DE60113782T2

DE60113782T2 - Riemen mit überlappenden Endabschnitten

Info

Publication number: DE60113782T2
Application number: DE60113782T
Authority: DE
Inventors: Joseph A. Ontario Swift; Santokh S. Badesha; Edwin T. Webster Freeman; Theodore Williamson Lovallo; Jr. Edward L. Rochester Schlueter; Constance J. Ontario Thornton; Xiaoying Yuan (Elizabeth), Fairport
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2021-10-20
Also published as: JP4623895B2; EP1201961B1; JP2002174955A; EP1201961A1; DE60113782D1; US6436502B1

Description

Diese Erfindung betrifft gesäumte Riemen, z.B. Zwischenübertragungsbänder in elektrophotographischen Druckern.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Technik der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften eines Saums ohne Verschlechterung anderer wünschenswerter Eigenschaften. Zuvor bekannt gewordene Säume in Puzzle-Schnitttechnik sind nützlich für das Erreichen eines kräftigen Riemensaums. Z.B. legt US-A-5,688,355 verschiedene Saumkonfigurationen offen, wobei die zwei Enden eines Riemens mit rechtwinkligen Rücksprüngen versehen sind, die marginale Endbereiche zurücklassen, die einander überlappen und die miteinander verbunden werden können, um einen Saum zu bilden. Die Endbereiche können ferner mit rechtwinkligen Rücksprüngen ausgerüstet sein, um einen vergrößerten Kontaktbereich zwischen den zwei Enden vorzusehen. Mindestens ein Teil dieser Stärke beruht auf einer vergrößerten Saumfläche und mindestens ein Teil beruht auf einer verbesserten Verteilung seitlicher Kräfte. Jedoch können Säume in Puzzle-Schnitttechnik oder andere Säume in bestimmten Anwendungen nicht optimal sein. Wenn z.B. besonders robuste Riemen verlangt sind, wäre eine weitere Vergrößerung der Saumkontaktfläche vorteilhaft. Noch besser wäre ein Saumverbindungsansatz, der nicht nur auf Klebekraft abhebt, um den Riemen zusammenzuhalten. Bildgebende Zwischenübertragungsbänder mit verbesserten mechanischen Saumeigenschaften sind besonders wünschenswert.
Die Grundsätze der vorliegende Erfindung sehen einen gesäumten Riemen vor, der eine große Saumkontaktfläche hat. Die Grundsätze der vorliegende Erfindung sind besonders nützlich für bildgebende Zwischenübertragungsbänder und in Markiermaschinen, die bildgebende Zwischenübertragungsbänder verwenden. Ein bildgebendes Zwischenübertragungsband nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein gesäumtes Substrat mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, die zusammengefügt sind, um einen Saum zu bilden. Die Saumkontaktfläche wird definiert durch die Bereiche, die in direkten Kontakt kommen, um die Saumschnittstelle zu bilden. Das Substrat kann aus einem elektrisch halbleitenden oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Das erste Ende umfasst eine erste Zun ge mit einem schwalbenschwanzförmigen Vorsprung, und das zweite Ende umfasst eine zweite Zunge mit einem Rücksprung. Die erste und die zweite Zunge bilden eine gefalzte Verbindung, wenn sie derart zusammengefügt werden, dass die äußere Oberfläche des Riemens im Wesentlichen über den Saum hinweg bündig ist. Der schwalbenschwanzförmige Vorsprung passt mit dem Rücksprung genau zusammen. Vorteilhafter Weise ist ein Kleber über den Kontaktoberflächen der Verbindung aufgebracht. Vorteilhafter Weise passen die mechanischen Verriegelungsmerkmale (wie der Vorsprung und der Rücksprung) über eine Fläche zusammen, die mit einem Kleber bedeckt ist. Z.B. können rechtwinklige oder schwalbenschwanzförmige Vorsprünge mit dazu passenden Rücksprüngen zusammenkommen. Die mechanischen Verriegelungsmerkmale können entlang dem Saum kontinuierlich sein. In der Praxis können Variationen des Saums in Puzzle-Schnitttechnik vorteilhaft sein.
Alternative mechanische Eigenschaften umfassen einen kleinen Vorsprung, der entworfen ist, mit einem korrespondierenden Loch zusammenzupassen. Solch ein Merkmal ist vorteilhaft bei der automatischen Saumherstellung.
Andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden mit Fortgang der folgenden Beschreibung und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlich werden, in denen:
1 eine isometrische Darstellung eines Zwischenübertragungsbands mit einem Saum in Puzzle-Schnitttechnik ist;
2 eine Aufsichtdarstellung des in Puzzle-Schnitttechnik gebildeten Zungenmusters ist, die in dem Band von 1 verwendet wird;
3 die in Puzzle-Schnitttechnik gebildeten Zungenmuster von 2 zeigt, die miteinander verriegelt sind;
4 die in Puzzle-Schnitttechnik gebildeten Zungenmuster von 3 zeigt, wobei die Kerbe mit einem Kleber gefüllt ist;
5 eine Schnittdarstellung einer ersten Saumstruktur in Puzzle-Schnitttechnik zeigt, die ein erstes Vergleichsbeispiel ist;
6 eine Schnittdarstellung einer zweiten Saumstruktur in Puzzle-Schnitttechnik zeigt, die ein zweites Vergleichsbeispiel ist;
7 eine Perspektivdarstellung einer dritten Saumstruktur in Puzzle-Schnitttechnik zeigt, die ein drittes Vergleichsbeispiel ist;
8 eine Schnittdarstellung einer vierten Saumstruktur in Puzzle-Schnitttechnik zeigt, die ein viertes Vergleichsbeispiel ist;
9 eine Schnittdarstellung einer fünften Saumstruktur in Puzzle-Schnitttechnik zeigt, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
10 eine Schnittdarstellung einer sechsten Saumstruktur in Puzzle-Schnitttechnik zeigt, die ein fünftes Vergleichsbeispiel ist;
11 eine Schnittdarstellung einer siebten Saumstruktur in Puzzle-Schnitttechnik zeigt, die ein sechstes Vergleichsbeispiel ist;
12 eine schematische Perspektivdarstellung eines Laser-Mikrobearbeitungssystems zeigt, das für die Produktion von Saumstrukturen in Puzzle-Schnitttechnik geeignet ist;
13 eine elektrophotographische Markiermaschine veranschaulicht, die ein in Puzzle-Schnitttechnik gesäumtes Zwischenübertragungsband umfasst, das mit den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung übereinstimmt; und
14 eine vergrößerte, schematische Darstellung einer Verschweißungsstation ist, die in der elektrophotographischen Farbmarkiermaschine von 13 verwendet wird.
