專利名稱:焊縫區(qū)域的激光消融的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及撓性帶,更具體地說,涉及撓性帶的焊縫區(qū)域的激光消融。
背景技術(shù):
用于不同種類的實(shí)際應(yīng)用的典型撓性帶一般以有縫或者無縫帶配置來制備。這些撓性帶通常用于適應(yīng)眾多運(yùn)行目的,諸如靜電照相成像構(gòu)件帶、傳送帶、傳動(dòng)帶、中間圖像轉(zhuǎn)印帶、片材傳輸帶、文檔處理帶、用于傳送色粉顆粒的輸送帶、電機(jī)傳動(dòng)帶、扭矩輔助傳動(dòng)帶等。
撓性帶、如靜電照相成像構(gòu)件帶是本領(lǐng)域眾所周知的。典型的靜電照相撓性成像構(gòu)件包括例如用于電子照相成像系統(tǒng)的光感受器以及用于電圖成像系統(tǒng)的電感受器或離子照相成像構(gòu)件。電子照相以及電圖成像構(gòu)件帶一般都用于基于減輕帶制造和成本考慮的有縫帶配置,但是,無縫成像帶是優(yōu)選的,因?yàn)檎麄€(gè)帶表面是有效成像面積。
撓性圖像轉(zhuǎn)印構(gòu)件通常由從成像構(gòu)件卷筒紙中剪切的片材制成。片材的形狀一般為矩形。各邊可以為相同長(zhǎng)度的,或者一對(duì)平行邊可以比另一對(duì)平行邊更長(zhǎng)。本文所用的表達(dá)“矩形”意在包括四邊片材,其中所有邊是相等長(zhǎng)度的,或者兩個(gè)相等平行邊的長(zhǎng)度不等于另外兩個(gè)相等平行邊。
通過將片材的相對(duì)邊緣末端區(qū)域交搭而將片材制作成帶。在接合部位的交搭邊緣末端區(qū)域中通常形成接縫。接合可通過任何適當(dāng)方式來實(shí)現(xiàn)。典型的接合技術(shù)包括焊接(例如超聲波焊接)、膠合、上漿、壓力熱熔化等。常用于成像機(jī)器中的典型有縫靜電照相成像構(gòu)件帶具有形成于超聲波焊接過程的焊縫。
超聲波焊接可能是為接合撓性成像構(gòu)件而選擇的方法,因?yàn)樗焖?、清潔、無溶劑和低成本,以及因?yàn)樗a(chǎn)生薄且窄的縫。另外,超聲波焊接可能是優(yōu)選的,因?yàn)楹割^的機(jī)械高頻擊打?qū)е略趽闲猿上衿沫h(huán)的毗連交搭末端邊緣區(qū)域上產(chǎn)生熱量,使得其中一層或多層的熔化為最大,從而形成堅(jiān)固且準(zhǔn)確限定的接縫。由于其速度、清潔(無溶劑)以及堅(jiān)固接縫的形成,超聲波焊接也可被選擇用于接合撓性聚合物片材。光電導(dǎo)片材的涂布層的熔化提供相對(duì)末端的直接襯底到襯底接觸并將其熔合為接縫。
超聲波焊接是利用超過可聽范圍的高頻機(jī)械振動(dòng)的過程。在焊接超聲焊極或焊頭的尖處產(chǎn)生振動(dòng)。這種焊頭裝置發(fā)出的振動(dòng)力可以足夠高的頻率產(chǎn)生,以便軟化或熔化用于接合在一起的熱塑性材料成分。例如,這類頻率在20、30或40kHz可能是有效的。超聲波焊接的主要優(yōu)點(diǎn)之一可見于即使在大批量生產(chǎn)中也增強(qiáng)其有效性的極短焊接步驟。焊接時(shí)間可能延續(xù)不到一秒。因此,此過程已經(jīng)用于許多行業(yè)及應(yīng)用。
超聲波焊接可在范圍從僅幾分之一毫米直到數(shù)厘米的與焊頭的各種距離處實(shí)現(xiàn)。為了遠(yuǎn)距離焊接,聚合物必須有效地傳送能量,即不太柔軟或者具有太高的損耗模量。丙烯腈、丁二烯和苯乙烯(ABS)以及高抗沖聚苯乙烯的共聚物是超聲波焊接的最容易聚合物之一。超聲波焊接通常接合非晶熱塑性塑料比半晶質(zhì)的那些更容易。但是,更強(qiáng)功能的機(jī)器的出現(xiàn)已經(jīng)減少了這種差別,現(xiàn)在通常焊接半晶質(zhì)聚合物。
