專利名稱：制備成像元件帶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請公開了一種制備具有端搭接縫結(jié)構(gòu)的成像元件帶的方法。本申請還提供一種撓性成像元件帶，該撓性成像元件帶在形態(tài)上有了很大改進(jìn)，并且，特別是給撓性靜電攝影成像元件帶創(chuàng)造了一個薄而平滑的側(cè)面接縫。
背景技術(shù)：
撓性靜電攝影成像元件帶是公知的。常規(guī)的撓性靜電攝影成像元件帶包括例如電子照相成像系統(tǒng)的感光體、電圖成像系統(tǒng)的電接受體如離子照相成像元件、以及在電子照相和電圖成像系統(tǒng)中用于轉(zhuǎn)移調(diào)色劑圖象的中間圖象轉(zhuǎn)移帶。這些帶通常是由從卷材上切下一塊長方形、正方形或者平行四邊形的薄片形成的，該卷材包括至少一層熱塑性聚合物材料、重疊在一起的薄片的兩個相對的端部，并將兩個搭接端部接合起來而形成縫隙。這種縫隙通常從一個邊緣延伸到另一邊緣。
通常，這些帶包括至少一層支持基底層和至少一層含有熱塑性聚合物復(fù)合材料的成像層。此處所述的“成像層”是指電接受體帶的介電成像層、中間轉(zhuǎn)移帶的轉(zhuǎn)移層以及電子照相帶的電荷輸送層。這樣，成像層中的熱塑性聚合物復(fù)合材料位于靜電攝影成像元件帶橫截面的上部，基底層位于靜電攝影成像元件帶橫截面的下部。雖然所涉及的撓性帶包括上述各種類型，但是，為了簡便起見，此處的討論集中于電子照相成像元件帶。
撓性電子照相成像元件帶通常為多層的感光體，包括基底層、導(dǎo)電層、任選的一層空穴阻擋層、粘合層、電荷發(fā)生層和電荷輸送層，以及，在一些實施方案中，還包括一層防止卷曲的背襯層。一種多層感光體包括一層分散于電絕緣有機(jī)樹脂粘合劑中的光電導(dǎo)無機(jī)化合物微粒。在專利US4265990中公開了一種常見的多層感光體，其具有相互分離的電荷發(fā)生層(光生電荷)和電荷輸送層，其公開的整篇內(nèi)容以引用的方式被結(jié)合于本申請。電荷發(fā)生層能夠光生空穴，并將光生空穴注入到電荷輸送層。
雖然通過多層感光體帶能夠獲得優(yōu)良的調(diào)色劑圖象，但現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)開發(fā)出了更先進(jìn)的更高速的電子照相復(fù)印機(jī)、復(fù)制機(jī)和打印機(jī)，并且在感光體帶工作周期中，經(jīng)常出現(xiàn)由于疲勞導(dǎo)致電荷輸送層在焊接縫部位斷裂的情況。而且，還發(fā)現(xiàn)由于疲勞，接縫斷裂的發(fā)生迅速導(dǎo)致接縫的層離，從而縮短了帶的使用壽命。
撓性靜電攝影成像元件帶由從成像元件卷材上切下的薄片制成。這種薄片的形狀通常為長方形或者平行四邊形。所有邊的長度可以相同，或者一對平行邊比另一對平行邊長。通過將重疊的兩個相對的空邊端部接合起來而將薄片制成帶。重疊的空邊端部通常會在接合點處形成接縫。接合可以通過任何合適的方法進(jìn)行。常用的接合技術(shù)包括焊接(包括超聲焊接)、膠合、纏合、壓熱融合等。超聲焊接通常是優(yōu)選的接合方法，因為其快速、清潔(無溶劑)并能夠產(chǎn)生薄而窄的縫。并且，優(yōu)選超聲焊接，因為對焊接角的機(jī)械沖擊使相毗連的薄片搭接空邊端部產(chǎn)生熱量，從而使其中的一層或多層最大限度地熔融。常用的超聲焊接方法是通過真空使撓性成像元件薄片的重疊端部緊貼在壓砧面上，并引導(dǎo)超聲振角的平端頭在重疊端部上沿著縫長橫向經(jīng)過薄片的寬度，形成焊接縫。
當(dāng)超聲焊接成帶以后，多層電子照相成像元件撓性帶的接縫有時可能含有不良的高突起，例如峰、脊、尖頭以及小墩。這些接縫突起在帶機(jī)器的成像周期中會產(chǎn)生一些問題，因為其與清理刀片相互作用導(dǎo)致刀片磨損，最終影響刀片的效率和使用壽命。而且，在顯影子系統(tǒng)中電極線平行并挨近于外部感光體帶的成像表面，而接縫中的突起高點還可能破壞顯影子系統(tǒng)中所用的電極線，從而影響復(fù)印機(jī)、打印機(jī)和復(fù)制機(jī)的子系統(tǒng)運行。這些挨近的線有助于在鄰近于調(diào)色劑供給輥的顯影區(qū)和成像元件帶成像表面形成調(diào)色劑云狀粉末。