Eine Ausführungsform eines bildgebenden, gesäumten Zwischenübertragungsbands ist in 1 veranschaulicht. Das Band umfasst eine halbleitende Substratschicht 10, dessen Enden miteinander verbunden sind, um unter Verwendung von einen Saum 11 bildenden, mechanisch verriegelnden Zungen in Puzzle-Schnitttechnik ein endloses Band zu bilden. Während der Saum als senkrecht zu den zwei Seiten der Substratschicht liegend dargestellt wird, kann der Saum hinsichtlich der parallelen Seiten angewinkelt oder schrägliegend sein. Bezug wird genommen auf die U.S. Patente mit den Nummern 5,487,707; 5,514,436; 5,549,193 und 5,721,032 hinsichtlich zusätzlicher Information über Muster in Puzzle-Schnitttechnik. Typisch ist der Saum 11 etwa ¼ Zoll (0,6 mm) breit, kann aber schmäler oder breiter sein.
Die Substratschicht 10 kann hergestellt sein aus eine Menge unterschiedlicher Materialien, einschließlich Polyester, Polyurethane, Polyimide, Polyvinylchloride, Polyolefine (wie Polyethylen und Polypropylen) und/oder Polyamide (wie Nylon), Polycarbonate oder Acryle oder Mischungen oder Kopolymere oder Legierungen solcher Materialien. Falls verlangt, wird das ausgewählte Material modifiziert durch Zugabe eines geeigneten Füllstoffes, so dass die Substratschicht eine gewünschte elektrische Leitfähigkeit hat. Geeignete Füllstoffe können umfassen: Partikel von Rußschwarz, Accufluor^®, fluoriniertes Rußschwarz, Kohlenstofffasern und/oder andere geeignete Füllstoffe wie Polyaniline und Polythiophene oder andere leitfähige Füllstoffe oder Polymere. Donatorsalze können ebenfalls benutzt werden. Die Substratschicht kann ein oder mehrere Schichten umfassen, und das die Schicht bildende Material sollte physikalische Kennwerte haben, die für eine Zwischenübertragungsanwendung geeignet sind, einschließlich guter Zugfestigkeit (Elastizitätsmodul typisch 1 × 10³ bis 1 × 10⁶ Newton/m²), spezifischem Widerstand (Volumenwiderstand typisch kleiner als 10¹³ Ω cm, Seitenwiderstand größer als 10⁸ Ω/Quadrat), thermischer Leitfähigkeit, thermischer Stabilität, Biegefestigkeit und hoher Temperaturstandfestigkeit. Siehe U.S. Patentanmeldungen Nr. 09/460,896 und Nr. 09/460,821.
2 zeigt eine Aufsichtdarstellung des in Puzzle-Schnitttechnik gebildeten Zungenmusters in größerem Detail. Jede Zunge besteht aus einem Hals 14 und einem Kopf 16, die in rückspringende Verriegelungsabschnitte passen. Die Zungen können gebildet werden unter Verwendung einer konventionellen Gestaltungstechnik, wie Stanzen, Laserschneiden, insbesondere unter Verwendung eines im Folgenden beschriebenen Laser-Mikrobearbeitungs systems, oder unter Verwendung eines Schneidrads. Die verriegelnden Zungen passen zusammen, um so die Kraftkonzentration zwischen den verriegelnden Elementen zu reduzieren und um eine leichte Bewegung um gekurvte Teile wie den in 1 gezeigten Walzen 12 zu zulassen.
3 zeigt eine Aufsichtdarstellung der in Puzzle-Schnitttechnik gebildeten Zungenmuster von 2, die miteinander verriegelt sind. Das physikalische Verriegeln der in Puzzle-Schnitttechnik gebildeten Zungenmuster kann beim Zusammenfügen einen Druck erforderlich machen. Die Verriegelungsprozeduren produzieren einen Spalt zwischen den zueinander passenden Elementen, der eine Kerbe 20 genannt wird. Wie in 4 gezeigt, werden die verriegelnden Zungen beieinander gehalten unter Verwendung eines Klebers 22, der die Kerbe ausfüllt. Der Kleber ist entworfen, um physikalisch, chemisch, thermisch, mechanisch und elektrisch mit dem Material der Substratschicht kompatibel zu sein. Säume mit einer Kerbe von 25 Mikron sind typisch für den Saum in Puzzle-Schnitttechnik gewesen, wobei eine Kerbe schmaler als etwa 5 Mikron bevorzugt werden kann.
Es ist signifikant, dass der Kleber und die Zungen in Puzzle-Schnitttechnik zusammenwirken, um einen kräftigen Saum zu erzeugen. Idealer Weise sollte der Saum kräftig, glatt und mechanisch gleichförmig sein. Bänder nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich von denen nach dem Stand der Technik durch Hinzufügen verschiedener Saumkomplexitäten in einer dritten Dimension, die senkrecht zu den Saumebenen in 1 bis 4 ist. 4 identifiziert eine Schnittlinie A-A, die allgemein benutzt wird, um in 5–10 verschiedene alternative Saumstrukturen darzustellen.
