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WO2009065798A2 - Verfahren zum herstellen einer hülse aus kunststoff - Google Patents

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WO2009065798A2
WO2009065798A2 PCT/EP2008/065654 EP2008065654W WO2009065798A2 WO 2009065798 A2 WO2009065798 A2 WO 2009065798A2 EP 2008065654 W EP2008065654 W EP 2008065654W WO 2009065798 A2 WO2009065798 A2 WO 2009065798A2
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WO
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sleeve
plastic
heat treatment
temperature
lateral surface
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Roland Bilke
Robert Link
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Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Oce Printing Systems GmbH and Co KG
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    • G03G2215/1604—Main transfer electrode
    • G03G2215/1623—Transfer belt

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a sleeve made of plastic, in particular of thermoplastic material, wherein the sleeve serves as proof of a photoconductor belt or a transfer belt for a photographic printer or copier, in which a present in sheet form plastic to a sleeve (12) with a seam (14) of the joined ends of the sleeve (12) extending obliquely to the longitudinal axis of the body (16), the sleeve (12) being placed on the surface of a body (16) having a predetermined surface shape, the sleeve (12 ) is subjected to a heat treatment at a temperature above the glass transition temperature of the plastic, wherein the sleeve (12) shrinks and the sleeve (12) is cooled on the body (16) and then removed from the body (16).
  • a film-shaped plastic is connected at two ends to form a sleeve.
  • This sleeve is applied to the lateral surface of a body, for example a body of revolution, preferably a cylinder body, a cone body or a body with an oval cross-section, which has a predetermined surface shape.
  • a body for example a body of revolution, preferably a cylinder body, a cone body or a body with an oval cross-section, which has a predetermined surface shape.
  • This body is decisive for the geometric shape and for the tolerances of the sleeve produced in the process.
  • the sleeve on the body is subjected to a heat treatment with a temperature above the glass transition temperature of the plastic, wherein the sleeve shrinks.
  • compressed air is supplied to the hollow body which, when the sleeve is applied to the body and / or when the sleeve is released, flows out of the body from openings in the lateral surface of the body. Between the outer surface and the inner surface of the sleeve creates an air cushion, which easily expands the plastic film, whereby the sleeve can be mounted with little effort on the body. After application of the sleeve, the compressed air supply is stopped, so that the inner surface of the sleeve rests on the lateral surface of the body.
  • the supplied compressed air may have a temperature higher than the ambient temperature. To remove the heat-shaped sleeve from the body again a compressed air supply, whereby due to the forming air cushion, the sleeve can be easily removed.
  • FIG. 1 shows a sleeve of thermoplastic synthetic material
  • FIG. 2 shows a rotary body in cylindrical form
  • Figure 3 shows the sleeve after detachment from the lateral surface of the rotating body.
  • a film made of thermoplastic material for example made of PET, polyamide or polycarbonate, is bent into a sleeve 12 and joined together at its ends along a seam 14.
  • the ends may e.g. be connected by an adhesive process, a welding process, a laser welding process or a sewing process.
  • the seam 14 extends obliquely to the longitudinal axis of the sleeve 12. This has the advantage that when using the finished sleeve as a photoconductor belt or as a transfer belt, the seam 14 when circulating around a bearing roll distributed over a larger angular range, resulting in a uniform Circulation of the tape yields.
  • the angle to the longitudinal axis is typically in the range of 1 ° to 15 °.
  • the film has a typical thickness of 100 microns, which is maintained within close tolerances due to the film production.
  • the surfaces of the film 10 have a high surface quality, which, e.g. achieved by a calendering process.
  • the sleeve 12 produced according to Figure 1 has a significant diameter tolerance based on the diameter d 0 , resulting in a dimensional range of d 0 ⁇ ti, wherein tl is the dimensioneile tolerance of the sleeve 12.
  • the diameter d 0 is in the range of 30 mm to 600 mm.
