制备成像元件带的方法

申请号 CN200410102079.5 申请日 2004-12-22 公开(公告)号 CN1637627A 公开(公告)日 2005-07-13
申请人 施乐公司; 发明人 R·C·U·于;
摘要 一种制备缝接的挠性静电摄影成像元件带的方法,包括:制备一种挠性的、基本上为长方形的静电摄影成像薄片,该薄片具有第一主外表面和与之相对并且相互平行的第二主外表面,并且所述薄片具有第一空边端部和与之相对并且相互平行的第二空边端部;对所述第一空边端部进行整形使其成一 角 度,以在第一主外表面和第二主外表面之间形成第一新斜面;对所述第二空边端部进行整形使其成一角度,在第一主外表面和第二主外表面之间形成第二新斜面;其中第二新斜面基本与第一新斜面平行;将薄片成形为环,将所述第一新斜面与所述第二新斜面重叠,形成齿合部位;在齿合部位将所述第一新斜面与所述第二新斜面接合起来,形成薄廓形接缝。
权利要求

1.一种制备缝接的挠性静电摄影成像元件带的方法,包括:
a.制备一种挠性的、基本上为长方形的静电摄影成像薄片,该薄 片具有第一主外表面和与之相对并且相互平行的第二主外表面,并且 所述薄片具有第一空边端部和与之相对并且相互平行的第二空边端 部;
b.对所述的第一空边端部进行整形使其成约8°至约45°的度, 以在第一主外表面和第二主外表面之间形成第一新斜面;
c.对所述的第二空边端部进行整形使其成约8°至约45°的角度, 在第一主外表面和第二主外表面之间形成第二新斜面;其中第二新斜 面基本上与第一新斜面平行;
d.将薄片成形为环,将所述第一新斜面与所述第二新斜面重叠, 形成齿合部位;
e.在该齿合部位将所述的第一新斜面与所述第二新斜面接合起 来,形成接缝,其中该接缝的接缝强度大于6.3kgs/cm。
2.权利要求1的方法,其中所述的角度为10°至约20°。
3.通过权利要求1的方法生产的缝接挠性静电摄影成像元件带。
4.权利要求1的方法,其中第一新斜面和第二新斜面的相互接合 是通过超声焊接方法采用约40KHz的角频率进行的。

说明书全文

技术领域

申请公开了一种制备具有端搭接缝结构的成像元件带的方法。 本申请还提供一种挠性成像元件带,该挠性成像元件带在形态上有了 很大改进,并且,特别是给挠性静电摄影成像元件带创造了一个薄而 平滑的侧面接缝。

背景技术

挠性静电摄影成像元件带是公知的。常规的挠性静电摄影成像元 件带包括例如电子照相成像系统的感光体、电图成像系统的电接受体 如离子照相成像元件、以及在电子照相和电图成像系统中用于转移调 色剂图象的中间图象转移带。这些带通常是由从卷材上切下一长方 形、正方形或者平行四边形的薄片形成的,该卷材包括至少一层热塑 性聚合物材料、重叠在一起的薄片的两个相对的端部,并将两个搭接 端部接合起来而形成缝隙。这种缝隙通常从一个边缘延伸到另一边 缘。
通常,这些带包括至少一层支持基底层和至少一层含有热塑性聚 合物复合材料的成像层。此处所述的“成像层”是指电接受体带的介 电成像层、中间转移带的转移层以及电子照相带的电荷输送层。这样, 成像层中的热塑性聚合物复合材料位于静电摄影成像元件带横截面的 上部,基底层位于静电摄影成像元件带横截面的下部。虽然所涉及的 挠性带包括上述各种类型,但是,为了简便起见,此处的讨论集中于 电子照相成像元件带。
挠性电子照相成像元件带通常为多层的感光体,包括基底层、导 电层、任选的一层空穴阻挡层、粘合层、电荷发生层和电荷输送层, 以及,在一些实施方案中,还包括一层防止卷曲的背衬层。一种多层 感光体包括一层分散于电绝缘有机树脂粘合剂中的光电导无机化合物 微粒。在专利US4265990中公开了一种常见的多层感光体,其具有相 互分离的电荷发生层(光生电荷)和电荷输送层,其公开的整篇内容 以引用的方式被结合于本申请。电荷发生层能够光生空穴,并将光生 空穴注入到电荷输送层。