Es ist zu verstehen, dass sich eine Saumstruktur entlang dem Saum erstreckt, und dass der Kleber 22 sowohl entlang dem Saum als auch über die Kontaktflächen innerhalb der Saumstruktur aufgebracht ist. Zu diesem Zweck sollte der Kleber eine Viskosität derart haben, dass er leicht in die Kerbe und zu den Kontaktflächen dringt. Zusätzlich sollte die Oberflächenenergie des Klebers kompatibel sein mit dem Material des Substrats, so dass der Kleber gleichmäßig befeuchtet und sich ausbreitet. Ferner sollte der Kleber flexibel bleiben und gut an dem Material der Substratschicht anhaften. Schließlich sollte der Kleber während der Aushärtung nur geringfügig schrumpfen. Als ein Beispiel kann der Kleber ein heißschmelzender Kleber sein, der erhitzt und so in den Saum gepresst wird, dass er flach gedrückt wird, um ihn mit der Substratschicht 10 mechanisch möglichst gleichmäßig zu machen. Alternativ kann der Kleber ein Epoxid-ähnliches Material, ein unter UV-Bestrahlung aushärtender Kleber sein, wobei Acryl-Epoxid, Polyvinyl-Butyrale oder Ähnliches eingeschlossen sind. Ferner kann der "Kleber" im Wesentlichen das Substratmaterial selbst sein, das entweder während eines getrennten Aufbringungsschritts aufgebracht wird, oder bei dem die zwei Enden sonst ausreichend zusammengeschweißt werden, um ein Verkleben der gegenseitig zusammenpassenden Teile zu bewirken. Schließlich kann der Kleber entsprechend den Anforderungen der bestimmten Anwendung elektrisch modifiziert werden. Dem Aufbringen des Klebers folgend kann der Saum 11 schließlich durch Schwabbeln, Schmirgeln oder Mikropolieren endbearbeitet werden, um eine glatte Topographie zu erzielen.
Die relativen elektrischen Eigenschaften des Klebers und des Substrats sind sehr wichtig, weil sie die Übertragungscharakteristiken des sich ergebenden Saums im Vergleich zu den Übertragungscharakteristiken des restlichen Bands wesentlich beeinflussen. Deshalb sollte der Kleber einen Saum produzieren, der elektrische Eigenschaften hat, die mit denen der Substratschicht korrespondieren. D.h. unter Betriebsbedingungen sollte ein Saum ein elektrostatisches Übertragungsfeld in den Tonerübertragungszonen erzeugen, das innerhalb von mindestens 20%, vorzugsweise innerhalb von 10% des elektrostatischen Übertragungsfelds liegt, das für das restliche Band vorliegt. Idealer Weise sind die elektrischen Eigenschaften des Saums im Wesentlichen dieselben wie die der Substratschicht und haben im Wesentlichen dieselbe Abhängigkeit der elektrischen Eigenschaften wie das Substrat bei allen wichtigen Faktoren, wie Umgebungsbedingungen, angelegtes Feld und Alterung. Jedoch können signifikante Unterschiede in elektrischen Eigenschaften für einige bildgebende Saumbedingungen zugelassen werden, wie im Folgenden diskutiert. Die elektrischen Eigenschaften des Klebers können erzielt werden durch Mischung eines Klebers mit Füllstoffen oder Zusätzen. Z.B. könnte ein Kleber Silber, Indiumzinnoxid, Cul, SnO₂, TCNQ, Quinoline, Rußschwarz, NiO und/oder Ionenkomplexe wie quaternäre Ammoniumsalze, Metalloxide, Graphite oder ähnliche leitende Füllstoffe in Form von Partikeln, Flocken oder Fasern und leitende Polymere wie Polyanilin und Polythiophene enthalten.
5 zeigt eine erste Saumstruktur als ein Vergleichsbeispiel. Die Enden 24 und 26 eines Bands 10 sind geschnitten, um gefalzte Zungen 27 und 28 zu bilden, die zusammenpassen, um einen Saum 11 derart zu bilden, dass die äußere Oberfläche 30 und die innere Oberflä che 32 des Bands im Wesentlichen über den Saum hinweg bündig sind. Die Innen- und Randflächen vergrößern die Saumkontaktoberfläche und ermöglichen, dass der Kleber 22 einen kräftigeren Saum bildet.
6 zeigt ein zweites Vergleichsbeispiel. Wie bei der ersten Saumstruktur umfasst diese Struktur gefalzte Zungen 34 und 36, die zusammenpassen, um einen Saum 11 derart zu bilden, dass die äußere Oberfläche 30 und die innere Oberfläche 32 des Bands im Wesentlichen über den Saum hinweg bündig sind. Jedoch umfasst die Zunge 34 einen Vorsprung 38, der in einen Rücksprung 40 hinein passt. Die Zungen 34 und 36 vergrößern nicht nur die Oberfläche des Saums, um somit zuzulassen, dass der Kleber 22 einen festeren Saum bildet, sondern der Vorsprung 38 und der Rücksprung 40 fügen ein mechanisches Hindernis gegen eine Auftrennung des Saums hinzu. Natürlich verbessert die vergrößerte Saumfläche entlang dem Vorsprung 38 ebenfalls die Festigkeit des Saums.