  • Figure 2 shows a rotary body 16, which is made for example as a precision cylinder made of stainless steel. On its shell surface openings 18 are formed, from which compressed air, possibly heated compressed air, can escape.
  • the rotary body 16 is manufactured very precisely and has a defined surface shape with a small shape deviation. softness, for example, a defined small roughness and waviness corresponding to the required low tolerances for the finished sleeve. Furthermore, its diameter d 0 is manufactured with a small tolerance.
  • the sleeve 12 is applied to the rotary body 16. To assist the rotational body 16 compressed air is supplied, which flows out of the openings 18, so that an air cushion between the inner surface of the sleeve 12 and the lateral surface of the rotary body 16 is formed.
  • the lateral surface of the rotary body 16 is provided with a release agent, for example silicone oil.
  • the rotary body 16 provided with the sleeve 12 is then subjected to a heat treatment, wherein the sleeve 12 is subjected to a temperature above the glass transition temperature of the plastic.
  • a change in the microscopic structure of the plastic occurs, which causes a macroscopic adaptation of the sleeve 12 to the lateral surface of the rotary body 16.
  • the heat treatment can be done in an oven.
  • the temperature for the heat treatment is higher than the glass transition temperature of the plastic and lower than its melting point or its focus or flash point.
  • a temperature is set which is approximately in the middle between the glass transition temperature and the temperature of the melting point or focus. Due to the heat treatment results for the inner diameter of the sleeve 12, the relationship
  • t 2 is the tolerance of the sleeve after the heat treatment. If a plurality of sleeves are produced in the manner described with the aid of the same rotating body 16, the tolerance t z increases slightly in relation to tk as a result of process inaccuracies and material fluctuations. The increase in the tolerance is generally negligible compared to the tolerance t k .
  • the heat-treated sleeve 12 may thereafter be coated or metallized to be used as a photoconductor belt, a transfer belt, an outer layer of a fixing roller or a post-processing roller.
  • the plastic material used should behave in a temperature-stable way after the heat treatment or after cooling, ie in the case of further Temperature changes no longer or only barely expand. It is advantageous if the material used is weldable or permanently glued.
  • a forme cylinder preferably made of metal, can be used as a rotational body.
  • other shapes are also conceivable, for example a conical shape, or a shape with an oval cross-section.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Hülse (12) aus Kunststoff wird diese auf die Mantelfläche eines Rotationskörpers (16) gebracht, die eine vorbestimmte Oberflächengestalt hat. Die Hülse (12) wird einer Wärmebehandlung unterzogen, bei der sie schrumpft und die Oberflächengestalt der Mantelfläche des Rotationskörpers (16) annimmt.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Hülse aus Kunststoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Hülse aus Kunststoff, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Hülse als Beweis für ein Fotoleiterband oder ein Transferband für einen fotografischen Drucker oder Kopierer dient, bei dem ein in Folienform vorliegender Kunststoff zu einer Hülse (12) verbunden wird, wobei eine Naht (14) der verbundenen Enden der Hülse (12) schräg zur Längsachse des Körpers (16) verläuft, die Hülse (12) auf die Mantelfläche eines Körpers (16) mit einer vorbestimmten Oberflächengestalt gebracht wird, die Hülse (12) einer Wärmebehandlung mit einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des Kunststoffes unterzogen wird, bei der die Hülse (12) schrumpft und die Hülse (12) auf dem Körper (16) abgekühlt und dann von dem Körper (16) abgenommen wird.
Eine solche Hülse wird beispielsweise benötigt zur Herstel- lung eines Fotoleiterbandes für elektrofotografische Drucker oder Kopierer. Ein solches Fotoleiterband, auch OPC- Band genannt (OPC - Organic Photo Conductor) , trägt mehrere organische Schichten, die für einen weiten optischen Wellenlängenbereich sensibilisiert werden können und bei ent- sprechender bildgebender Belichtung latente Bilder erzeugen, die mit Hilfe eines Toners eingefärbt werden können. Ein weiteres Anwendungsgebiet für solche Hülsen sind Transferbänder für Drucker oder Kopierer, die beschichtet werden und zum Übertragen von Tonerbildern dienen. Für derartige Anwendungen ist die Präzision des Umfanges und die Oberflächenqualität der Kunststoffhülse sehr wichtig,- beispielsweise können Abweichungen von der geforderten Länge des Bandes oder Gestaltabweichungen wie Welligkeiten dazu füh- ren, dass sich diese in der Bildqualität der Tonerbilder bemerkbar machen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Hülse aus Kunststoff anzugeben, welche einen definierten Umfang und geringe Gestaltabweichungen hat.
