JP3962495B2 - 静電複写用作像部材ベルトの処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に熱処理方法に関し、特に、可とう性のある静電複写用作像部材ベルト中の接合部（シーム）応力を効果的に解放して機械寿命を改善する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可とう性のある電子写真用作像部材ベルトは、通常、基板、導電層、任意の正孔ブロッキング層、接着層、電荷発生層、および電荷運搬層、ならびに実施形態によっては反り防止バッキング層を含む複数の層からなる光受容体（ホトレセプタ）から構成される。あるタイプの多層ホトレセプタは、電気絶縁性の有機樹脂バインダに分散させた光導電性の微細分割した非有機化合物粒子を含む。電荷発生（感光（photogenerating））層と電荷運搬層とが分かれている積層型ホトレセプタの一般的な例は米国特許第４，２６５，９９０号に記載されている。電荷発生層は、感光による正孔の発生と、この正孔の電荷運搬層への注入を行うことができる。一般に、このようなベルトは少なくとも一層の支持用基板層と、熱可塑性ポリマーマトリクス材料を含む少なくとも一層の作像層とを含む。ここで「作像層」とは、電気受容体(electroreceptor）ベルトの誘電体作像層、中間転写ベルトの転写層、および電子写真ベルトの電荷運搬層として定義される。従って、作像層中の熱可塑性ポリマーマトリクス材料は、静電複写用作像部材ベルトの断面上部に位置し、基板層は該静電複写用作像部材ベルトの断面下部に位置する。
【０００３】
積層型ベルトホトレセプタを用いれば高品質のトナー像が得られるが、より進歩したより高速の電子写真コピー機、複写機、およびプリンタの開発に伴い、ホトレセプタベルトの循環中に電荷運搬層の溶接接合（シーム）領域において割れが頻発するようになった。また接合部（以下、シーム）の割れは、すぐに疲労によるシームの剥離を引き起こし、ベルトの寿命を早める結果となることがわかっている。また疲労による力学上のシームの割れおよび剥離は、イオノグラフィ（ionographic）用作像部材ベルトでも発生する。
【０００４】
可とう性のある静電複写用作像部材ベルトは、ウェブから切断した一枚のシートから作製される。シートの形状は一般に矩形である。全辺が同じ長さでもよいし、または一方の平行辺の対が他方の平行辺の対より長くてもよい。シートは、シートの重なり合う対向マージン端領域を接合することによってベルトに形成される。一般に、重なりあうマージン端領域の接合点にシームが形成される。接合は任意の適当な方法で行うことができる。一般的な接合技術には、溶接（超音波溶接を含む）、接着剤による方法、テープによる方法、および圧熱融着等がある。通常、迅速でクリーン（溶剤不要）で薄く狭いシームを作製できるため、超音波溶接が好適である。また、シートの接触する重なりあったマージン端領域で熱を発生して、その中の一層以上の層を最大限に溶かすことからも、超音波溶接が好ましい。
【０００５】
超音波溶接によってベルトに形成された場合、作像装置の小径のベルト支持ローラ上で長時間、曲げた状態にされたり、循環中にベルト支持モジュールの静止ウェブエッジガイドとの摩擦接触によって発生する横方向の力を受けた場合、可とう性のある積層型作像部材のシームに割れおよび剥離が発生しうる。シームの割れおよび剥離は、ベルトをブレードクリーニング装置を利用する静電複写作像システムで使用すると、より悪化する。導電層、正孔ブロッキング層、接着層、電荷発生層、および電荷運搬層等の少なくともいずれかの層の各種ホトレセプタベルト層の材料の変更は難かしい。材料の変更は、ベルト全体の電気的、機械的、およびその他の特性、例えば残留電圧、バックグラウンド、暗減衰（dark decay）、および可とう性等に悪影響を与えうる。
【０００６】