成像帶在成像工作周期中的另一個常見的機(jī)械故障是電子照相成像元件帶的超聲焊接縫也可能在接縫處引發(fā)開裂，然后當(dāng)在成像機(jī)器的小直徑帶承載輥上形成進(jìn)一步彎曲、繞曲的環(huán)時，或在工作周期中在與靜止的帶承載組件的卷導(dǎo)邊器進(jìn)行機(jī)械摩擦接觸而產(chǎn)生的側(cè)力作用下，裂隙擴(kuò)大并導(dǎo)致層離。并發(fā)現(xiàn)當(dāng)帶用于應(yīng)用刀片清理元件的電子照相成像系統(tǒng)以及成像操作子系統(tǒng)時，接縫開裂或?qū)与x將進(jìn)一步加劇。通過改變感光體帶各層例如導(dǎo)電層、空穴阻擋層、粘合層、電荷發(fā)生層和/或電荷輸送層的材料以防止開裂和層離的問題是不容易實現(xiàn)的。材料的改變可能對帶的物理、電學(xué)、機(jī)械以及其它性質(zhì)，例如涂層的均一性、殘留電壓、背景、暗衰減、柔韌性等產(chǎn)生負(fù)面的影響。
例如，當(dāng)用于電子照相機(jī)的撓性成像元件帶是通過超聲焊接薄片的兩個相對的重疊端部而制成的感光體時，傳遞至重疊端部的超聲能量使重疊部位的熱塑性薄片組分熔融而形成接縫。多層感光體帶的超聲焊接縫在強(qiáng)度和硬度方面相對較脆、較低。接合技術(shù)，特別是焊接方法可導(dǎo)致噴濺的發(fā)生，從而使帶重疊部位縫隙的兩面凸出。重疊部位和重疊部位兩面的噴濺物從帶的一個邊緣至另一邊緣形成一條形區(qū)，此處稱為“接縫區(qū)”。常用縫接撓性帶的接縫區(qū)厚度是帶的本體部位厚度的1.6倍。由于噴濺，在接合點處噴濺物頂端和帶表面之間，常用的撓性成像元件縫接帶的噴濺物尖端離成像層表面的高度約為76微米。接合點是物理不連續(xù)性的不良點，成像元件帶機(jī)器在動態(tài)疲勞的工作狀態(tài)下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種不良點作為應(yīng)力集中點點促進(jìn)接縫開裂/層離的較早出現(xiàn)。
當(dāng)電子照相成像裝置中的感光體帶繞在多個承載和驅(qū)動輥上時，帶承受著彎曲應(yīng)力。噴濺物的存在使感光體帶接縫區(qū)的厚度過厚，導(dǎo)致當(dāng)接縫經(jīng)過各輥時產(chǎn)生很大的誘導(dǎo)彎曲應(yīng)力。對于采用感光體帶系統(tǒng)用于非常狹窄空間的電子照相成像裝置，其簡易、可靠的復(fù)印紙剝離系統(tǒng)通常非常需要小直徑的承載輥。不幸的是，小直徑輥，例如直徑小于約0.75英寸(19毫米)，大大提高了機(jī)械操作標(biāo)準(zhǔn)的閾值，以至于對于多層感光體帶來說，所出現(xiàn)的感光體帶接縫故障到了令人難以接受的程度。例如，當(dāng)在19毫米直徑的輥上彎曲時，由于彎曲，常用的感光體帶接縫噴濺物能夠產(chǎn)生0.96％的拉伸應(yīng)力。是感光體帶其它部分產(chǎn)生的0.59％誘導(dǎo)彎曲應(yīng)力的1.63倍。因此，帶的接縫噴濺區(qū)的0.96％的拉伸應(yīng)力意味著加在帶的接縫噴濺物區(qū)的拉伸應(yīng)力增大了63％。
在動態(tài)疲勞的狀態(tài)下，接縫提供了應(yīng)力匯集的焦點變成為開裂的引發(fā)點，并進(jìn)一步發(fā)展為接縫層離，導(dǎo)致帶的過早機(jī)械故障。因此，噴濺物勢必縮短接縫的機(jī)械壽命以及用于復(fù)印機(jī)、復(fù)制機(jī)和打印機(jī)的撓性元件帶的使用壽命。此外，還發(fā)現(xiàn)已知的粗糙的接縫噴濺物表面會影響清理刀片的功能，引發(fā)刀片的過早磨損問題，使其喪失清理效率。
如現(xiàn)有技術(shù)所述，通過將其接縫直接置于19mm直徑的支撐桿上，在比成像帶電荷輸送層的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)略高的溫度下進(jìn)行應(yīng)力釋放處理，對撓性電子照相成像元件帶進(jìn)行如此特定的熱處理，已經(jīng)成功地例示了解決抑制接縫開裂/層離問題的方法，但是這種接縫應(yīng)力釋放方法也產(chǎn)生各種負(fù)面效果，例如導(dǎo)致接縫區(qū)成像元件停滯以及在帶的有效電子照相成像區(qū)(例如，離每面的每個接縫中點25.2mm距離之外的區(qū)域)產(chǎn)生帶皺。并且，熱處理可導(dǎo)致成像帶產(chǎn)生不良的切向收縮。成像元件接縫區(qū)的停滯與清理刀片產(chǎn)生不良的機(jī)械的相互作用，影響清理效率。成像帶上的褶皺使其本身體現(xiàn)為復(fù)印印出的缺陷。而且，加熱導(dǎo)致的成像帶尺寸的收縮改變了帶所需要的精密尺寸規(guī)格。在現(xiàn)有技術(shù)的釋放接縫應(yīng)力的加熱處理方法中，另一個關(guān)鍵缺點是使大面積接縫區(qū)大范圍地受熱。這種大范圍受熱既加熱了帶的接縫區(qū)，也加熱了接縫的軸承。由于帶必須冷卻到低于帶中熱塑性材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度以下才能從軸承上取下來，以使每個帶的接縫應(yīng)力釋放到所需程度，這種加熱處理和冷卻周期時間過長，導(dǎo)致帶生產(chǎn)成本非常高。而且發(fā)現(xiàn)，通過接縫應(yīng)力處理能夠延長接縫開裂壽命，但接縫噴濺產(chǎn)生的糙面仍然給清理刀片功能造成困難。