Diese Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung wird ein in Folienform vorliegender Kunststoff an zwei Enden zu einer Hülse verbunden. Diese Hülse wird auf die Mantelfläche eines Körpers, beispiels- weise eines Rotationskörpers, vorzugsweise eines Zylinderkörpers, eines Konus-Körpers oder eines Körpers mit ovalem Querschnitt, aufgebracht, welcher eine vorbestimmte Oberflächengestalt hat. Dieser Körper ist maßgebend für die geometrische Form und für die Toleranzen der bei dem Verfah- ren hergestellten Hülse. Die Hülse auf dem Körper wird einer Wärmebehandlung mit einer Temperatur oberhalb der Glas- übergangstemperatur des Kunststoffes unterzogen, wobei die Hülse schrumpft. Bei dieser thermischen Behandlung tritt eine Veränderung der mikroskopischen Struktur des verwende- ten Materials ein, die eine makroskopische Anpassung der Hülse an die Mantelfläche des Körpers bewirkt. Demgemäß sind die geometrische Form und die Fertigungstoleranzen dieses Körpers maßgeblich für die Geometrie der Hülse. Anschließend wird die Hülse auf dem Körper abgekühlt und so- dann von diesem abgenommen. Weitere Verfahrensschritte, wie die Beschichtung der Oberfläche der Hülse mit fotoempfindlichen Substanzen, mit organischen oder metallischen Substanzen sind möglich. Gemäß der Erfindung sind bei der Herstellung der Hülsen keine präzisen Messmethoden erforderlich, um die geometrischen Toleranzen für die Hülse sicherzustellen. Arbeits- schritte bei der Endkontrolle der fertig gestellten Hülsen können reduziert oder sogar völlig eliminiert werden. Die geometrischen Toleranzen sind durch die Anpassung an den formgebenden Körper minimiert .
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dem hohlen Körper Druckluft zugeführt, welche beim Aufbringen der Hülse auf den Körper und/oder beim Lösen der Hülse von dem Körper aus Öffnungen in der Mantelfläche des Körpers ausströmt. Zwischen der Mantelfläche und der Innenfläche der Hülse entsteht ein Luftpolster, welches die Kunststofffolie leicht dehnt, wodurch die Hülse mit geringem Kraftaufwand auf den Körper aufgezogen werden kann. Nach dem Aufbringen der Hülse wird die Druckluftzufuhr gestoppt, so dass die Innenfläche der Hülse auf der Mantelfläche des Körpers auf- liegt. Die zugeführte Druckluft kann eine Temperatur höher als die Umgebungstemperatur haben. Zum Abnehmen der wärme- geformten Hülse vom Körper erfolgt wieder eine Druckluftzufuhr, wodurch sich aufgrund des sich ausbildenden Luftpolsters die Hülse leicht abgenommen werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Darin zeigen:
Figur 1 eine Hülse aus thermoplastischem Kunst- Stoff,
Figur 2 einen Rotationskörper in Zylinderform, Figur 3 die Hülse nach dem Loslösen von der Mantelfläche des Rotationskörpers.