虽然通过多层感光体带能够获得优良的调色剂图象,但现已发 现,已经开发出了更先进的更高速的电子照相复印机、复制机和打印 机,并且在感光体带工作周期中,经常出现由于疲劳导致电荷输送层 在焊接缝部位断裂的情况。而且,还发现由于疲劳,接缝断裂的发生 迅速导致接缝的层离,从而缩短了带的使用寿命。
挠性静电摄影成像元件带由从成像元件卷材上切下的薄片制成。 这种薄片的形状通常为长方形或者平行四边形。所有边的长度可以相 同,或者一对平行边比另一对平行边长。通过将重叠的两个相对的空 边端部接合起来而将薄片制成带。重叠的空边端部通常会在接合点处 形成接缝。接合可以通过任何合适的方法进行。常用的接合技术包括 焊接(包括超声焊接)、胶合、缠合、压热融合等。超声焊接通常是优 选的接合方法,因为其快速、清洁(无溶剂)并能够产生薄而窄的缝。 并且,优选超声焊接,因为对焊的机械冲击使相毗连的薄片搭接 空边端部产生热量,从而使其中的一层或多层最大限度地熔融。常用 的超声焊接方法是通过真空使挠性成像元件薄片的重叠端部紧贴在压 砧面上,并引导超声振角的平端头在重叠端部上沿着缝长横向经过薄 片的宽度,形成焊接缝。
当超声焊接成带以后,多层电子照相成像元件挠性带的接缝有时 可能含有不良的高突起,例如峰、脊、尖头以及小墩。这些接缝突起 在带机器的成像周期中会产生一些问题,因为其与清理刀片相互作用 导致刀片磨损,最终影响刀片的效率和使用寿命。而且,在显影子系 统中电极线平行并挨近于外部感光体带的成像表面,而接缝中的突起 高点还可能破坏显影子系统中所用的电极线,从而影响复印机、打印 机和复制机的子系统运行。这些挨近的线有助于在邻近于调色剂供给 辊的显影区和成像元件带成像表面形成调色剂状粉末。
成像带在成像工作周期中的另一个常见的机械故障是电子照相成 像元件带的超声焊接缝也可能在接缝处引发开裂,然后当在成像机器 的小直径带承载辊上形成进一步弯曲、绕曲的环时,或在工作周期中 在与静止的带承载组件的卷导边器进行机械摩擦接触而产生的侧作 用下,裂隙扩大并导致层离。并发现当带用于应用刀片清理元件的电 子照相成像系统以及成像操作子系统时,接缝开裂或层离将进一步加 剧。通过改变感光体带各层例如导电层、空穴阻挡层、粘合层、电荷 发生层和/或电荷输送层的材料以防止开裂和层离的问题是不容易实 现的。材料的改变可能对带的物理、电学、机械以及其它性质,例如 涂层的均一性、残留电压、背景、暗衰减、柔韧性等产生负面的影响。
例如,当用于电子照相机的挠性成像元件带是通过超声焊接薄片 的两个相对的重叠端部而制成的感光体时,传递至重叠端部的超声能 量使重叠部位的热塑性薄片组分熔融而形成接缝。多层感光体带的超 声焊接缝在强度和硬度方面相对较脆、较低。接合技术,特别是焊接 方法可导致喷溅的发生,从而使带重叠部位缝隙的两面凸出。重叠部 位和重叠部位两面的喷溅物从带的一个边缘至另一边缘形成一条形 区,此处称为“接缝区”。常用缝接挠性带的接缝区厚度是带的本体部 位厚度的1.6倍。由于喷溅,在接合点处喷溅物顶端和带表面之间, 常用的挠性成像元件缝接带的喷溅物尖端离成像层表面的高度约为76 微米。接合点是物理不连续性的不良点,成像元件带机器在动态疲劳 的工作状态下,已经发现这种不良点作为应力集中点点促进接缝开裂/ 层离的较早出现。
当电子照相成像装置中的感光体带绕在多个承载和驱动辊上时, 带承受着弯曲应力。喷溅物的存在使感光体带接缝区的厚度过厚,导 致当接缝经过各辊时产生很大的诱导弯曲应力。对于采用感光体带系 统用于非常狭窄空间的电子照相成像装置,其简易、可靠的复印纸剥 离系统通常非常需要小直径的承载辊。不幸的是,小直径辊,例如直 径小于约0.75英寸(19毫米),大大提高了机械操作标准的阈值,以 至于对于多层感光体带来说,所出现的感光体带接缝故障到了令人难 以接受的程度。例如,当在19毫米直径的辊上弯曲时,由于弯曲,常 用的感光体带接缝喷溅物能够产生0.96%的拉伸应力。是感光体带其 它部分产生的0.59%诱导弯曲应力的1.63倍。因此,带的接缝喷溅 区的0.96%的拉伸应力意味着加在带的接缝喷溅物区的拉伸应力增大 了63%。