既然沒有有效的方法防止接縫區(qū)局部高突起點的產(chǎn)生，在焊接縫帶制作過程之后，立即通過手戴棉手套將食指掃過整個接縫的長度進(jìn)行人工檢驗。若帶的突起點絆住手套即被鑒定為不合格產(chǎn)品。耗時的人工檢驗過程和高接縫突起點導(dǎo)致的大量縫接帶不合格，構(gòu)成了成像元件帶生產(chǎn)成本的基本資本負(fù)擔(dān)。
現(xiàn)在需要提供形態(tài)有所改進(jìn)的縫接撓性成像元件帶，使其能夠經(jīng)受更大的動態(tài)疲勞狀況，從而延長帶的使用壽命。從生產(chǎn)角度考慮，降低縫接成像帶的單位成本也非常重要。若能夠提供一種接縫結(jié)構(gòu)，以獲得沒有突起點的光滑表面輪廓、減小接縫的厚度、無噴濺物從而消除或盡可能減少接縫的接合點或齒合點處的物理不連續(xù)性，則可部分地實現(xiàn)上述目標(biāo)。
因此，本申請的目的之一是提供一種靜電攝影成像元件帶，其具有改進(jìn)的形態(tài)，克服了一種或多種上述缺陷。
本發(fā)明的另一個目的是使靜電攝影成像元件帶具有形態(tài)得以改進(jìn)的接縫。
本發(fā)明的上述目的以及其它目的是通過提供一種生產(chǎn)縫接撓性靜電攝影成像元件帶的方法而實現(xiàn)的，該方法包括制備一種撓性的、基本上為長方形的靜電攝影成像薄片，該薄片具有第一主外表面和與之相對并且相互平行的第二主外表面，并且所述薄片具有第一空邊端部和與之相對并且相互平行的第二空邊端部；刨削所述第一空邊端部使其成一角度，在第一主外表面和第二主外表面之間形成第一新斜面；刨削所述第二空邊端部使其成一角度，在第一主外表面和第二主外表面之間形成第二新斜面；其中第二新斜面基本與第一新斜面平行；將薄片制成環(huán)，將所述第一新斜面與所述第二新斜面重疊，形成齒合部位；在齒合部位將所述第一新斜面與所述第二新斜面接合起來形成接縫。雖然將成像元件兩端部的齒合斜面接合成縫接帶可以通過膠合、釘合、溶劑焊接、超聲焊接方法等完成，但基于操作簡易性、接縫接合的強(qiáng)度以及經(jīng)濟(jì)方面的考慮，超聲縫焊接是特別優(yōu)選的方法。此處所涉及的還包括通過這種方法制得的縫接撓性靜電攝影成像元件帶。
在又一個實施方案中，超聲焊接的含端搭接縫的撓性成像元件帶通過下述方法制得制備具有兩個相對端部的基本上為長方形的撓性成像薄片，相對于薄片的第一和第二主外表面成一定的角度將兩個相對的端部平分，形成兩個相互匹配的或互補(bǔ)的斜切角，將薄片制成環(huán)，將兩個相對的端部齒合在一起，將齒合的兩個端部超聲焊接起來，形成薄而光滑的具有斜角搭接縫形態(tài)的焊接縫。
另外通過使用例如燒蝕、磨削等各種方法將基本上為長方形的撓性成像元件薄片的兩相對端部的材料除去或移去，也可以獲得上述結(jié)果。這些方法用于制作所需的相匹配的或相互補(bǔ)的斜角端部形狀。然后將所需斜角形端部重疊，齒合并通過例如超聲焊接進(jìn)行接合，制成端搭接縫。
所得撓性成像元件帶具有光滑的表面輪廓、較少或者沒有突起點、大大減小的接縫區(qū)厚度，并且接縫區(qū)具有物理連續(xù)性。
附圖的簡單說明

圖1為顯示一種已知的在重疊部位具有垂直切面的相對端部的環(huán)形多層電子照相成像元件材料的撓性薄片的部分橫截面示意圖。
圖2為顯示將圖1所示薄片通過超聲縫焊接所得到的一種常見的多層縫接撓性電子照相成像元件帶的部分橫截面示意圖。
圖3為顯示圖2所示的多層縫接撓性電子照相成像元件帶由疲勞引發(fā)接縫區(qū)開裂/層離而導(dǎo)致機(jī)械故障時的部分橫截面示意圖。
圖4為顯示本發(fā)明的縫接多層撓性電子成像元件帶的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖5顯示了對照接縫的表面?zhèn)纫晥D。
圖6顯示了本發(fā)明接縫結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)纫晥D。
圖7顯示了被掩蔽的準(zhǔn)分子激光器燒蝕過程，包括在靜電攝影成像元件薄片上除去材料至預(yù)定的深度以形成一個通道，例如一個成角度的斜面。
優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明如圖1所示，顯示了一種環(huán)狀薄片形式的撓性電子照相成像元件10，其第一端部空邊區(qū)12與第二端部空邊區(qū)14重疊，形成備用于已知的接縫形成操作的重疊區(qū)。撓性電子照相元件10可以用于電子成像設(shè)備，并且可以為單薄膜基底元件，或薄膜基底層與一層或多層另外的涂層結(jié)合。至少其中一層涂層包含形成薄膜的粘合劑。