In Figur 1 ist eine Folie aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise aus PET, Polyamid oder Polycarbonat , zu einer Hülse 12 gebogen und an ihren Enden entlang einer Naht 14 miteinander verbunden. Die Enden können z.B. durch einen Klebeprozess, einen Schweißprozess, einen Laserschweißpro- zess oder einem Nähprozess verbunden sein. Die Naht 14 ver- läuft schräg zur Längsachse der Hülse 12. Dies hat den Vorteil, dass beim Einsatz der fertig gestellten Hülse als Fotoleiterband oder als Transferband sich die Naht 14 beim Umlauf um eine Lagerwalze sich auf einen größeren Winkelbereich verteilt, wodurch sich ein gleichmäßigerer Umlauf des Bandes ergibt. Der Winkel zur Längsachse liegt typischerweise im Bereich von 1° bis 15°. Die Folie hat eine typische Dicke von 100 μm, welche innerhalb enger Toleranzen aufgrund der Folienherstellung eingehalten wird. Die Oberflächen der Folie 10 haben eine hohe Oberflächengüte, wel- che z.B. durch einen Kalanderprozess erreicht wird.
Die nach Figur 1 hergestellte Hülse 12 hat eine erhebliche Durchmessertoleranz bezogen auf den Durchmesser d0, wodurch sich ein Dimensionsbereich von d0 ± ti ergibt, worin tl die dimensioneile Toleranz der Hülse 12 ist. Typischerweise liegt der Durchmesser d0 im Bereich von 30 mm bis 600 mm.
Figur 2 zeigt einen Rotationskörper 16, der z.B. als Präzisionszylinder aus Edelstahl gefertigt ist. An seiner Man- telflache sind Öffnungen 18 ausgebildet, aus denen Druckluft, gegebenenfalls geheizte Druckluft, austreten kann. Der Rotationskörper 16 ist sehr präzise gefertigt und hat eine definierte Oberflächengestalt mit geringen Gestaltab- weichungen, beispielsweise eine definierte kleine Rauhigkeit und Welligkeit entsprechend den geforderten geringen Toleranzen für die fertig gestellte Hülse. Weiterhin ist sein Durchmesser d0 mit kleiner Toleranz gefertigt. Die Hülse 12 wird auf den Rotationskörper 16 aufgebracht. Zur Unterstützung wird dem Rotationskörper 16 Druckluft zugeführt, welche aus den Öffnungen 18 ausströmt, so dass sich ein Luftkissen zwischen der Innenfläche der Hülse 12 und der Mantelfläche des Rotationskörpers 16 ausbildet. Vor- teilhaft ist es auch, wenn die Mantelfläche des Rotationskörpers 16 mit einem Trennmittel, beispielsweise Silikonöl, versehen ist. Der mit der Hülse 12 versehene Rotationskörper 16 wird sodann einer Wärmebehandlung unterzogen, wobei die Hülse 12 mit einer Temperatur oberhalb der Glasüber- gangstemperatur des Kunststoffes beaufschlagt wird. Bei dieser thermischen Behandlung tritt eine Veränderung der mikroskopischen Struktur des Kunststoffs ein, was eine makroskopische Anpassung der Hülse 12 an die Mantelfläche des Rotationskörpers 16 bewirkt. Die Wärmebehandlung kann in einem Ofen erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, den Rotationskörper 16 mit Heizelementen auszustatten, die entsprechend der geforderten Temperatur den Rotationskörper 16 aufheizen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die auf den Rotationskörper 16 aufgebrachte Hülse 12 mit Heißluft anzublasen. Die Temperatur für die Wärmebehandlung liegt höher als die Glasübergangstemperatur des Kunststoffes und niedriger als sein Schmelzpunkt oder sein Brennpunkt oder Flammpunkt. Vorzugsweise wird eine Temperatur eingestellt, die etwa in der Mitte zwischen der Glasübergangstemperatur und der Temperatur des Schmelzpunktes oder Brennpunktes liegt . Aufgrund der Wärmebehandlung ergibt sich für den Innendurchmesser der Hülse 12 die Beziehung
Figure imgf000007_0001
wobei tk die Fertigungstoleranz des Rotationskörpers 16 ist.