在动态疲劳的状态下,接缝提供了应力汇集的焦点变成为开裂的 引发点,并进一步发展为接缝层离,导致带的过早机械故障。因此, 喷溅物势必缩短接缝的机械寿命以及用于复印机、复制机和打印机的 挠性元件带的使用寿命。此外,还发现已知的粗糙的接缝喷溅物表面 会影响清理刀片的功能,引发刀片的过早磨损问题,使其丧失清理效 率。
现有技术所述,通过将其接缝直接置于19mm直径的支撑杆上, 在比成像带电荷输送层的玻璃转化温度(Tg)略高的温度下进行应力 释放处理,对挠性电子照相成像元件带进行如此特定的热处理,已经 成功地例示了解决抑制接缝开裂/层离问题的方法,但是这种接缝应力 释放方法也产生各种负面效果,例如导致接缝区成像元件停滞以及在 带的有效电子照相成像区(例如,离每面的每个接缝中点25.2mm距离 之外的区域)产生带皱。并且,热处理可导致成像带产生不良的切向 收缩。成像元件接缝区的停滞与清理刀片产生不良的机械的相互作 用,影响清理效率。成像带上的褶皱使其本身体现为复印印出的缺陷。 而且,加热导致的成像带尺寸的收缩改变了带所需要的精密尺寸规 格。在现有技术的释放接缝应力的加热处理方法中,另一个关键缺点 是使大面积接缝区大范围地受热。这种大范围受热既加热了带的接缝 区,也加热了接缝的轴承。由于带必须冷却到低于带中热塑性材料的 玻璃转化温度以下才能从轴承上取下来,以使每个带的接缝应力释放 到所需程度,这种加热处理和冷却周期时间过长,导致带生产成本非 常高。而且发现,通过接缝应力处理能够延长接缝开裂寿命,但接缝 喷溅产生的糙面仍然给清理刀片功能造成困难。
既然没有有效的方法防止接缝区局部高突起点的产生,在焊接缝 带制作过程之后,立即通过手戴手套将食指扫过整个接缝的长度进 行人工检验。若带的突起点绊住手套即被鉴定为不合格产品。耗时的 人工检验过程和高接缝突起点导致的大量缝接带不合格,构成了成像 元件带生产成本的基本资本负担。
现在需要提供形态有所改进的缝接挠性成像元件带,使其能够经 受更大的动态疲劳状况,从而延长带的使用寿命。从生产角度考虑, 降低缝接成像带的单位成本也非常重要。若能够提供一种接缝结构, 以获得没有突起点的光滑表面轮廓、减小接缝的厚度、无喷溅物从而 消除或尽可能减少接缝的接合点或齿合点处的物理不连续性,则可部 分地实现上述目标。
因此,本申请的目的之一是提供一种静电摄影成像元件带,其具 有改进的形态,克服了一种或多种上述缺陷。
发明的另一个目的是使静电摄影成像元件带具有形态得以改进 的接缝。
本发明的上述目的以及其它目的是通过提供一种生产缝接挠性静 电摄影成像元件带的方法而实现的,该方法包括:制备一种挠性的、 基本上为长方形的静电摄影成像薄片,该薄片具有第一主外表面和与 之相对并且相互平行的第二主外表面,并且所述薄片具有第一空边端 部和与之相对并且相互平行的第二空边端部;刨削所述第一空边端部 使其成一角度,在第一主外表面和第二主外表面之间形成第一新斜 面;刨削所述第二空边端部使其成一角度,在第一主外表面和第二主 外表面之间形成第二新斜面;其中第二新斜面基本与第一新斜面平 行;将薄片制成环,将所述第一新斜面与所述第二新斜面重叠,形成 齿合部位;在齿合部位将所述第一新斜面与所述第二新斜面接合起来 形成接缝。虽然将成像元件两端部的齿合斜面接合成缝接带可以通过 胶合、钉合、溶剂焊接、超声焊接方法等完成,但基于操作简易性、 接缝接合的强度以及经济方面的考虑,超声缝焊接是特别优选的方 法。此处所涉及的还包括通过这种方法制得的缝接挠性静电摄影成像 元件带。
在又一个实施方案中,超声焊接的含端搭接缝的挠性成像元件带 通过下述方法制得:制备具有两个相对端部的基本上为长方形的挠性 成像薄片,相对于薄片的第一和第二主外表面成一定的角度将两个相 对的端部平分,形成两个相互匹配的或互补的斜切角,将薄片制成环, 将两个相对的端部齿合在一起,将齿合的两个端部超声焊接起来,形 成薄而光滑的具有斜角搭接缝形态的焊接缝。