例えば、電子写真装置の可とう性のある作像部材が、シートの重なり合った対向端を超音波溶接することによって作製されたホトレセプタベルトである場合、この重複端に伝えられる超音波エネルギが該重複領域中のシートの熱可塑性成分を溶解してシームを形成する。積層型ホトレセプタベルトの超音波溶接されたシームは、比較的もろく、強度および靱性が低い。接合技術、特に溶接は、ベルトの重複領域中のシーム両側から飛び出すはね（splashing）を形成しうる。このはねのため、一般的な可とう性のある作像部材ベルトは、シーム領域の厚さがベルトの他部分と比べて約１．６倍分厚い（典型例では１８８マイクロメートル対１．６マイクロメートル）。
【０００７】
電子写真用作像装置のホトレセプタベルトは、ベルトが複数の支持ローラおよびドライブローラの上を循環する際に曲げひずみを受ける。ホトレセプタベルトの厚さがはねのためにシーム領域で過度に厚くなっているので、シームが各ローラを通過する際に大きな曲げひずみが発生する。一般に、非常に限られたスペース中で動作するホトレセプタベルト系を利用する電子写真用作像装置の単純かつ信頼性のあるコピー用紙ストリッピング系には、直径の小さな支持ローラが非常に望ましい。残念ながら、小径のローラ、例えば直径約０．７５インチ（１９ミリメートル）未満のローラでは、機械上の性能規準のしきい値が非常に高くなってしまい、積層型ベルトホトレセプタではホトレセプタベルトのシームの破損が容認できなくなってしまう。例えば、直径１９ミリメートルのローラ上でベルトを曲げると、一般的なホトレセプタベルトシームのはねのために、曲げによる０．９６％の引張りひずみを生じうる。これは、ホトレセプタベルトのその他の部分で生じる０．５９％の曲げひずみの１．６３倍である。つまりベルトのシームはね領域での引張りひずみが０．９６％であることは、ベルトのシームはね領域にかかる応力の６３％の増大を示す。
【０００８】
力学的疲労状態では、シームは応力集中点となり、ベルトの機械的完全状態からの故障開始点となる。このため、はねはシームの機械的寿命、およびコピー機、複写機、およびプリンタの可とう性のある部材ベルトの寿命を縮める場合が多い。
【０００９】
シームの割れ／剥離問題を抑制する解決方法として、先行技術に記載があるように、可とう性のある電子写真用作像部材ベルトを、そのシームが直径１９ミリメートルの裏面支持ロッドの頂部に位置する状態で、作像部材の電荷運搬層のガラス遷移温度（Ｔｇ）よりわずかに上の温度で応力解放処理のためのある特定の熱処理を行う方法が成功したことが示されているが、このシーム応力解放方法はまた、シーム領域の作像部材の反りを生じたり、ベルトの有効な電子写真用作像ゾーン（例えばシーム中間点から両側へそれぞれ約２５．２ミリメートルの領域）中でベルトの振れ（リップル）を発生する等の、各種の望ましくない作用を生じることがわかっている。さらに、熱処理によって作像部材ベルト（作像ベルト）周辺部に不要な縮みが生じる場合がある。作像部材のシーム領域の反りは、クリーニングブレードと機械的にうまく作用せず、クリーニング効率に影響する。作像部材ベルトのリップルは、コピープリントアウトの不良として現れる。さらに、熱による作像ベルト寸法の縮みは、ベルトに要求される正確な寸法上の仕様を変えてしまう。先行技術のシーム応力解放熱処理方法に関連した他の重要な欠点は、広いシーム領域を長時間にわたって熱にさらしてしまうことである。これによりベルトのシーム領域と、シームを支持しているロッドとの両方が加熱される。ベルトは各ベルトに所望されるシーム応力解放度を得るために、支持ロッドからはずされる前にベルト中の熱可塑性材料のガラス遷移温度より低い温度まで冷却しなければならないので、熱処理および冷却のサイクル時間が不当に長くなり、ベルト製造コストを非常に高くしてしまう。
【００１０】
なお、従来技術として、米国特許第５，２４０，５３２号には、可とう性のある基層と熱可塑性ポリマーマトリクスを含む層とを与えて可とう性のある静電複写用作像ウェブを処理する方法が開示されており、この方法は、少なくともウェブの１つのセグメントを、基層の内向きの露出表面に沿って測定した曲率半径が約１０ミリメートル〜約２５ミリメートルの弧に形成し、弧の虚軸がウェブ幅を横切るようにするステップと、該セグメント中の少なくともポリマーマトリクスを、該ポリマーマトリクスの少なくともガラス遷移温度まで加熱するステップと、ウェブのセグメントを弧状に維持している間に、作像部材をポリマーマトリクスのガラス遷移温度まで冷却するステップと、を含む。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は、上述のように大きな力学的な疲労を生じうる状態に耐えることができないか、それを解決しようとすると関連の欠陥を生じるという問題があった。そのため、それらの問題を全て解決し、ベルト寿命を延長することが可能な可とう性のあるシームつき作像ベルトの機械的特性を改善することが早急に求められている。