撓性電子照相成像元件10可以為單層或多層類型的感光體。如果撓性電子成像元件10為帶負(fù)電荷的感光體元件，則撓性電子照相成像元件10可以包括一層夾在導(dǎo)電表面和電荷輸送層之間的電荷發(fā)生層。另外，如果撓性成像元件10為帶正電荷的感光體元件，則撓性成像元件10可以包括一層夾在導(dǎo)電表面與電荷發(fā)生層之間的電荷輸送層。
端部空邊區(qū)12和14可以通過包括膠合、釘合、壓熱熔融在內(nèi)的各種方法形成連續(xù)的元件例如條帶、套管或圓筒，但是從帶的制備的簡易性、短操作周期時間以及所制接頭的機(jī)械強(qiáng)度的角度考慮，優(yōu)選用超聲焊接的方法將撓性電子成像元件套管10的端部空邊區(qū)12和14在重疊區(qū)接合成接縫30，如圖2所示，形成縫接的撓性電子成像元件帶10。
如圖2所示，接縫30的部位如虛線所指示。接縫30包括由水平部分連接的兩個垂直的部分。這樣，接縫30的中點可以由從帶10的一個邊緣向另一個邊緣延伸接縫30全長的虛中線表示，如圖2所示的虛中線(沒有顯示)沿著水平部分中部前行與兩垂直部分連接。換句話說，接縫30的水平部分平面圖(沒有顯示)顯示了一條帶子，就像一條雙道高速公路，其中中線由將兩車道分開的白色分道線代表，兩車道包括端部空邊區(qū)12和14。撓性電子成像元件10就這樣從圖1所示電子照相成像元件10材料的薄片轉(zhuǎn)化為圖2所示的連續(xù)的電子成像元件帶。
撓性電子成像元件10具有第一主外表面或上外表面或側(cè)面32，其反面具有第二主外表面或下外表面或側(cè)面34。接縫30將撓性電子照相成像元件10接合起來，使得第二端部空邊區(qū)12處和/或附近的下表面34(通常包括緊接在其上部的至少一層)與第二端部空邊區(qū)14部位和/或附近的上表面32(通常包括緊接在其下部的至少一層)整合在一起。
優(yōu)選的熱/壓接合方法包括通過超聲焊接將光電導(dǎo)成像材料薄片轉(zhuǎn)化成感光體帶。該帶可通過超聲焊接重疊的薄片的兩相對的端部而制成。在超聲縫焊接方法中，施加在重疊部位的超聲能量用于熔融適當(dāng)?shù)膶永珉姾奢斔蛯?6、發(fā)生層18、界面層20、阻擋層22、部分支持層26和/或抗卷曲背涂層28。直接熔融支持層能夠獲得最佳的接縫強(qiáng)度。
在通過超聲縫焊接技術(shù)將撓性電子照相成像元件薄片的重疊區(qū)焊接成接縫30后，重疊區(qū)即被轉(zhuǎn)化成重疊并搭接的區(qū)域，如圖2和3所示。在重疊和搭接區(qū)，撓性電子照相成像元件10的曾經(jīng)形成端部空邊區(qū)12和14的部分被接縫30接合起來，使得曾經(jīng)為端部空邊區(qū)12和14重疊并相互搭接。焊接縫在各自的端部含有上噴濺物68和下噴濺物70，如圖2和3所示。
噴濺物68和70是在將端部空邊區(qū)12和14相互接合的過程中產(chǎn)生的。熔化的材料必然會從重疊部位的兩面噴射出來，有助于支持層26與支持層26的直接融合，結(jié)果形成噴濺物68和70。上噴濺物68形成并位于重疊端部空邊區(qū)14之上，與上表面32相對接，并與重疊端部空邊區(qū)12相鄰且相對接。下噴濺物70形成并位于重疊端部空邊區(qū)12之下，與底表面34相對接，并與重疊端部空邊區(qū)14相鄰且相對接。噴濺物68和70延伸超出了焊接撓性電子照相成像元件10重疊區(qū)內(nèi)接縫30的面和邊緣。噴濺物68和70延伸超出接縫30的面和邊緣，對于許多機(jī)器例如電子照相復(fù)印機(jī)、復(fù)制機(jī)和要求對撓性電子照相成像元件10進(jìn)行精確定位的復(fù)印機(jī)的運行都是不利的。通常，撓性電子照相成像元件帶10邊緣處的噴濺物68和70的延伸通過開槽工序除去。
在機(jī)器運行期間，縫接的撓性電子照相成像元件帶10環(huán)繞于或屈倚于電子照相成像裝置內(nèi)的帶承載組件的輥上，特別是小直徑輥上。在工作周期中電子照相成像元件帶10的動態(tài)彎曲/撓曲使輥反復(fù)地向撓性成像元件帶10施加作用力，結(jié)果由于接縫30過厚的厚度和材料的不連續(xù)性，導(dǎo)致通常在接縫30的鄰近產(chǎn)生很大的應(yīng)力。由接合點76和78附近的彎曲誘導(dǎo)應(yīng)力聚集，其應(yīng)力值將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過撓性電子照相成像元件帶10全長的平均應(yīng)力值。誘導(dǎo)的彎曲應(yīng)力與撓性成像元件10所屈倚的輥的直徑成反比，而與撓性電子成像元件帶10接縫區(qū)的厚度成正比。當(dāng)結(jié)構(gòu)元件例如撓性電子照相成像元件帶10在重疊區(qū)包含一個急劇增厚的橫截面厚度時，將在不連續(xù)點例如接合點76和78的附近區(qū)域產(chǎn)生很大的局部應(yīng)力。