7 hilft, ein drittes Vergleichsbeispiel zu veranschaulichen, das ähnlich verwandt mit der zweiten Saumstruktur ist. Jedoch statt eines kontinuierlichen Rücksprungs 40 und Vorsprungs 38 umfasst jede Zunge 40 eine Reihe diskreter Vorsprünge 42, die durch Zwischenräume 44 voreinander getrennt sind. Diese Vorsprünge sind dimensioniert, um ähnliche Vorsprünge von dem anderen, mit Zungen versehenen Ende des Bands 10 aufzunehmen. Alternativ könnten die Vorsprünge 42 mit dazu passenden Öffnungen in der anderen Zunge ausgerichtet sein (und somit eine Schnittdarstellung haben wie in 6 gezeigt). Wieder ermöglicht die vergrößerte Saumfläche, dass der Kleber einen festeren Saum bildet, während die Vorsprünge 42 und Zwischenräume 44 ein mechanisches Hindernis gegen eine Auftrennung des Saums vorsehen.
8 zeigt ein viertes Vergleichsbeispiel. Wie bei der ersten Saumstruktur umfasst diese Struktur gefalzte Zungen 50 und 52, die zusammenpassen, um einen Saum 11 derart zu bilden, dass die äußere Oberfläche 30 und die innere Oberfläche 32 des Bands im Wesentlichen über den Saum hinweg bündig sind. Jedoch umfassen die Zungen in diesem Beispiel Rücksprünge 54, die aufeinander ausgerichtet sind, wenn der Saum 1 gebildet wird. In dieser Ausführungsform füllt der Kleber die zueinander passenden Rücksprünge. Die vergrößerte Oberfläche ermöglicht, dass der Kleber einen festeren Saum bildet, aber die mit Kle ber gefüllten Rücksprünge 54 fügen ein mechanisches Hindernis gegen eine Auftrennung des Saums hinzu.
9 zeigt eine Saumstruktur nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie die zweite Saumstruktur umfasst diese Saumstruktur eine gefalzte Zunge 58 mit einem Rücksprung 59 und eine gefalzte Zunge 60 mit einem Vorsprung 61. Wenn die Zungen zusammenpassen, um einen Saum 11 zu bilden, passt der Vorsprung 61 mit dem Rücksprung 59 zusammen. Wieder sind die äußere Oberfläche 30 und die innere Oberfläche 32 des Bands 10 im Wesentlichen über den Saum hinweg bündig. In dieser Ausführungsform hat jedoch der Vorsprung 61 in Schnittdarstellung eine Schwalbenschwanzkonstruktion. Natürlich kann das Zusammenfügen von Vorsprung und Rücksprung schwierig sein, außer wenn das Material des Bands einen hohen Grad von Nachgiebigkeit hat. In dieser Ausführungsform fügen Vorsprung und Rücksprung ein signifikantes Hindernis gegen ein Auftrennen des Saums entlang vielfacher Richtungen hinzu.
10 zeigt eine sechste Saumstruktur nach einem fünften Vergleichsbeispiel. Dieses Beispiel hat gefalzte Zungen 70 und 71, die jede eine Vielzahl von zufälligen Oberflächenvorsprüngen 72 haben. Wenn die Zungen zusammengefügt werden, bilden sie einen Saum 11 derart, dass die Oberflächenvorsprünge sich zufällig "vermaschen", wie das Vermaschen zweier Zahnbürsten. Dies produziert eine große Saumoberfläche, die dem Kleber bei der Produktion eines kräftigen Saums hilft. Ferner fügen die vermaschten Vorsprünge ein signifikantes Hindernis gegen ein Auftrennen des Saums hinzu.
Schließlich zeigt 7 eine siebte Saumstuktur nach einem sechsten Vergleichsbeispiel. Diese Ausführungsform hat gefalzte Zungen 80 und 81, die jede diagonal abgeschrägte Kontaktschnittstellen haben. Wenn die Zungen zusammengefügt werden, bilden sie einen Saum 11 derart, dass die geneigten Oberflächen leicht zusammenpassen und sich von selbst auf die richtig zusammenpassende Ausrichtung ausrichten. Dieses produziert eine große Saumoberfläche, die zu der Festigkeit des Saums beiträgt, und ein automatisiertes Zusammenfügen ermöglicht.
Zwischenübertragungsbänder in Puzzle-Schnitttechnik nach dem Stand der Technik werden gewöhnlich hergestellt aus einer unbearbeiteten, ebenen Folie von geeignetem Bandmate rial, die ein Ende nach dem anderen in Puzzle-Schnitttechnik unter Verwendung einer ausgeklügelten und teuren mechanischen Puzzle-Schneidestanze geschnitten ist, welche sich über die Breite des Bands erstreckt. Dies verlangt, dass das unbearbeitete Band zweimal auf die längliche Stanze ausgerichtet wird. Nach dem Schneiden werden die Enden mechanisch aufeinander ausgerichtet, die Puzzle-Merkmale miteinander verriegelt, um einen mechanisch gekoppelten Saum zu bilden, und ausgehärtet, um ein gesäumtes Band zu bilden. Es ist möglich, diesen Prozess nach dem Stand der Technik zu modifizieren, um dreidimensionale Saumstrukturen zu produzieren (siehe 5–11), z.B. durch Einführen von Stanz-, Ätz-, Schleif- oder Walzschritte vor dem Verriegeln des Saums. Jedoch ist der sich ergebende Prozess langsam, arbeitsintensiv und für die Massenproduktion mit niedrigen Kosten nicht geeignet. Ein zweiter Herstellungsprozess für in Puzzle-Schnitttechnik gesäumte Zwischenübertragungsbänder verwendet einen Laser, um zwei Ränder eines kontinuierlich zugeführten Gewebes aus geeignetem Material simultan zu schneiden. Jedoch ist dieser Prozess nicht geeignet für die Produktion dreidimensionaler Merkmale.
Ein relativ einfache Prozess mit niedrigen Kosten für die kontinuierliche Herstellung von in Puzzle-Schnitttechnik hergestellter Zwischenübertragungsbänder mit dreidimensionaler Saumstruktur ist Laser-Mikroendbearbeitung. 12 ist eine schematische Perspektivdarstellung eines geeigneten Laser-Mikroendbearbeitungssystems.