【００１２】
本発明の目的は、上記の欠点を克服する改善された静電複写用作像ベルトを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的およびその他の目的は、本発明に従って、以下のステップを含む可とう性のあるシームつき静電複写用作像ベルトの処理方法を提供することによって達成される。本発明の方法は、２本の平行な縁をもつ作像ベルトであって、熱可塑性ポリマーマトリクスを含む少なくとも一つの層と、ベルト側部の一方の縁から他方の縁へ延び、仮想中心線を設定されるシームとを含む作像ベルトを提供するステップと、曲率半径が実質的に９．５ミリメートル〜５０ミリメートルの少なくともほぼ半円形の断面をもつアーチ状の支持表面と主要部とを有する細長い支持部材を提供するステップと、ベルトのシーム両側に隣接する領域が支持部材のアーチ状の支持表面に一致する状態で、シームをアーチ状の表面上に支持するステップと、二酸化炭素レーザから発射された実質的に１０．４マイクロメートル〜１１．２マイクロメートルの範囲に含まれる狭いガウス波長分布をもつ熱エネルギ放射を用いて、ベルトの一方の縁から他方の縁までシームの長さを正確に横切るステップであって、熱エネルギ放射はシームの仮想中心線に垂直方向に測定した幅が実質的に３ミリメートル〜２５ミリメートルであり横断時にシームに跨るスポットを形成するステップと、ベルトのシーム両側に隣接する領域が支持部材のアーチ状の支持表面に一致している間に、シームから支持部材の主要部へ熱を伝導して、ポリマーマトリクスのガラス遷移温度より低い温度までシームを急速に冷却するステップと、を含む。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は静電複写用作像部材ベルトの機械的改良に関するが、以下では議論をを簡単にするために電子写真用作像ベルトに絞って説明する。
【００１５】
図１は、第１のマージン端領域１２が第２のマージン端領域１４に重なって重複領域を形成し、シーム形成動作の準備がされたシート状の可とう性のある部材１０を示す。シームつき作像部材ベルトを構成する可とう性のある部材１０は電子写真用作像装置内で用いることができるものであり、一枚のフィルム状基板部材であってもよいし、また一層以上の追加コーティング層と組み合わせたフィルム状基板層をもつ部材でもよい。この場合、コーティング層のうち少なくとも一層はフィルム形成バインダを含む。
【００１６】
可とう性のある部材１０は一層でもよく、または複数の層から構成されてもよい。可とう性のある部材１０を負に帯電されるホトレセプタ装置にする場合は、部材１０は導電面と電荷運搬層との間に電荷発生層を含みうる。または、可とう性のある部材１０を正に帯電されるホトレセプタ装置にする場合は、可とう性のある部材１０は導電面と電荷発生層との間に電荷運搬層を含みうる。
【００１７】
可とう性のある部材１０の層は、適当な機械的特性をもつ多数の適当な材料を含みうる。一般的な層の例は、米国特許第４，７８６，５７０号、第４，９３７，１１７号、第５，０２１，３０９号に記載がある。マージン端領域１２および１４をもつ図１に示す可とう性のある部材１０は、上から順に、電荷運搬層１６（例えば厚さ２４マイクロメートル）、電荷発生層１８（例えば厚さ１マイクロメートル）、インターフェース層２０（例えば厚さ０．０５マイクロメートル）、ブロッキング層２２（例えば厚さ０．０４マイクロメートル）、導電接地平面層２４（例えば厚さ０．０２マイクロメートル）、支持層２６（例えば厚さ７６．２マイクロメートル）、および反り防止バックコーティング層２８（例えば厚さ１４マイクロメートル）を含む。層の厚さは単に例示用であり、各層の厚さは広範囲にわたることを理解されたい。
【００１８】