超聲波焊接過程可能需要采用真空將撓性成像構(gòu)件片材的交搭末端壓制到平坦的砧表面,并通過且沿著交搭末端引導(dǎo)超聲波振動(dòng)焊頭的尖端橫向跨過片材的整個(gè)寬度,從而形成焊縫。對(duì)接合光接受器帶/環(huán)末端應(yīng)用的超聲波振動(dòng)頻率保持為很高,使得在與要接合的材料接觸時(shí)產(chǎn)生摩擦熱。熱量引起接觸部分的軟化或熔化,它導(dǎo)致熔化接合帶尾端,而沒有不合需要的凸起、粗糙和易碎焊接形式的任何焊頭燃燒污點(diǎn)。
然而,超聲波焊接接合過程可引起閃光和噴濺的形成,它分別投射到帶邊沿之外以及投射到接縫的交搭區(qū)域的任一側(cè)。當(dāng)接縫通過各支承輥時(shí),接縫區(qū)域中的光接受器帶的過大厚度由于存在噴濺和接縫交搭而可能在接縫處比在光接受器帶的其余部分處產(chǎn)生更大的感應(yīng)彎曲應(yīng)變。此外,過大的接縫厚度以及不規(guī)則的噴濺突起可能導(dǎo)致在電子照相成像和清潔周期中相對(duì)清潔刀片產(chǎn)生大的橫向摩擦力。已經(jīng)觀察到這種機(jī)械干擾嚴(yán)重影響成像帶的壽命,加劇刀片磨損,以及在帶循環(huán)期間引起帶速度變化。
例如,通過使用往復(fù)沖孔或開槽裝置,可從帶的任一邊沿消除接縫閃爍。往復(fù)沖孔具有小的圓形截面,并且消除接縫的閃爍及部分,以便在帶的任一邊沿形成一般為半圓形的凹口。其它創(chuàng)造性工作已經(jīng)用來改進(jìn)接縫形態(tài),例如通過拋光進(jìn)行的接縫表面平整、通過對(duì)接縫的頂面劃痕以減輕彎曲應(yīng)力/應(yīng)力進(jìn)行的接縫壽命擴(kuò)展、以及通過在已經(jīng)全部成功表明交搭與焊接之前的機(jī)械研磨進(jìn)行的成像片材末端的形狀改變,這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)仍然麻煩且費(fèi)用極高。為了提供滿足將來的靜電照相成像要求的機(jī)械上健壯的成像構(gòu)件帶,因而變得非常明顯的是,無縫成像構(gòu)件帶的制備對(duì)于消除撓性帶的接縫關(guān)聯(lián)缺點(diǎn)是重要的。
發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)中公開的一些方面包括一種用于制造實(shí)質(zhì)上無縫的撓性電子照相成像構(gòu)件帶的方法,制作方法包括提供撓性襯底支撐片材,包含材料條,其中材料包括至少第一和第二垂直邊沿的炭黑填料聚酰亞胺聚合物,具有第一垂直條邊沿和第二垂直條邊沿、圖像頂面和無圖像底面;將第一垂直條邊沿超聲波焊接到第二垂直條邊沿以形成接縫;激光消融接縫以便消除撓性襯底支撐片材的至少圖像面上的凸起材料;一種系統(tǒng),包括無縫撓性電子照相成像構(gòu)件,其中包含撓性襯底條材料,其中具有炭黑填料聚酰亞胺聚合物的未熔化光解接縫;以及一種電子照相印刷系統(tǒng),包括由具有未熔化光解接縫的炭黑填料聚酰亞胺聚合物組成的帶狀電子照相成像構(gòu)件。
通過對(duì)包括附圖的實(shí)施例的這種描述,將會(huì)更好地理解以上所述的各種及其它特征和優(yōu)點(diǎn),其中圖1是有縫中間轉(zhuǎn)印帶的等距表示;以及圖2是通過超聲波焊接之后進(jìn)行高于接縫線的凸起部分的激光消融所形成的炭黑填料聚酰亞胺接縫的掃描電子顯微照片。
具體實(shí)施例方式
在實(shí)施例中,說明一種用于制造實(shí)質(zhì)上無縫的撓性電子照相成像構(gòu)件帶的方法,制作方法包括提供撓性襯底支撐片材,包含材料條,其中的材料包括至少第一和第二垂直邊沿的炭黑填料聚酰亞胺聚合物,具有第一垂直條邊沿和第二垂直條邊沿、圖像頂面和無圖像底面;將第一垂直條邊沿超聲波焊接到第二垂直條邊沿以形成接縫;激光消融接縫以便消除撓性襯底支撐片材的至少圖像面上的凸起材料。