在圖4中，截面?zhèn)纫晥D顯示了一種通過超聲焊接方法形成的改善的接縫結(jié)構(gòu)方案。在該側(cè)視圖中，顯示了一種從撓性的基本上為長方形的薄片兩端以A°角度除去或移去材料而形成兩個新的斜角的或傾斜的基本上相互平行的端截面13和15之后的撓性電子照相成像元件10。然后將該薄片制成環(huán)形，將兩個新的相匹配或相互補(bǔ)的斜角的(或傾斜的)端截面13和15相互重疊和/或齒合，隨后通過例如超聲焊接方法接合在一起或融合，形成接縫30A。
更具體地，圖4顯示了一種撓性成像元件10的示意圖，其包括一層夾在抗卷曲背襯層28和復(fù)合層84之間的支持基底26，其示意性地顯示了(為了簡化顯示)電荷輸送層16、電荷發(fā)生層18、粘合層20、電荷阻擋層22和導(dǎo)電層24的組合。在圖4中，顯示了一種撓性成像元件10，其從與撓性成像元件10的第一邊緣12相鄰且平行的第一主外表面或下外表面34以A°角度除去材料，形成新的第一斜角的或傾斜的面13。還顯示了一種撓性成像元件10，其從相鄰且平行于第二邊緣14的第二主外表面或上外表面32除去材料，形成新的第二斜角的或傾斜的面15，該面15與第一斜角的或傾斜的面13的形狀基本互補(bǔ)。
將第一新的斜角的或傾斜的面13和第二新的斜角的或傾斜的面15相互接觸形成齒合面區(qū)并超聲焊接在一起后，即形成優(yōu)異的重疊點，其厚度與撓性成像元件10非重疊部分的厚度基板相似。薄片的相重疊的兩相對邊的這種構(gòu)造使得支持基底可以在兩端部的原始薄片區(qū)域直接接觸，從而在超聲縫焊接過程中可緊密地融合。結(jié)果，很少或沒有成像層材料的熔融混合物噴濺到縫重疊部位的任一面上。支持基底26在新的第一面13處與支持基底26在新的第二面15處的直接融合增大的接縫的強(qiáng)度，因為更大面積暴露的支持基底26的材料被齒合在一起，并且支持基底更大程度地接觸從而能夠更好地進(jìn)行超聲融合。
在圖4所示的實施方案中，接縫30A是通過將兩個相互重疊的斜角截面端連接起來所得到的。在這方面，接縫30A與第一端部空邊區(qū)1 2和第二端部空邊區(qū)14的齒合端部的上和下主表面成一個角度，形成撓性電子照相成像帶10。接縫30A是通過在帶10的端部空邊區(qū)12和14處以斜角A°對整個厚度進(jìn)行角切割或切片而形成的。與圖2相應(yīng)的搭接縫30相比，接縫30A是一種最大限度減小物理上的不連續(xù)性的端搭接混合接點。而且，所制作的接縫具有更光滑的表面，很少或沒有增加厚度，并且基本上沒有上接縫噴濺物或下接縫噴濺物。
為了制備圖4的接縫結(jié)構(gòu)，通過特定斜截面切割技術(shù)將空邊區(qū)12和14的兩相對的端部切成斜角，制成一對基本上平行的斜角或斜面的匹配端部。當(dāng)將薄片制成環(huán)時，使斜角或斜面的端部相互重疊，齒合并通過例如超聲焊接進(jìn)行接合或融合，形成具有斜角A°的接縫。斜角應(yīng)當(dāng)為約8°至約45°，以能夠進(jìn)行合適的齒合并能進(jìn)行令人滿意的縫焊接操作。然而，由于在對帶10的整個厚度進(jìn)行斜截面切割以制作一對斜面或斜角端部以及最佳超聲縫焊接技術(shù)方面存在困難，斜角優(yōu)選為約10°至約20°，以獲得增強(qiáng)的接縫開裂強(qiáng)度。而且發(fā)現(xiàn)，斜角為19°的切角、40kHz的焊接縫能夠獲得光滑的接縫區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，減少了噴濺物的量，且厚度很少增加。在這一點上，發(fā)現(xiàn)斜角端搭接縫與帶的其它部分(帶的非接縫區(qū))厚度的最大差值可達(dá)到幾乎為零，或落在約+5至+30微米，從而獲得可被接受的接縫質(zhì)量的改善?；讷@得良好縫接合強(qiáng)度的最佳超聲縫焊接的易操作性方面的考慮，優(yōu)選厚度差值為約+8至+20微米。
在與齒合面的長度垂直方向上的測定的(即在最終帶的橫向方向上測定的)令人滿意的重疊寬度(即齒合表面區(qū)或連續(xù)接觸寬度)為約0.5毫米至約1.8毫米。特別優(yōu)選重疊長度為約0.8mm至1.5mm。當(dāng)重疊寬度為約1.0mm至約1.3mm時，可以獲得最佳的重疊，從而使接縫的總體質(zhì)量得到最好的改善。搭接寬度優(yōu)選應(yīng)比帶的厚度大至少約7倍。