另外通过使用例如烧蚀、磨削等各种方法将基本上为长方形的挠 性成像元件薄片的两相对端部的材料除去或移去,也可以获得上述结 果。这些方法用于制作所需的相匹配的或相互补的斜角端部形状。然 后将所需斜角形端部重叠,齿合并通过例如超声焊接进行接合,制成 端搭接缝。
所得挠性成像元件带具有光滑的表面轮廓、较少或者没有突起 点、大大减小的接缝区厚度,并且接缝区具有物理连续性。
附图的简单说明
图1为显示一种已知的在重叠部位具有垂直切面的相对端部的环 形多层电子照相成像元件材料的挠性薄片的部分横截面示意图。
图2为显示将图1所示薄片通过超声缝焊接所得到的一种常见的 多层缝接挠性电子照相成像元件带的部分横截面示意图。
图3为显示图2所示的多层缝接挠性电子照相成像元件带由疲劳 引发接缝区开裂/层离而导致机械故障时的部分横截面示意图。
图4为显示本发明的缝接多层挠性电子成像元件带的横截面侧视 图。
图5显示了对照接缝的表面侧视图。
图6显示了本发明接缝结构的表面侧视图。
图7显示了被掩蔽的准分子激光器烧蚀过程,包括在静电摄影成 像元件薄片上除去材料至预定的深度以形成一个通道,例如一个成角 度的斜面。
优选实施方案的详细说明
如图1所示,显示了一种环状薄片形式的挠性电子照相成像元件 10,其第一端部空边区12与第二端部空边区14重叠,形成备用于已 知的接缝形成操作的重叠区。挠性电子照相元件10可以用于电子成像 设备,并且可以为单薄膜基底元件,或薄膜基底层与一层或多层另外 的涂层结合。至少其中一层涂层包含形成薄膜的粘合剂。
挠性电子照相成像元件10可以为单层或多层类型的感光体。如果 挠性电子成像元件10为带负电荷的感光体元件,则挠性电子照相成像 元件10可以包括一层夹在导电表面和电荷输送层之间的电荷发生层。 另外,如果挠性成像元件10为带正电荷的感光体元件,则挠性成像元 件10可以包括一层夹在导电表面与电荷发生层之间的电荷输送层。
端部空边区12和14可以通过包括胶合、钉合、压热熔融在内的 各种方法形成连续的元件例如条带、套管或圆筒,但是从带的制备的 简易性、短操作周期时间以及所制接头的机械强度的角度考虑,优选 用超声焊接的方法将挠性电子成像元件套管10的端部空边区12和14 在重叠区接合成接缝30,如图2所示,形成缝接的挠性电子成像元件 带10。
如图2所示,接缝30的部位如虚线所指示。接缝30包括由平 部分连接的两个垂直的部分。这样,接缝30的中点可以由从带10的 一个边缘向另一个边缘延伸接缝30全长的虚中线表示,如图2所示的 虚中线(没有显示)沿着水平部分中部前行与两垂直部分连接。换句 话说,接缝30的水平部分平面图(没有显示)显示了一条带子,就像 一条双道高速公路,其中中线由将两车道分开的白色分道线代表,两 车道包括端部空边区12和14。挠性电子成像元件10就这样从图1所 示电子照相成像元件10材料的薄片转化为图2所示的连续的电子成像 元件带。
挠性电子成像元件10具有第一主外表面或上外表面或侧面32,其 反面具有第二主外表面或下外表面或侧面34。接缝30将挠性电子照相 成像元件10接合起来,使得第二端部空边区12处和/或附近的下表面 34(通常包括紧接在其上部的至少一层)与第二端部空边区14部位和 /或附近的上表面32(通常包括紧接在其下部的至少一层)整合在一 起。
优选的热/压接合方法包括通过超声焊接将光电导成像材料薄片 转化成感光体带。该带可通过超声焊接重叠的薄片的两相对的端部而 制成。在超声缝焊接方法中,施加在重叠部位的超声能量用于熔融适 当的层例如电荷输送层16、发生层18、界面层20、阻挡层22、部分 支持层26和/或抗卷曲背涂层28。直接熔融支持层能够获得最佳的接 缝强度。
在通过超声缝焊接技术将挠性电子照相成像元件薄片的重叠区焊 接成接缝30后,重叠区即被转化成重叠并搭接的区域,如图2和3所 示。在重叠和搭接区,挠性电子照相成像元件10的曾经形成端部空边 区12和14的部分被接缝30接合起来,使得曾经为端部空边区12和 14重叠并相互搭接。焊接缝在各自的端部含有上喷溅物68和下喷溅物 70,如图2和3所示。