在一個(gè)實(shí)施例中,炭黑填料聚酰亞胺聚合物為Kapton,它可能是整個(gè)條狀材料或者接縫區(qū)域周圍的主要材料。接縫可能在形式上是筆直的、彎曲的、曲線的或者任何形狀、如拼圖-切割形式。超聲波焊接可通過使用例如當(dāng)前技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)超聲焊接頭來形成。
公開了有縫撓性帶以及制作帶的過程。通過利用準(zhǔn)分子激光消融技術(shù)從成像構(gòu)件的兩個(gè)相對(duì)末端的底部及頂部消除準(zhǔn)確數(shù)量的材料,交搭兩個(gè)切割的相對(duì)末端,以及以超聲波將交搭處焊接為焊縫,來制備多層電子照相成像構(gòu)件帶。以這種方式得到的所產(chǎn)生的多層成像構(gòu)件帶具有極少增加厚度的焊縫以及減少數(shù)量的接縫噴濺組成。
所使用的激光器可以是本領(lǐng)域已知的多個(gè)激光器中的任一種,例如準(zhǔn)分子激光器。一個(gè)實(shí)施例中的激光器產(chǎn)生高于聚酰亞胺的分子鍵合能量、但低于與熔化或蒸發(fā)該材料相關(guān)的能量的光子能量。當(dāng)炭黑填料聚酰亞胺為Kapton時(shí),光子能量可能在紅外范圍之外(它可能導(dǎo)致熔化),并且可能為大約100nm至大約690nm,或者大約為180nm至大約400nm。諸如193nm、248nm、351nm之類的UV范圍中的光子能量可能允許分子結(jié)合阻斷,而沒有可能與少于平滑接縫關(guān)聯(lián)的材料的熔化或蒸發(fā)。此思路是消融接縫區(qū)域而不影響下方的材料。對(duì)于處理的速度,采用少于激光的10個(gè)脈沖來得到平滑接縫可能是有效的。可在接縫的任一側(cè)使用掩模,以便防止對(duì)接縫周圍的材料的任何非預(yù)計(jì)影響。
在又一個(gè)實(shí)施例中,公開一種無縫撓性電子照相成像構(gòu)件,它包含撓性襯底條材料,其中具有炭黑填料聚酰亞胺聚合物的未熔化光解接縫。這種實(shí)質(zhì)上無縫(即具有無凸起的平滑接縫,其中在接縫的每側(cè)上的材料大約相同高度)撓性襯底條可用于電子照相印刷系統(tǒng)、如靜電印刷系統(tǒng)。接縫線同樣可采取任何形狀-筆直、彎曲、曲線、拼圖形狀,以及橫向切割可能在任何角度,包括實(shí)質(zhì)上垂直或傾斜。
現(xiàn)在來看附圖,圖1說明帶型光接受器8。襯底材料10被切割,以及各端被接合及粘合以形成帶。然后,帶可采用層來涂敷,從而形成光接受器。
圖2是包括Kapton的炭黑填料酰亞胺聚合物的掃描電子顯微照片,即,通過帶兩端的超聲波焊接(圖1)以及隨后的高于接縫線的任何材料的激光消融所形成的接縫。在顯微照片中可以看到,接縫實(shí)質(zhì)上是平滑的。
權(quán)利要求
1.一種用于制造實(shí)質(zhì)上無縫的撓性電子照相成像構(gòu)件帶的方法,制作方法包括提供撓性襯底支撐片材,它包括材料條,其中所述材料包括至少第一和第二垂直邊沿的炭黑填料聚酰亞胺聚合物,具有第一垂直條邊沿和第二垂直條邊沿、圖像頂面和無圖像底面;將所述第一垂直條邊沿超聲波焊接到所述第二垂直條邊沿以形成接縫;激光消融所述接縫,從而消除所述撓性襯底支撐片材的至少所述圖像面上的凸起材料。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述材料條主要包含碳填料聚酰亞胺聚合物。
3.一種無縫撓性電子照相成像構(gòu)件,包含撓性襯底條材料,其中具有炭黑填料聚酰亞胺聚合物的未熔化光解接縫。
4.一種電子照相印刷系統(tǒng),包括由具有未熔化光解接縫的炭黑填料聚酰亞胺聚合物組成的帶狀電子照相成像構(gòu)件。
全文摘要
一種無縫撓性電子照相成像構(gòu)件,包含撓性襯底條材料,其中具有炭黑填料聚酰亞胺聚合物的未熔化光解接縫。
文檔編號(hào)G03G15/00GK1885199SQ20061009595
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者J·J·達(dá)西三世, M·S·勒特克 申請(qǐng)人:施樂公司