優(yōu)選最終的焊接帶的最大接縫中線厚度差值小于形成縫接帶之前的薄片厚度的約+25％，以盡可能地減小接縫或其組成部分與靜電攝影成像系統(tǒng)的各子系統(tǒng)之間碰撞所造成的不良影響。優(yōu)選最小接縫中線厚度差值大于形成任何縫接之前薄片厚度的約+4.5％，以避免任何明顯的凹陷，這種凹陷能夠收集調(diào)色劑顆粒和其它不良的碎片。
撓性成像元件10的斜角的或傾斜的第一新表面和新的第二新表面的表面輪廓分別可以通過已知的合適技術(shù)進(jìn)行修整(包括改變其形狀和減小其厚度)。常用的表面處理方法包括化學(xué)處理和機(jī)械處理例如磨蝕、研磨、切片、激光燒蝕或拋光。
例如，除上述斜截面切割技術(shù)外，如上所示，還可以制造具有豎直或垂直截面的空邊區(qū)12和14的兩相對端部，然后采用超拋光方法移去或除去帶表面材料，制成一對斜角的、相匹配的或互補(bǔ)的端部用于進(jìn)行齒合或超聲焊接。這種方法也可以得到圖4所示的接縫結(jié)構(gòu)。
而且，還可以在齒合和接縫焊接操作之前，通過使用掩蔽的準(zhǔn)分子激光器燒蝕技術(shù)(圖7)，通過材料移位，在成像元件薄片兩相對端部制作具有所需角度的斜角或斜面端部截面，從而得到其它接縫結(jié)構(gòu)方案。
此處所描述的接縫結(jié)構(gòu)可以提供接縫質(zhì)量顯著改善的成像元件帶，大大提高成像元件帶的產(chǎn)量，并有效地降低帶的單位生產(chǎn)成本。除此以外，縫接帶的制作不僅不需要使用大量的勞動力和耗時的人工接縫檢測步驟，還能提高帶的生產(chǎn)產(chǎn)率，而其它制作方法由于接縫突起點的存在導(dǎo)致產(chǎn)生不合格品而失去這部分產(chǎn)率。這樣，根據(jù)本發(fā)明的撓性成像元件帶的縫接闡述了一種接縫構(gòu)造，其具有顯著提高的質(zhì)量，更好的物理/機(jī)械特性，包括更平滑的表面輪廓，很少或沒有接縫噴濺物，沒有突起點、截面厚度更薄，很少或沒有物理不連續(xù)性，從而提高了清理刀片的性能，抑制了在長時間進(jìn)行電子照相成像和清理過程中頻繁出現(xiàn)的由疲勞引發(fā)的接縫過早開裂/層離。
實施例I電子照相成像元件卷材制備如下制作一卷厚度為3密耳(76.2微米)的涂鈦的雙軸定向的熱塑性聚合物(PET，Melinex，購自ICIAmericas Inc.)基底。采用凹板印刷敷料器向該基底施加含有50重量份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷、50.2重量份蒸餾水、15重量份乙酸、684.8重量份200標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的變性酒精、200重量份庚烷的水溶液。將該層在鼓風(fēng)式烘箱中干燥至最高溫度為290°F(143.3℃)。所得阻擋層的干燥厚度為0.05微米。
然后向該阻擋層施加一層溶于體積比為70∶30的四氫呋喃/環(huán)己酮混合物中的濕涂層，基于溶液的總重量，該涂層包括5％重量的聚合物粘合劑(Mor-Ester 49,000，購自Morton International，Inc.)，制備粘合劑中間層。將粘合劑中間層在鼓氣式烘箱中干燥至最高溫度為275°F(135℃)。所得粘合劑中間層的干燥厚度為0.07微米。
然后向粘合劑中間層涂布包含7.5％體積硒、25％體積N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-1，1’-二苯基-4，4’-二胺以及6 7.5％體積聚乙烯咔唑的光生電荷層。光生電荷層制備如下向400盎司琥珀瓶中加入160g聚乙烯咔唑和2800ml體積比為1∶1的四氫呋喃和甲苯的混合物。向該溶液中加入160g三角硒和20000g 1/8英寸(3.2mm)直徑的不銹鋼粒。將該混合物置于球磨機(jī)中研磨72至96小時。然后，將500g所得漿液加入到溶于750ml體積比為1∶1的四氫呋喃/甲苯的36g聚乙烯咔唑和20g N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-1，1’-二苯基-4，4’-二胺中。然后將該漿液置于振蕩器中震蕩10分鐘。然后通過擠壓涂敷法將所得漿液施加到粘合劑中間層，形成濕厚度為0.5密耳(12.7微米)的層。但是，有目的地使沿著涂布卷材邊緣約3mm寬的包括阻擋層和粘合層的長條不涂布任何光生電荷層材料，以方便其與隨后將涂布的接地片層(ground strip layer)進(jìn)行充分的電接觸。將光生電荷層在鼓風(fēng)式烘箱中干燥至最高溫度為280°F(138℃)，形成干燥厚度為2.0微米的干燥的光生電荷層。