喷溅物68和70是在将端部空边区12和14相互接合的过程中产 生的。熔化的材料必然会从重叠部位的两面喷射出来,有助于支持层 26与支持层26的直接融合,结果形成喷溅物68和70。上喷溅物68 形成并位于重叠端部空边区14之上,与上表面32相对接,并与重叠 端部空边区12相邻且相对接。下喷溅物70形成并位于重叠端部空边 区12之下,与底表面34相对接,并与重叠端部空边区14相邻且相对 接。喷溅物68和70延伸超出了焊接挠性电子照相成像元件10重叠区 内接缝30的面和边缘。喷溅物68和70延伸超出接缝30的面和边缘, 对于许多机器例如电子照相复印机、复制机和要求对挠性电子照相成 像元件10进行精确定位的复印机的运行都是不利的。通常,挠性电子 照相成像元件带10边缘处的喷溅物68和70的延伸通过开槽工序除 去。
在机器运行期间,缝接的挠性电子照相成像元件带10环绕于或屈 倚于电子照相成像装置内的带承载组件的辊上,特别是小直径辊上。 在工作周期中电子照相成像元件带10的动态弯曲/挠曲使辊反复地向 挠性成像元件带10施加作用力,结果由于接缝30过厚的厚度和材料 的不连续性,导致通常在接缝30的邻近产生很大的应力。由接合点76 和78附近的弯曲诱导应力聚集,其应力值将远远超过挠性电子照相成 像元件带10全长的平均应力值。诱导的弯曲应力与挠性成像元件10 所屈倚的辊的直径成反比,而与挠性电子成像元件带10接缝区的厚度 成正比。当结构元件例如挠性电子照相成像元件带10在重叠区包含一 个急剧增厚的横截面厚度时,将在不连续点例如接合点76和78的附 近区域产生很大的局部应力。
在图4中,截面侧视图显示了一种通过超声焊接方法形成的改善 的接缝结构方案。在该侧视图中,显示了一种从挠性的基本上为长方 形的薄片两端以A°角度除去或移去材料而形成两个新的斜角的或倾斜 的基本上相互平行的端截面13和15之后的挠性电子照相成像元件 10。然后将该薄片制成环形,将两个新的相匹配或相互补的斜角的(或 倾斜的)端截面13和15相互重叠和/或齿合,随后通过例如超声焊接 方法接合在一起或融合,形成接缝30A。
更具体地,图4显示了一种挠性成像元件10的示意图,其包括一 层夹在抗卷曲背衬层28和复合层84之间的支持基底26,其示意性地 显示了(为了简化显示)电荷输送层16、电荷发生层18、粘合层20、 电荷阻挡层22和导电层24的组合。在图4中,显示了一种挠性成像 元件10,其从与挠性成像元件10的第一边缘12相邻且平行的第一主 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倾斜 的面13。还显示了一种挠性成像元件10,其从相邻且平行于第二边缘 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倾 斜的面15,该面15与第一斜角的或倾斜的面13的形状基本互补。
将第一新的斜角的或倾斜的面13和第二新的斜角的或倾斜的面 15相互接触形成齿合面区并超声焊接在一起后,即形成优异的重叠 点,其厚度与挠性成像元件10非重叠部分的厚度基板相似。薄片的相 重叠的两相对边的这种构造使得支持基底可以在两端部的原始薄片区 域直接接触,从而在超声缝焊接过程中可紧密地融合。结果,很少或 没有成像层材料的熔融混合物喷溅到缝重叠部位的任一面上。支持基 底26在新的第一面13处与支持基底26在新的第二面15处的直接融 合增大的接缝的强度,因为更大面积暴露的支持基底26的材料被齿合 在一起,并且支持基底更大程度地接触从而能够更好地进行超声融 合。