Nach der Wärmebehandlung der Hülse 12 auf dem Rotationskör- per 16 erfolgt eine Abkühlung, vorzugsweise auf Raumtemperatur. Danach wird die Hülse 12 von der Mantelfläche des Rotationskörpers 16 gelöst. Zum Ablösen kann wiederum aus den Öffnungen 18 Druckluft ausströmen, so dass der Kraftaufwand bei der Ablösung verringert ist.
Für die wärmebehandelte Hülse 12 gilt die Beziehung
do ± t2 mit t2 ~ tk ,
worin t2 die Toleranz der Hülse nach der Wärmebehandlung ist. Werden mit Hilfe desselben Rotationskörpers 16 mehrere Hülsen auf die beschriebene Weise hergestellt, so erhöht sich die Toleranz tz geringfügig gegenüber tk infolge von Prozessungenauigkeiten und Materialschwankungen. Die Erhö- hung der Toleranz ist im allgemeinen gegenüber der Toleranz tk vernachlässigbar.
Die wärmebehandelte Hülse 12 kann danach beschichtet, bzw. metallisiert werden, um als Fotoleiterband, als Transfer- band, als Außenschicht einer Fixierwalze oder Nachverarbeitungswalze verwendet zu werden. Das verwendete Kunststoff- material sollte sich nach der Wärmebehandlung bzw. nach dem Erkalten temperaturstabil verhalten, also sich bei weiteren Temperaturänderungen nicht mehr oder nur kaum ausdehnen. Vorteilhaft ist es, wenn das verwendete Material schweißbar oder dauerhaft klebbar ist. Als Rotationskörper kann ein Formzylinder, vorzugsweise aus Metall, verwendet werden. Andere Formen sind jedoch auch denkbar, beispielsweise eine konische Form, oder eine Form mit ovalem Querschnitt.
Bezugszeichenliste
10 Folie 12 Hülse
14 Naht
16 Rotationskörper
18 Öffnungen d0 Durchmesser ti Toleranz der Hülse tk Toleranz des Rotationskörpers t2 Toleranz der Hülse nach Wärmebehandlung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Hülse (12) aus Kunststoff, die als Basis für ein Fotoleiterband oder ein Trans- ferband für einen fotografischen Drucker oder Kopierer dient,
bei dem ein in Folienform vorliegender Kunststoff zu einer Hülse (12) verbunden wird, wobei eine Naht (14) der verbun- denen Enden der Hülse (12) schräg zur Längsachse des Körpers (16) verläuft,
die Hülse (12) auf die Mantelfläche eines Körpers (16) mit einer vorbestimmten Oberflächengestalt gebracht wird,
die Hülse (12) einer Wärmebehandlung mit einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des Kunststoffes unterzogen wird, bei der die Hülse (12) schrumpft,
die Hülse (12) auf dem Körper (16) abgekühlt und dann von dem Körper (16) abgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem dem hohlen Körper (76) Druckluft zugeführt wird, welche beim Aufbringen der Hülse (12) auf den Körper (16) und/oder beim Lösen der Hülse (12) von dem Körper (16) aus Öffnungen (18) in der Mantelfläche des Körpers (16) ausströmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Wärmebe- handlung in einem Ofen erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der mit Heizelementen ausgestattete Körper (16) zur Wärmebehandlung aufgeheizt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Hülse (12) auf dem Körper (16) mit Heißluft angeblasen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mantelfläche des Körpers (16) mit einem Trennmittel versehen wird, vorzugsweise Silikonöl.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Temperatur niedriger als der Schmelzpunkt oder der Brennpunkt des Kunststoffes ist und vorzugsweise etwa mittig zwischen der Glasübergangstemperatur und der Temperatur des Schmelzpunkts oder Brennpunkts liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Enden der Folie (10) durch einen Klebeprozess, einem Schweißprozess, einem Laserschweißprozess oder einem Nähprozess verbunden werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die geschrumpfte Hülse (12) als Basis für ein Fotoleiterband oder Transferband für einen elektrografischen Drucker oder Kopierer verwendet wird.
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