將該涂布成像元件卷材通過共擠涂布涂料同時涂布電荷輸送層和接地片層。電荷輸送層制備如下向琥珀玻璃瓶中加入重量比為1∶1(各50％重量)N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-1，1’-二苯基-4，4’-二胺和Makrolon 5705，一種雙酚A聚碳酸酯熱塑性塑料，分子量為約120000，可以從Farbensabricken Bayer A.G.購得。將所得混合物溶于二氯甲烷，得到15％重量的固體。將該溶液通過擠壓涂布法涂布于光生電荷層，形成干燥后厚度為24微米的涂層。
在共擠壓過程中向沒有涂布光生電荷層的3mm寬的粘合劑層長條涂布接地片層。接地片層涂料混合物制備如下在鋼瓶容器中將23.81g聚碳酸酯樹脂(Makrolon 5705， 總固體重量的7.87％，購自BayerA.G.)和332g二氯甲烷混合。將容器封蓋緊固，置于輥碾機(jī)上輥軋約24小時，直到聚碳酸酯溶于二氯甲烷。將所得溶液與約93.89g石墨分散液(固體重量的12.3％)混合15-30分鐘，石墨分散液由9.41重量份石墨、2.87重量份乙基纖維素和87.7重量份溶劑組成(AchesonGraphite dispersion RW22790，購自Acheson Colloids Company)，在高剪切輪葉的輔助下分散于水冷卻夾套容器中，以防止分散液過熱和溶劑的損失。然后將所得分散液過濾，并用二氯甲烷調(diào)節(jié)粘度。然后將該接地片層涂料混合物與電荷輸送層共擠壓涂布于電子照相成像元件卷材上，形成導(dǎo)電接地片層，其干燥厚度為約14微米。
然后將所得的包括所有上述層的成像元件卷材在鼓風(fēng)式烘箱中通過257°F(125℃)的最高溫度區(qū)域，同時干燥電荷輸送區(qū)和接地片區(qū)。
抗卷曲涂料制備如下將88.2g聚碳酸酯樹脂(Makrolon 5705，購自Goodyear Tire and Rubber Company)和900.7g二氯甲烷在鋼瓶容器中進(jìn)行混合，制得包括8.9％固體的涂料溶液。將容器封蓋緊固，置于輥碾機(jī)上輥軋約24小時，直到聚碳酸酯和聚酯溶于二氯甲烷。用高剪切分散液將4.5g硅烷處理的微晶硅石分散于所得溶液中，形成抗卷曲涂料溶液。然后經(jīng)擠壓涂布將抗卷曲涂料溶液涂布于電子照相成像元件卷材的背面(與光生電荷層和電荷輸送層相反的面)，在鼓風(fēng)式烘箱中干燥至最高溫度為220°F(104℃)，制得干燥涂層，厚度為13.5微米。
實施例II將實施例I中制得的寬度為353mm的電子照相成像元件卷材剪切成三片長方形薄片，其長度為精確的508mm，具有四個垂直截面，用于撓性成像元件帶的縫接操作。將這些成像元件切片中的第一片的兩個相對的端部靠在一起，相互重疊1mm(如圖1所示)，然后通過超聲能縫焊接方法采用40Khz角頻率進(jìn)行接合，制備具有對照接縫的電子成像元件帶，其具有上接縫噴濺表面形態(tài)74，并顯示出具有接點76的物理不連續(xù)性階梯72，如圖2所示。
為了制作本發(fā)明的接縫結(jié)構(gòu)，將第二片長方形的成像元件切片的兩個相對的端部進(jìn)行超機(jī)械磨削，制成一對斜角的或斜面的，或者互補(bǔ)匹配的端面，其斜角為約15°。然后將兩斜面的匹配端面搭接在一起，然后超聲焊接成縫接帶，如圖4所示。
本發(fā)明的另一個接縫結(jié)構(gòu)使用掩蔽的準(zhǔn)分子激光器燒蝕方法制得。實質(zhì)上，成像元件切片的兩個相對的端部是通過采用掩蔽的準(zhǔn)分子激光器燒蝕技術(shù)如圖5所述的技術(shù)進(jìn)行加工成形的，但不同的是成像元件薄片是以與激光束成15°斜角進(jìn)行固定的，以使其能夠有效地接受激光燒蝕。這樣在薄片的兩個相對的端部形成一對成15°斜角的相匹配斜面，兩斜面經(jīng)超聲焊接后制成所需要的接縫結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的又一接縫結(jié)構(gòu)通過采用解剖刀的斜截面切割技術(shù)制得。為了制作一對所需的用于搭接縫齒合的相匹配斜端，首先將成像元件薄片牢固地夾在兩個1/4”厚的金屬板之間，該金屬板的中部具有1個成15°斜角的縫隙。然后將解剖刀插入縫隙中，將成像元件薄片切割成兩片相互分離的具有兩個相匹配斜面端的成像元件樣片。然后將兩端部齒合在一起并進(jìn)行超聲縫接，制得如圖4所示的接縫結(jié)構(gòu)。
實施例III將例如圖1所述的一個接縫(對照)分別與按照上述方法制作的本發(fā)明三個接縫進(jìn)行對比。通過購自Mitutoyo Company的表面分析裝置Surfest 402對這些縫的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。圖5所示的對照接縫結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)纫晥D具有一個1.0微米的接縫噴濺物，噴濺物高度為6 8微米，粗糙表面的糙度Ra值為7.1。