在图4所示的实施方案中,接缝30A是通过将两个相互重叠的斜 角截面端连接起来所得到的。在这方面,接缝30A与第一端部空边区 1 2和第二端部空边区14的齿合端部的上和下主表面成一个角度,形成 挠性电子照相成像带10。接缝30A是通过在带10的端部空边区12和 14处以斜角A°对整个厚度进行角切割或切片而形成的。与图2相应的 搭接缝30相比,接缝30A是一种最大限度减小物理上的不连续性的端 搭接混合接点。而且,所制作的接缝具有更光滑的表面,很少或没有 增加厚度,并且基本上没有上接缝喷溅物或下接缝喷溅物。
为了制备图4的接缝结构,通过特定斜截面切割技术将空边区12 和14的两相对的端部切成斜角,制成一对基本上平行的斜角或斜面的 匹配端部。当将薄片制成环时,使斜角或斜面的端部相互重叠,齿合 并通过例如超声焊接进行接合或融合,形成具有斜角A°的接缝。斜角 应当为约8°至约45°,以能够进行合适的齿合并能进行令人满意的缝焊 接操作。然而,由于在对带10的整个厚度进行斜截面切割以制作一对 斜面或斜角端部以及最佳超声缝焊接技术方面存在困难,斜角优选为 约10°至约20°,以获得增强的接缝开裂强度。而且发现,斜角为19° 的切角、40kHz的焊接缝能够获得光滑的接缝区拓扑结构,减少了喷溅 物的量,且厚度很少增加。在这一点上,发现斜角端搭接缝与带的其 它部分(带的非接缝区)厚度的最大差值可达到几乎为零,或落在约 +5至+30微米,从而获得可被接受的接缝质量的改善。基于获得良好 缝接合强度的最佳超声缝焊接的易操作性方面的考虑,优选厚度差值 为约+8至+20微米。
在与齿合面的长度垂直方向上的测定的(即在最终带的横向方向 上测定的)令人满意的重叠宽度(即齿合表面区或连续接触宽度)为 约0.5毫米至约1.8毫米。特别优选重叠长度为约0.8mm至1.5mm。 当重叠宽度为约1.0mm至约1.3mm时,可以获得最佳的重叠,从而使 接缝的总体质量得到最好的改善。搭接宽度优选应比带的厚度大至少 约7倍。
优选最终的焊接带的最大接缝中线厚度差值小于形成缝接带之前 的薄片厚度的约+25%,以尽可能地减小接缝或其组成部分与静电摄影 成像系统的各子系统之间碰撞所造成的不良影响。优选最小接缝中线 厚度差值大于形成任何缝接之前薄片厚度的约+4.5%,以避免任何明 显的凹陷,这种凹陷能够收集调色剂颗粒和其它不良的碎片。
挠性成像元件10的斜角的或倾斜的第一新表面和新的第二新表面 的表面轮廓分别可以通过已知的合适技术进行修整(包括改变其形状 和减小其厚度)。常用的表面处理方法包括化学处理和机械处理例如磨 蚀、研磨、切片、激光烧蚀抛光
例如,除上述斜截面切割技术外,如上所示,还可以制造具有竖 直或垂直截面的空边区12和14的两相对端部,然后采用超抛光方法 移去或除去带表面材料,制成一对斜角的、相匹配的或互补的端部用 于进行齿合或超声焊接。这种方法也可以得到图4所示的接缝结构。
而且,还可以在齿合和接缝焊接操作之前,通过使用掩蔽的准分 子激光器烧蚀技术(图7),通过材料移位,在成像元件薄片两相对端 部制作具有所需角度的斜角或斜面端部截面,从而得到其它接缝结构 方案。
此处所描述的接缝结构可以提供接缝质量显著改善的成像元件 带,大大提高成像元件带的产量,并有效地降低带的单位生产成本。 除此以外,缝接带的制作不仅不需要使用大量的劳动力和耗时的人工 接缝检测步骤,还能提高带的生产产率,而其它制作方法由于接缝突 起点的存在导致产生不合格品而失去这部分产率。这样,根据本发明 的挠性成像元件带的缝接阐述了一种接缝构造,其具有显著提高的质 量,更好的物理/机械特性,包括更平滑的表面轮廓,很少或没有接缝 喷溅物,没有突起点、截面厚度更薄,很少或没有物理不连续性,从 而提高了清理刀片的性能,抑制了在长时间进行电子照相成像和清理 过程中频繁出现的由疲劳引发的接缝过早开裂/层离。
实施例I
电子照相成像元件卷材制备如下:制作一卷厚度为3密(76.2 微米)的涂的双轴定向的热塑性聚合物(PET,Melinex,购自ICI Americas Inc.)基底。采用凹板印刷敷料器向该基底施加含有50重 量份的3-基丙基三乙烷、50.2重量份蒸馏水、15重量份乙 酸、684.8重量份200标准强度的变性酒精、200重量份庚烷的水溶液。 将该层在鼓式烘箱中干燥至最高温度为290°F(143.3℃)。所得阻挡 层的干燥厚度为0.05微米。
