

Der fünfte Vorgang besteht in der Entnahme des Substrats vorzugsweise in der Beschickungs/Entnahmestation 100. Der Karussellträger dreht sich vorzugsweise um weitere 90º zu der in Vorgang 1 eingenommenen Position, in der die beschichteten und ausgehärteten Substrate manuell oder programmgesteuert von der Trägerkonstruktion entnommen werden. Die fertiggestellten Ladungsrezeptoren können dann je nach Wunsch geprüft und verpackt werden.

Die obenstehende Beschreibung bezieht sich auf bevorzugte Ausführungen eines neuartigen Verfahrens und einer neuartigen Vorrichtung zur Bearbeitung von starren Trommel- und flexiblen Band-Ladungsrezeptoren unter Verwendung einzelner Stationen für die Herstellungsschritte, die symmetrisch um eine mittlere, drehbare Materialtransportvorrichtung herum angeordnet sind. Des weiteren ist jede Station für diskontinuierliche Bearbeitung von Substraten geeignet, die in einer planetenartigen Anordnung angeordnet sind, wodurch eine große Anzahl von Substraten gleichzeitig und einheitlich bearbeitet werden kann. Die planetenartige Substratanordnung ermöglicht aufgrund der radialen Symmetrie auch die gleichartige Bearbeitung jedes Substrats.

Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungen derselben beschrieben worden, die veranschaulichend, jedoch nicht einschränkend sein sollen. Verschiedene Änderungen und Abwandlungen können vorgenommen werden, ohne den in den folgenden Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung zu verlassen.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zur Bearbeitung zylindrischer oder bandartiger Substrate (18), die umfaßt:

einen Karussellträger (10), der zu jeder beliebigen einer Vielzahl von den Karussellträger umgebenden Planetenstationen (100, 200, 300, 400) gedreht werden kann, wobei der Karussellträger eine Trägerkonstruktion (14) aufweist, die eine mittlere horizontale Achse (H) bildet, sowie wenigstens einen Trägerarm (16), der an der Trägerkonstruktion angebracht ist und ein Substrat (18) entlang einer horizontalen Achse (h) parallel zu der mittleren horizontalen Achse und ihr gegenüber radial versetzt trägt, wobei sich die Trägerkonstruktion in bezug auf jede beliebige der Vielzahl von Stationen hin- und herbewegt und das Substrat in jede beliebige der Vielzahl von Stationen einführt und das Substrat aus ihr zurückzieht, und wobei der wenigstens eine Trägerarm um seine versetzte horizontale Achse herum drehbar ist und das Substrat darauf dreht;

eine Beschickungsstation (100), die sich an einer ersten Position des Karussellträgers findet und der Anbringung eines Substrats (18) auf dem Trägerarm (16) dient;

eine Reinigungsstation (200), die sich an einer zweiten Position des Karussellträgers befindet, wobei die Reinigungsstation eine Reinigungskammer (210) zur Aufnahme des wenigstens einen das Substrat tragenden Trägerarms enthält und eine Verunreinigungsentfernungseinrichtung (240) zur Entfernung von Verunreinigungen von dem Substrat aufweist;

eine Beschichtungsstation (300), die sich an einer dritten Position des Karussellträgers befindet, wobei die Beschichtungsstation eine Beschichtungskammer (310) zur Aufnahme des wenigstens einen das Substrat tragenden Trägerarms enthält und eine Auftrageeinrichtung (320) aufweist, die mit der mittleren horizontalen Achse der Trägerkonstruktion fluchtend ist und eine Beschichtungszusammensetzung radial nach außen auf das Substrat aufträgt; und