Wie in 12 gezeigt, beleuchtet ein feststehender Laser 76 mit einer Strahlausbreitungsoptik 78 mit einem Laserstrahl 82 eine spiegelnde Oberfläche 80 aus Quarzglas (oder einer dünnen Metallmaske), die eine Maske 81 trägt, welche ein gewünschtes Schnittmuster hat. Der Laserstrahl 82 strahlt durch die Maske nur in dem gewünschten Schnittmuster. Typisch sind die Maskenstrukturen 2 – 10 mal größer als das aktuell gewünschte Schnittmuster. Zur Vereinfachung der Darstellung richtet der Spiegel 83 den Laserstrahl entlang einem gewünschten Pfad. Eine Fokussierungs- und Verkleinerungslinse 84 ist auf geeignete Weise auf dem Pfad zwischen der Maske 80 und einem Bandsubstrat 85 positioniert, welches einer Mikroendbearbeitung unterzogen wird. Die Linse 84 verkleinert das Schnittmuster auf geeignete Weise derart, dass die gewünschten Merkmale in das Bandsubstrat eingeschnitten werden können. Das Maskenmuster bewirkt die Belichtung des Bandsubstrats mit der Gestalt einer oder mehrerer Merkmale, die zu produzieren sind. Z.B. kann ein rechtwinkliger Schnitt mittels Laser in den Bandrand eingebracht werden durch geeignete Belichtung des Bandsubstrats. Ein Merkmal kann kontinuierlich über die Breite des Bands durch Bewegung des Bandmaterials unter Verwendung einer Vakuumstufen X-Y-Plattform 86 eingebracht werden, oder unter Verwendung eines anderen geeigneten Apparats.
Komplexe Merkmale können unter Verwendung von zwei oder mehreren Masken eingeschnitten werden, wobei jede Maske ein passend großes Merkmal hat. Merkmale können dann nachfolgend ausgerichtet werden, um das komplexe Merkmal zu produzieren. Z.B. könnte eine Maske verwendet werden, um eine Stufe entlang einer Kante eines Bandsubstrats während eines ersten Passes einzuschneiden, und eine andere Maske kann dann ein eingebettetes Profil innerhalb der Stufe während eines nachfolgenden Passes einschneiden. Ferner könnte der Laser-Mikroendbearbeitungsprozess nur einen Laser verwenden, um beide Enden des Bands zu bearbeiten, oder vielfache Laser könnten verwendet werden. Z.B. könnte ein Laser jedem Ende des Bands zugewiesen werden, und/oder vielfache Laser könnten an jedem Ende arbeiten.
Jedenfalls wird nach der Laser-Mikroendbearbeitung des Bands ein geeigneter Kleber über oder anderweitig auf die zusammenzufügenden Oberflächen aufgebracht, werden die Säume in Puzzle-Schnitttechnik und ihre Saumstrukturen verriegelt und wird dann der Kleber ausgehärtet oder getrocknet.
Wie von den mit der Technik Vertrauten leicht zu verstehen ist, werden das optimale Lasersystem, seine Energiedichte und/oder Impulswiederholungsraten von der jeweiligen Anwendung abhängen. Signifikante Variablen umfassen das jeweilige Bandmaterial und seine Dicke, die verlangte Schneid-/Bearbeitungsrate, die Bewegung des Bandmaterials, das zu produzierende Muster und die verlangte Merkmalgenauigkeit. Um jedoch einen Startpunkt vorzusehen, wird ein ultravioletter (UV-)Laser mit einer Wellenlänge von 248 nm oder 192 nm allgemein geeignet sein für das Schneiden von Bändern aus Polyanilin- und mit Rußschwarz gefüllte Polyamid-Substraten, einschließlich jener, die Polyanilin- und/oder mit Zeloc gefüllte Polyimid-Filme haben. Geeignete Laser umfassen Excimer-Laser und dreifach freuquenzmultiplizierte YAG-Laser (von denen angenommen wird, dass sie effektiv geeignete UV-Frequenzen produzieren können).
Eine elektrophotographische Markiermaschine 100, die vorteilhaften Nutzen aus bildgebenden, gesäumten Zwischenübertragungsbändern zieht, ist in 13 veranschaulicht. Mit Bezug auf 13 umfasst der elektrostatographische Drucker 100 ein bildgebendes, gesäumtes Zwischenübertragungsband 90, das über Führungswalzen 114, 116, 118 und 120 angetrieben wird. Das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband ist gebildet unter Verwendung gefalzter Zungen, vorteilhafter Weise in Übereinstimmung mit einer der 5–11. Das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband 90 bewegt sich in einer durch den Pfeil B gezeigten Prozessrichtung. Zu Diskussionszwecken umfasst das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband Abschnitte, die als Tonerbereiche bezeichnet werden. Ein Tonerbereich ist der Teil des Zwischenübertragungsbands, der Aktionen von den verschiedenen Stationen aufnimmt, die um das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband herum positioniert sind. Während das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband vielfache Tonerbereiche haben kann, arbeitet jeder Tonerbereich auf dieselbe Weise.
Ein Tonerbereich wird an einer Menge von vier Tonerabbildstationen 122, 124, 126 und 128 vorbei bewegt. Jede Tonerabbildstation arbeitet, um ein einzigartiges Farbtonerabbild auf das Tonerabbild des bildgebenden, gesäumten Zwischenübertragungsbands 90 zu plazieren. Jede Tonerabbildproduktionsstation arbeitet auf dieselbe Weise, um entwickelte Tonerabbilder für die Übertragung auf das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband zu bilden.