然后向该阻挡层施加一层溶于体积比为70∶30的四氢呋喃/环己 混合物中的湿涂层,基于溶液的总重量,该涂层包括5%重量的聚合物 粘合剂(Mor-Ester 49,000,购自Morton International,Inc.), 制备粘合剂中间层。将粘合剂中间层在鼓气式烘箱中干燥至最高温度 为275°F(135℃)。所得粘合剂中间层的干燥厚度为0.07微米。
然后向粘合剂中间层涂布包含7.5%体积硒、25%体积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%体积聚 乙烯咔唑的光生电荷层。光生电荷层制备如下:向400盎司琥珀瓶中 加入160g聚乙烯咔唑和2800ml体积比为1∶1的四氢呋喃和甲苯的 混合物。向该溶液中加入160g三角硒和20000g 1/8英寸(3.2mm) 直径的不锈粒。将该混合物置于球磨机中研磨72至96小时。然后, 将500g所得浆液加入到溶于750ml体积比为1∶1的四氢呋喃/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。然后将该浆液置于振荡器中震荡10分钟。然后通过 挤压涂敷法将所得浆液施加到粘合剂中间层,形成湿厚度为0.5密耳 (12.7微米)的层。但是,有目的地使沿着涂布卷材边缘约3mm宽的 包括阻挡层和粘合层的长条不涂布任何光生电荷层材料,以方便其与 随后将涂布的接地片层(ground strip layer)进行充分的电接触。 将光生电荷层在鼓风式烘箱中干燥至最高温度为280°F(138℃),形成 干燥厚度为2.0微米的干燥的光生电荷层。
将该涂布成像元件卷材通过共挤涂布涂料同时涂布电荷输送层和 接地片层。电荷输送层制备如下:向琥珀玻璃瓶中加入重量比为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 5705,一种双酚A聚酸酯热塑性塑料,分子 量为约120000,可以从Farbensabricken Bayer A.G.购得。将所得 混合物溶于二氯甲烷,得到15%重量的固体。将该溶液通过挤压涂布 法涂布于光生电荷层,形成干燥后厚度为24微米的涂层。
在共挤压过程中向没有涂布光生电荷层的3mm宽的粘合剂层长条 涂布接地片层。接地片层涂料混合物制备如下:在钢瓶容器中将23.81g 聚碳酸酯树脂(Makrolon 5705,  总固体重量的7.87%,购自Bayer A.G.)和332g二氯甲烷混合。将容器封盖紧固,置于辊碾机上辊轧约 24小时,直到聚碳酸酯溶于二氯甲烷。将所得溶液与约93.89g石墨 分散液(固体重量的12.3%)混合15-30分钟,石墨分散液由9.41 重量份石墨、2.87重量份乙基纤维素和87.7重量份溶剂组成(Acheson Graphite dispersion RW22790,购自Acheson Colloids Company), 在高剪切轮叶的辅助下分散于水冷却夹套容器中,以防止分散液过热 和溶剂的损失。然后将所得分散液过滤,并用二氯甲烷调节粘度。然 后将该接地片层涂料混合物与电荷输送层共挤压涂布于电子照相成像 元件卷材上,形成导电接地片层,其干燥厚度为约14微米。
然后将所得的包括所有上述层的成像元件卷材在鼓风式烘箱中通 过257°F(125℃)的最高温度区域,同时干燥电荷输送区和接地片区。
抗卷曲涂料制备如下:将88.2g聚碳酸酯树脂(Makrolon 5705, 购自Goodyear Tire and Rubber Company)和900.7g二氯甲烷在钢 瓶容器中进行混合,制得包括8.9%固体的涂料溶液。将容器封盖紧 固,置于辊碾机上辊轧约24小时,直到聚碳酸酯和聚酯溶于二氯甲烷。 用高剪切分散液将4.5g硅烷处理的微晶硅石分散于所得溶液中,形成 抗卷曲涂料溶液。然后经挤压涂布将抗卷曲涂料溶液涂布于电子照相 成像元件卷材的背面(与光生电荷层和电荷输送层相反的面),在鼓风 式烘箱中干燥至最高温度为220°F(104℃),制得干燥涂层,厚度为 13.5微米。
