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 d ₀ , wodurch sich ein Dimensionsbereich von d ₀ ± ti ergibt, worin tl die dimensioneile Toleranz der Hülse 12 ist. Typischerweise liegt der Durchmesser d ₀ 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 d ₀ 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

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 ± t ₂ mit t ₂ ~ t _k ,

worin t ₂ 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 t _z geringfügig gegenüber tk infolge von Prozessungenauigkeiten und Materialschwankungen. Die Erhö- hung der Toleranz ist im allgemeinen gegenüber der Toleranz t _k 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 d ₀ Durchmesser ti Toleranz der Hülse tk Toleranz des Rotationskörpers t ₂ Toleranz der Hülse nach Wärmebehandlung