Während die Abbildproduktionsstationen 122, 124, 126 und 128 mit Begriffen des lichtempfindlichen Systems beschrieben wurden, können sie auch ionographische Systeme oder andere Markiersysteme sein, die entwickelte Tonerabbilder bilden. Jede Tonerabbildproduktionsstation 122, 124, 126, 128 hat ein Abbild tragendes Teil 130. Das Abbild tragende Teil 130 ist eine Trommel, die einen Photorezeptor 121 trägt (siehe 14).
Bezug genommen wird nun auf 14, die eine exemplarische Tonerabbildproduktionsstation zeigt. Diese Tonerabbildproduktionsstation repräsentiert allgemein jede der Tonerabbildproduktionsstationen 122, 124, 126, 128. Wie gezeigt, wird der Photorezeptor 121 an einer Ladestation 132 gleichmäßig aufgeladen. Die Ladestation ist von wohlbekannter Konstruktion und hat Ladungserzeugungsvorrichtungen wie Korotrone oder Skorotrone für die Abgabe einer gleichförmigen Ladung auf der Oberfläche des Abbild tragenden Teils. Eine Belichtungsstation 134 belichtet den aufgeladenen Photorezeptor 121 in einer abbildweisen Art, um ein latentes elektrostatisches Abbild auf einem Abbildbereich zu bilden. Der Abbildbereich ist der Teil des Abbild tragenden Teils, auf die die verschiedenen Prozesse der Stationen einwirken, die um das Abbild tragende Teil 130 herum positioniert sind. Das Abbild tragende Teil kann vielfache Abbildbereiche haben; jedoch wird jedes Abbild auf dieselbe Weise verarbeitet.
Die Belichtungsstation 134 hat vorzugsweise einen Laser, der einen modulierten Laserstrahl ausstrahlt. Die Belichtungsstation überstreicht dann mit dem modulierten Laserstrahl in einem Raster den aufgeladenen Abbildbereich. Die Belichtungsstation 134 kann alternativ LED-Zeilen oder andere, in der Technik wohlbekannte Anordnungen anwenden, um eine Lichtabbilddarstellung zu erzeugen, die auf den Abbildbereich des Photorezeptors 121 projiziert wird. Die Belichtungsstation 134 belichtet eine Lichtabbilddarstellung einer Farbkomponente eines zusammengesetzten Farbbilds auf den Abbildbereich, um ein erstes latentes, elektrostatisches Abbild zu bilden. Jede der Tonerabbildproduktionsstationen 122, 124, 126, 128 wird ein latentes elektrostatisches Abbild bilden, das mit einer bestimmten Farbkomponente eines zusammengesetzten Farbbilds korrespondiert.
Der belichtete Abbildbereich wird dann zu einer Entwicklungsstation 136 weitergeführt. Die Entwicklungsstation 136 hat einen Entwickler, der mit der Farbkomponente des zusammengesetzten Farbbilds korrespondiert. Typisch werden deshalb die individuellen Tonerabbildproduktionsstationen 122, 124, 126, 128 das Zyan, Magenta, Gelb und Schwarz entwickeln, die ein typisches zusammengesetztes Farbbild darstellen. Zusätzliche Tonerabbildproduktionsstationen können vorgesehen werden für zusätzliche oder alternative Farben einschließlich Hervorhebungsfarben oder andere Kundenfarben. Deshalb entwickeln jede der Tonerabbildproduktionsstationen 122, 124, 126, 128 ein Komponententonerabbild für die Übertragung auf den Tonerbereich des bildgebenden, gesäumten Zwischenübertragungsbands 90. Die Entwicklerstation 136 entwickelt vorzugsweise das latente Abbild mit einem geladenen trockenen Tonerpulver, um das entwickelte Komponententonerabbild zu bilden. Der Entwickler kann eine magnetische Tonerbürste oder andere wohlbekannte Entwicklungsanordnungen verwenden.
Der Abbildbereich mit dem Komponententonerabbild wird dann weiter geführt zu der Vortransferstation 138. Die Vortransferstation 138 hat vorzugsweise eine Vortransferladevorrichtung, um das Komponententonerabbild zu laden und um einen Ausgleich der Oberflächenspannung über dem Photorezeptor 121 zu erreichen, um die Übertragung des Komponentenabbilds von dem Abbild tragenden Teil 130 auf das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband 90 zu verbessern. Alternativ kann die Vortransferstation 138 ein Vortransferlicht verwenden, um die Oberflächenspannung über dem Photorezeptor 121 auszugleichen. Ferner kann dieses in Kooperation mit einer Vortransferladevorrichtung verwendet werden.
Der Abbildbereich wird dann weiter geführt zu einem Übertragungsnip 140, der zwischen dem Abbild tragenden Teil 130 und dem bildgebenden, gesäumten Übertragungsband 90 definiert ist. Das Abbild tragende Teil 130 und das bildgebende, gesäumte Übertragungsband sind synchronisiert, so dass jedes im Wesentlichen dieselbe lineare Geschwindigkeit an dem ersten Übertragungsnip 140 hat. Das Komponententonerabbild wird dann elektrostatisch von dem Abbild tragenden Teil 130 auf das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband unter Verwendung einer Felderzeugungsstation 142 übertragen. Die Felderzeugungsstation 142 ist vorzugsweise eine vorgeladene Walze, die elektrisch aufgeladen ist, um ausreichende elektrostatische Felder mit einer zur Polarität des Komponententonerabbilds entgegengesetzten Polarität zu erzeugen, um dadurch das Komponententonerabbild auf das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband zu übertragen. Alternativ kann die Felderzeugungsstation eine Korona-Vorrichtung oder eine andere der verschiedenen Typen von Felderzeugungssystemen sein, die in der Technik bekannt sind. Ein Prenip-Übertragungsblatt 144 spannt das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband 90 mechanisch gegen das Abbild tragende Teil 130 für eine verbesserte Übertragung des Komponententonerabbilds vor.