实施例II
将实施例I中制得的宽度为353mm的电子照相成像元件卷材剪切 成三片长方形薄片,其长度为精确的508mm,具有四个垂直截面,用于 挠性成像元件带的缝接操作。将这些成像元件切片中的第一片的两个 相对的端部靠在一起,相互重叠1mm(如图1所示),然后通过超声能 缝焊接方法采用40Khz角频率进行接合,制备具有对照接缝的电子成 像元件带,其具有上接缝喷溅表面形态74,并显示出具有接点76的物 理不连续性阶梯72,如图2所示。
为了制作本发明的接缝结构,将第二片长方形的成像元件切片的 两个相对的端部进行超机械磨削,制成一对斜角的或斜面的,或者互 补匹配的端面,其斜角为约15°。然后将两斜面的匹配端面搭接在一 起,然后超声焊接成缝接带,如图4所示。
本发明的另一个接缝结构使用掩蔽的准分子激光器烧蚀方法制 得。实质上,成像元件切片的两个相对的端部是通过采用掩蔽的准分 子激光器烧蚀技术如图5所述的技术进行加工成形的,但不同的是成 像元件薄片是以与激光束成15°斜角进行固定的,以使其能够有效地接 受激光烧蚀。这样在薄片的两个相对的端部形成一对成15°斜角的相匹 配斜面,两斜面经超声焊接后制成所需要的接缝结构。
本发明的又一接缝结构通过采用解剖刀的斜截面切割技术制得。 为了制作一对所需的用于搭接缝齿合的相匹配斜端,首先将成像元件 薄片牢固地夹在两个1/4”厚的金属板之间,该金属板的中部具有1个 成15°斜角的缝隙。然后将解剖刀插入缝隙中,将成像元件薄片切割成 两片相互分离的具有两个相匹配斜面端的成像元件样片。然后将两端 部齿合在一起并进行超声缝接,制得如图4所示的接缝结构。
实施例III
将例如图1所述的一个接缝(对照)分别与按照上述方法制作的 本发明三个接缝进行对比。通过购自Mitutoyo Company的表面分析装 置Surfest 402对这些缝的表面拓扑结构进行分析。图5所示的对照 接缝结构的表面侧视图具有一个1.0微米的接缝喷溅物,喷溅物高度 为6 8微米,粗糙表面的糙度Ra值为7.1。
作为鲜明的对比,本发明的三个低廓形接缝结构具有更光滑的接 缝区拓扑结构,具有0.16微米的小喷溅物,喷溅物高度显著减小到19 微米,表面糙度Ra值为1。见图6。
此外,用测微计测定接缝厚度表明,本发明接缝的接缝区厚度显 著地减小。这些接缝显示出其厚度仅比成像元件主体部分的厚度大大 约8.1至大约8.7%。相比之下,对照接缝结构的相应接缝区显示其厚 度比成像元件主体部分的厚度大大约60%。
将对照接缝和本发明三个接缝结构的接缝拉伸断裂强度通过拉伸 机械测定仪(Instron Mechanical Tester)进行评价。本发明接缝 产生约8.9和约9.5kgs/cm的接缝强度,比对照接缝相应的断裂强度 10.1kgs/cm略小。但是,当动态成像元件带机器在该接缝区域工作 时,为了确保接缝的机械整体性,所需要的接缝强度规格为6.3 kgs/cm,而上述值仍然远远大于6.3kgs/cm。
因此,本发明的薄剖面的端搭接缝结构减少了接缝开裂/层离的问 题,提供了一种使用常规超声缝焊接制备缝接带的简单方法,最大限 度地减小了接缝喷溅物接点的物理不连续性,获得了更光滑的表面拓 扑结构,很少出现或者没有出现喷溅,有效地减小了接缝区的厚度, 获得了尺寸稳定的成像元件带,减小了清理刀片的损耗,以及非常重 要的是,制得了一种基本没有高突起点的接缝,从而降低了缝接成像 元件带的不合格率,同时提高了成像元件带的产率。而且,应用本发 明的接缝结构提高了接缝的质量,在某些情况下,可以省去人工接缝 的检测步骤。
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