eine Aushärtestation (400), die sich an einer vierten Position des Karussellträgers befindet, wobei die Aushärtestation (410) eine Aushärtekammer zur Aufnahme des wenigstens einen das Substrat tragenden Trägerarms enthält und eine Aushärteeinrichtung (420) zum Aushärten der Beschichtung auf dem Substrat aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Trägerkonstruktion (14) eine Vielzahl von Trägerarmen (16) enthält, die in einer planetenartigen Anordnung um die mittlere horizontale Achse (H) der Trägerkonstruktion herum angeordnet sind, wobei jeder Trägerarm (16) eine versetzte horizontale Achse (h) bildet, die parallel zur mittleren horizontalen Achse und radial von ihr beabstandet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Trägerarmen symmetrisch in einer ringförmigen Anordnung um die mittlere horizontale Achse herum angeordnet ist, wobei jeder Trägerarm gleichmäßig radial von der mittleren horizontalen Achse beabstandet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beschickungsstation (100), die Reinigungsstation (200), die Beschichtungsstation (300) und die Aushärtestation (400) im wesentlichen in 90º-Intervallen um den Karussellträger herum angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verunreinigungsentfernungseinrichtung (240) eine Reinigungseinrichtung enthält, die mit der mittleren horizontalen Achse fluchtend ist und dem Auftragen eines Reinigungsmittels radial nach außen von der mittleren horizontalen Achse auf das Substrat (18) dient, wenn das Substrat um seine versetzte horizontale Achse gedreht wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Beschichtungskammer eine elektrostatische Rotationszerstäubereinrichtung zum Sprühen einer Beschichtung auf das Substrat enthält.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Beschichtungszusammensetzung aus Beschichtungsmaterial und einem Lösungsmittel besteht, sind die Beschichtungsstation (300) des weiteren eine Lösungsmitteldampf-Regeleinrichtung (356) enthält, die mit der Beschichtungskammer (310) in Verbindung steht und eine Menge von Lösungsmitteldampf in der Beschichtungskammer regelt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Aushärteeinrichtung (420) eine Heizeinrichtung enthält, die mit der mittleren horizontalen Achse fluchtend ist und der Zufuhr von erwärmter Luft radial nach außen von der mittleren horizontalen Achse zu dem Substrat (18) dient, wenn das Substrat um seine versetzte horizontale Achse gedreht wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Aushärteeinrichtung (420) eine Belichtungseinrichtung (450) enthält, die mit der mittleren horizontalen Achse fluchtend ist und der Belichtung des Substrats mit ultraviolettem Licht dient, während das Substrat um seine versetzte horizontale Achse gedreht wird.

10. Verfahren zur Bearbeitung zylindrischer bandartiger Substrate (18), das die folgenden Schritte umfaßt:

Anordnen einer Vielzahl von Substraten an einer Trägerkonstruktion (14) in einer planetenartigen Anordnung mit einer horizontalen Mittelachse (H), wobei jedes Substrat eine versetzte horizontale Achse (h) bildet, die radial von der horizontalen Mittelachse beabstandet und parallel zu ihr ist;

Drehen der Trägerkonstruktion (14), so daß sie jeder beliebigen einer Vielzahl von Bearbeitungskammern (210, 310, 410) zugewandt ist, die die Trägerkonstruktion umgeben, wobei jede Bearbeitungskammer eine horizontale Mittelachse bildet, die mit der horizontalen Mittelachse der Trägerkonstruktion fluchtend ist;

Hin- und Herbewegen der Trägerkonstruktion (14) in bezug auf eine ausgewählte der Bearbeitungskammern (210, 310 oder 410) nach dem Drehen der Trägerkonstruktion, so daß sie der ausgewählten Bearbeitungskammer zugewandt ist, und Einführen der planetenartigen Substratanordnung in die ausgewählte Bearbeitungskammer;

Bearbeiten der planetenartigen Anordnung von Substraten in der ausgewählten Bearbeitungskammer (210, 310 oder 410), während jedes Substrat um seine versetzte horizontale Achse (h) gedreht wird; und

Hin- und Herbewegen der Trägerkonstruktion in bezug auf die ausgewählte Bearbeitungskammer nach der Bearbeitung der planetenartigen Substratanordnung, um die planetenartige Anordnung aus der ausgewählten Bearbeitungskammer zurückzuziehen, bevor die Trägerkonstruktion zu einer nächsten Bearbeitungsstation gedreht wird.







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