Nach der Übertragung des Komponententonerabbilds bewegt das Abbild tragende Teil 130 den Abbildbereich dann weiterhin an einer Vorreinigungsstation 139 vorbei. Die Vorreinigungsstation 139 wendet dann ein Vorreinigungskorotron an, um die Tonerladung und die Ladung des Photorezeptors 121 zu konditionieren, um eine verbesserte Reinigung des Abbildbereichs zu ermöglichen. Der Abbildbereich wird dann weitergeführt zu einer Reinigungsstation 141. Die Reinigungsstation 141 entfernt restlichen Toner oder Trümmer von dem Abbildbereich. Die Reinigungsstation 141 hat vorzugsweise Klingen, um die restlichen Tonerpartikel von dem Abbildbereich zu wischen. Alternativ kann die Reinigungsstation 141 einen elektrostatischen Bürstenreiniger oder andere wohlbekannte Reinigungssysteme einsetzen. Die Operation der Reinigungsstation 141 vervollständigt die Tonerabbildproduktion für jede der Tonerabbildproduktionsstationen.
Zu 13 zurückkehrend übertragen die individuellen Tonerabbildproduktionsstationen 122, 124, 126 und 128 jeweils ihre Tonerabbilder auf das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband 90. Ein erstes Komponententonerabbild wird auf das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband an dem Übertragungsnip der Abbildproduktionsstation 122 überführt. Bevor der Tonerbereich an diesem Übertragungsnip ankommt, wird der Tonerbereich durch eine Konditionierungsstation 146 gleichmäßig aufgeladen. Dies reduziert das Auftreffen von zufällig, niedrig oder mit Gegenspannung aufgeladenem Toner, was zu einer Rückübertragung von Toner auf die Abbildproduktionsstation 122 führen könnte. Solch eine Konditionierungsstation ist vor jedem Übertragungsnip positioniert.
Die Tonerabbilder von den individuellen Tonerabbildproduktionsstationen 122, 124, 126 und 128 werden derart übertragen, dass die Abbilder ausgerichtet sind. D.h. jedes der individuellen Farbkomponentenbilder wird auf das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband 90 derart übertragen, dass das menschliche Auge ein gewünschtes zusammengesetztes Farbbild wahrnimmt.
Das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband 90 transportiert das zusammengesetzte Tonerabbild zu einer Vorübertragungsladungskonditionierungsstation 152, dass die Ladungen im Tonerbereich des bildgebenden, gesäumten Zwischenübertragungsbands 90 gleichmacht, und präpariert es für die Übertragung auf ein Umfüllteil 150. Die Vorübertragungsladungskonditionierungsstation 152 ist vorzugsweise ein Skorotron. Ein zweiter Übertragungsnip 148 ist definiert zwischen dem bildgebenden, gesäumten Zwischenübertragungsband 90 und dem Umfüllteil 150. Eine Felderzeugungsstation 142 und ein Vorübertragungsnipblatt 144 greifen auf das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband ein und führen ähnliche Funktionen aus wie die Felderzeugungsstationen 142 und Vorübertragungsnipblätter 144 nahe den Übertragungsnips 140. Das zusammengesetzte Tonerabbild wird dann auf das Umfüllteil 150 elektrostatisch übertragen.
Die Übertragung des zusammengesetzten Tonerabbilds an dem zweiten Übertragungsnip 148 kann wärmeunterstützt verlaufen, falls vor dem zweiten Übertragungsnip 148 die Temperatur des Umfüllteils 150 auf einem ausreichend hohen, optimierten Wert gehalten wird, und die Temperatur des bildgebenden, gesäumten Zwischenübertragungsbands 90 auf einem beträchtlich niedrigeren, optimierten Wert gehalten wird. Der Mechanismus für wärmeunterstützte Übertragung wird als Aufweichung des zusammengesetzten Tonerabbilds während der Kontaktzeitspanne des Toners in dem zweiten Übertragungsnip 148 verstanden. Diese Aufweichung des Tonerabbilds führt zu einem vergrößerten Anhaften des zusammengesetzten Tonerabbilds an dem Umfüllteil 150 an der Schnittstelle zwischen dem zusammengesetzten Tonerabbild und dem Umfüllteil. Dies führt auch zu einem vergrößerten Zusammenhalt des geschichteten Tonerstapels des zusammengesetzten Tonerabbilds. Die Temperatur des bildgebenden, gesäumten Zwischenübertragungsbands vor dem zweiten Übertragungsnip 148 muss ausreichend niedrig sein, um eine zu große Toneraufweichung und eine sich daraus ergebende zu hohe Anhaftung des Toners an das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband zu vermeiden. Die Temperatur des Umfüllteils sollte beträchtlich höher sein als der Toneraufweichungspunkt vor dem zweiten Übertragungsnip, um eine optimale Wärmeunterstützung in dem zweiten Übertragungsnip 148 sicherzustellen. Ferner sollte die Temperatur des bildgebenden, gesäumten Zwischenübertragungsbands 90 unmittelbar vor dem zweiten Übertragungsnip 148 beträchtlich niedriger sein als die Temperatur des Umfüllteils 150 für optimale Übertragung in dem zweiten Übertragungsnip 148.
Bei erneutem Bezug auf 14 wird das Umfüllteil 150 in einem zyklischen Pfad geführt durch die Führungswalzen 174, 176, 178, 180. Die Führungswalzen 174, 176 allein oder zusammen werden vorzugsweise geheizt, um dadurch das Umfüllteil 150 zu heizen. Das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband 90 und das Umfüllteil 150 sind vorzugsweise synchronisiert, um allgemein dieselbe Geschwindigkeit in dem Übertragungsnip 148 zu haben. Eine zusätzliche Heizung des Umfüllteils wird durch eine Heizstation 182 vorgesehen. Die Heizstation 182 wird vorzugsweise durch Infrarotlampen gebildet, die intern zum Pfad positioniert sind, welcher durch das Umfüllteil definiert wird. Das Umfüllteil 150 und eine Andruckwalze 184 bilden einen dritten Übertragungsnip 186.