作為鮮明的對比，本發(fā)明的三個低廓形接縫結(jié)構(gòu)具有更光滑的接縫區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有0.16微米的小噴濺物，噴濺物高度顯著減小到19微米，表面糙度Ra值為1。見圖6。
此外，用測微計測定接縫厚度表明，本發(fā)明接縫的接縫區(qū)厚度顯著地減小。這些接縫顯示出其厚度僅比成像元件主體部分的厚度大大約8.1至大約8.7％。相比之下，對照接縫結(jié)構(gòu)的相應(yīng)接縫區(qū)顯示其厚度比成像元件主體部分的厚度大大約60％。
將對照接縫和本發(fā)明三個接縫結(jié)構(gòu)的接縫拉伸斷裂強(qiáng)度通過拉伸機(jī)械測定儀(Instron Mechanical Tester)進(jìn)行評價。本發(fā)明接縫產(chǎn)生約8.9和約9.5kgs/cm的接縫強(qiáng)度，比對照接縫相應(yīng)的斷裂強(qiáng)度10.1kgs/cm略小。但是，當(dāng)動態(tài)成像元件帶機(jī)器在該接縫區(qū)域工作時，為了確保接縫的機(jī)械整體性，所需要的接縫強(qiáng)度規(guī)格為6.3kgs/cm，而上述值仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于6.3kgs/cm。
因此，本發(fā)明的薄剖面的端搭接縫結(jié)構(gòu)減少了接縫開裂/層離的問題，提供了一種使用常規(guī)超聲縫焊接制備縫接帶的簡單方法，最大限度地減小了接縫噴濺物接點的物理不連續(xù)性，獲得了更光滑的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，很少出現(xiàn)或者沒有出現(xiàn)噴濺，有效地減小了接縫區(qū)的厚度，獲得了尺寸穩(wěn)定的成像元件帶，減小了清理刀片的損耗，以及非常重要的是，制得了一種基本沒有高突起點的接縫，從而降低了縫接成像元件帶的不合格率，同時提高了成像元件帶的產(chǎn)率。而且，應(yīng)用本發(fā)明的接縫結(jié)構(gòu)提高了接縫的質(zhì)量，在某些情況下，可以省去人工接縫的檢測步驟。
權(quán)利要求
1.一種制備縫接的撓性靜電攝影成像元件帶的方法，包括a.制備一種撓性的、基本上為長方形的靜電攝影成像薄片，該薄片具有第一主外表面和與之相對并且相互平行的第二主外表面，并且所述薄片具有第一空邊端部和與之相對并且相互平行的第二空邊端部；b.對所述的第一空邊端部進(jìn)行整形使其成約8°至約45°的角度，以在第一主外表面和第二主外表面之間形成第一新斜面；c.對所述的第二空邊端部進(jìn)行整形使其成約8°至約45°的角度，在第一主外表面和第二主外表面之間形成第二新斜面；其中第二新斜面基本上與第一新斜面平行；d.將薄片成形為環(huán)，將所述第一新斜面與所述第二新斜面重疊，形成齒合部位；e.在該齒合部位將所述的第一新斜面與所述第二新斜面接合起來，形成接縫，其中該接縫的接縫強(qiáng)度大于6.3kgs/cm。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述的角度為10°至約20°。
3.通過權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的縫接撓性靜電攝影成像元件帶。
4.權(quán)利要求1的方法，其中第一新斜面和第二新斜面的相互接合是通過超聲焊接方法采用約40KHz的角頻率進(jìn)行的。
全文摘要
一種制備縫接的撓性靜電攝影成像元件帶的方法，包括制備一種撓性的、基本上為長方形的靜電攝影成像薄片，該薄片具有第一主外表面和與之相對并且相互平行的第二主外表面，并且所述薄片具有第一空邊端部和與之相對并且相互平行的第二空邊端部；對所述第一空邊端部進(jìn)行整形使其成一角度，以在第一主外表面和第二主外表面之間形成第一新斜面；對所述第二空邊端部進(jìn)行整形使其成一角度，在第一主外表面和第二主外表面之間形成第二新斜面；其中第二新斜面基本與第一新斜面平行；將薄片成形為環(huán)，將所述第一新斜面與所述第二新斜面重疊，形成齒合部位；在齒合部位將所述第一新斜面與所述第二新斜面接合起來，形成薄廓形接縫。
文檔編號G03G21/00GK1637627SQ200410102079
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者R·C·U·于 申請人:施樂公司