Ein Ablösemittelaufbringer 188 bringt eine kontrollierte Menge eines Ablösemittels wie ein Silikonöl auf die Oberfläche des Umfüllteils 150 auf. Das Ablösemittel dient der Unterstützung des Ablösung des zusammengesetzten Tonerabbilds von dem Umfüllteil 150 in dem dritten Übertragungsnip 186.
Die oberste Schicht des Umfüllteils 150 ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das eine niedrige Oberflächenenergie hat, z.B. aus einem Silikon-Elastomer, Fluoro-Elastomere wie VITOM^TM, Polytetrafluorethylene, Perfluoralkane und andere fluorinierte Polymere. Das Umfüllteil 150 weist vorzugsweise Zwischenschichten zwischen der obersten Schicht und der rückseitigen Schicht auf, die aus einem VITOM^TM oder Silikon mit Kohlenstoff oder anderen, die Leitfähigkeit verbessernden Zusätzen konstruiert sind, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erreichen. Die rückseitige Schicht besteht vorzugsweise aus einem Gewebe, das modifiziert wurde, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu haben. Alternativ kann die rückseitige Schicht aus einem Metall wie rostfreiem Stahl sein.
Ein Substrat 170 wird dann zum dritten Übertragungsnip 186 bewegt. Das Substrat 170 wird transportiert und ausgerichtet durch ein Materialzuführungs- und -ausrichtungssystem in eine Substrat-Vorheizung 173. Die Substrat-Vorheizung 173 umfasst ein Transportband, welches das Substrat 170 über eine geheizte Platte führt. Das vorgeheizte Substrat 170 wird dann in den dritten Übertragungsnip 186 geleitet.
In dem dritten Übertragungsnip wird das zusammengesetzte Tonerabbild auf das Substrat 170 übertragen und mit ihm durch Hitze und Druck verschweißt, um ein vervollständigtes Dokument 172 zu bilden. Das Dokument 172 wird dann zu einem Blattstapler oder ein anderes wohlbekanntes Dokumentbehandlungssystem (nicht gezeigt) geleitet.
Eine Kühlstation 166 kühlt das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband 90 hinter dem zweiten Übertragungsnip 148 ab. Eine Reinigungsstation 154 wirkt auf das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband ein und entfernt Öl, Toner oder Trümmer, die auf dem bildgebenden, gesäumten Zwischenübertragungsband zurückgeblieben sind. Die Reinigungsstation 154 ist vorzugsweise eine Reinigungsklinge allein oder in Kombination mit einem elektrostatischen Bürstenreiniger oder ein Reinigungstuch.
Während die vorangegangene Erläuterung ausreichend ist, um den allgemeinen Betrieb einer elektrophotographischen Druckmaschine zu verstehen, die bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsbänder verwendet, sind praktisch arbeitende Systeme etwas schwierig zu erreichen. Das liegt daran, dass bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsbänder, die akzeptable Endbilder produzieren, wie das bildgebende, gesäumte Zwischenübertragungsband 90, zahlreichen elektrischen und mechanischen Bedingungen, Begrenzungen und Entwurfsproblemen unterworfen sind. Detailliertere Diskussionen dieser Bedingungen, Begrenzungen und Entwurfsprobleme sind in den U.S. Anmeldungen 09/460,896, 09/460,821 und 09/634,307 zu finden.

Claims

Bildgebendes, gesäumtes Zwischenübertragungsband mit einer äußeren Oberfläche und einer inneren Oberfläche, das umfasst: – ein gesäumtes Substrat (10) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, die aneinander zusammengefügt sind, um einen Saum (11) zu bilden, wobei das erste Ende eine erste Zunge (27) umfasst und das zweite Ende eine zweite Zunge (28) umfasst, und wobei die erste Zunge und die zweite Zunge eine ineinander greifende Verbindung bilden, und wobei die äußere Oberfläche über den Saum im wesentlichen glatt ist, dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Zunge (27) einen schwalbenschwanzförmigen Vorsprung (61) und die zweite Zunge (28) einen Rücksprung (59) hat, und der Vorsprung (51) in den Rücksprung (59) genau hinein passt.
Bildgebendes, gesäumtes Zwischenübertragungsband nach Anspruch 1, wobei ein Kleber über der ineinander greifenden Verbindung aufgebracht ist.
Bildgebendes, gesäumtes Zwischenübertragungsband nach Anspruch 1 oder 2, wobei der schwalbenschwanzförmigen Vorsprung (61) und der Rücksprung (59) sich kontinuierlich entlang dem Saum erstreckt.
Bildgebendes, gesäumtes Zwischenübertragungsband nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Substrat elektrisch halbleitend ist.
Markierungsmaschine, die umfasst: – ein sich bewegendes Photorezeptorband; – eine Ladestation für das Laden des Photorezeptorbands; – eine Bildgebungsstation für die Belichtung des geladenen Photorezeptorbands, um so ein latentes Bild zu produzieren; – eine Entwicklungsstation für die Ablagerung von Toner auf dem latenten Bild; – eine Übertragungsstation für die Übertragung des abgelagerten Toners auf ein Substrat, wobei die Übertragungsstation ein Zwischenübertragungsband nach Anspruch 4 umfasst, das Toner von der Ladestation empfängt; – eine Fixierstation mit einem Fixierelement für die Aufnahme des Toners von dem Zwischenübertragungsband und für das Fixieren des übertragenen Toners auf dem Substrat; und – eine Reinigungsstation für das Reinigen des Photorezeptors.