マージン端領域１２および１４は、接着剤、テープ、ステープル、圧力、および熱による融着等の任意の適当な手段によって接合して、ベルト、スリーブ、またはシリンダ等の連続部材を形成できる。好適には、図２に示すように、熱と圧力の両方を用いてマージン端領域１２および１４を接合して、シーム３０を形成する。図２にシーム３０の位置を点線で示す。シーム３０は水平部分によってつながれた２つの垂直部分を含む。従ってシーム３０の中間点は、ベルト１０の一方辺から対向する辺までシーム３０の長さにわたって延びる仮想中心線によって表すことができ、仮想中心線（図示せず）は図２に示す２つの垂直部分をつなぐ水平部分の中央を通る。つまり、シーム３０の水平部分の平面図（図示せず）は、その中心線が２つの車線を区切る白い分離線をイメージさせる２車線の高速道路のような細長い領域を呈する。こうして可とう性のある部材１０は、図１に示す電子写真用作像材料のシートから、図２に示す連続した電子写真用作像ベルトに変えられる。可とう性のある部材１０は、第１の主要外表面またはサイド３２と、対向する側に第２の主要外表面またはサイド３４とを有する。シーム３０は、第１のマージン端領域１２のところまたはその近傍の底面３４（一般には少なくとも一つの層をすぐ上に伴う）が、第２のマージン端領域１４のところまたはその近傍の上面３２（一般には少なくとも一つの層をすぐ下に伴う）と一体となるように可とう性のある部材１０を接合する。
【００１９】
好適な圧熱接合手段には、光電導性の作像材料のシートをホトレセプタベルトに変える超音波溶接がある。ベルトの作製は、シートの重なり合った対向する端部領域を超音波溶接して行うことができる。超音波シーム溶接では、重複領域にかけられる超音波エネルギを用いて、電荷運搬層１６、電荷発生層１８、インターフェース層２０、ブロッキング層２２、支持層２６の一部、および反り防止バックコーティング層２８等の少なくともいずれかの層の適当な層を溶解する。支持層を直接溶融すると最適なシーム強度が得られる。
【００２０】
従来の超音波溶接装置を図３に示す。装置３６は超音波ホーン３８を含み、これはホーンの上に取り付けられたトランスデューサアセンブリ４０によって長手方向の軸に沿って振動させられる。ソレノイド４２はトランスデューサアセンブリ４０の上に取り付けられ、超音波ホーン３８とトランスデューサアセンブリ４０とを垂直方向に延ばしたり引っ込めたりする。可とう性のある部材１０のマージン端領域１２，１４の重複部から形成されるシーム３０（図３には示さず）は、台座４４の上面に支持され、平行な溝列４６，４８，５０および５２からの吸引によって超音波ホーン３８の径路下の定位置に保持される。台座４４は、好適には部材１０の重複端を押さえるために真空源を含むか、または真空源に接続される。超音波ホーン３８およびトランスデューサアセンブリ４０は、ほぼ水平に往復運動するキャリッジ５４のヒンジ止めされた上半分に取り付けられた、ソレノイド４２の下端から延びる垂直往復シャフト（図示せず）の下端によって支持される。キャリッジ５４のヒンジ止めされた下半分の一方側は、一対のピローブロック５６から懸架され、このピローブロック５６は水平バー５８上でスライドする。キャリッジ５４の他方側は、水平バー６２の外表面上で回転する一対のカムフォロア６０から懸架される。回転可能な親ねじ６４は、水平往復キャリッジ５４をキャリッジ５４に固定されたボールねじ６６を介して駆動する。水平バー５８および６２、ならびに親ねじ６４は、各端部でフレームアセンブリ（図示せず）によって固定される。親ねじ６４は、やはりフレームアセンブリで支持された電気モータ（図示せず）で駆動されるベルトによって回転する。
【００２１】
可とう性のある部材１０のマージン端領域１２および１４によって形成される重複領域が、超音波ホーン３８下の台座４４上のベルト溶接ステーション上に位置するとき、ソレノイド４２を非動作状態として、トランスデューサアセンブリ４０を引き込み位置（ソレノイド４２が駆動されている状態）から台座４４へと延ばす。トランスデューサアセンブリ４０は電気モータによって駆動されて親ねじ６４を駆動し、親ねじ６４は水平往復キャリッジ５４を台座４４で支持されたシーム３０上に移動させる。
【００２２】
ソレノイド４２を非動作状態とすることによってトランスデューサアセンブリ４０を下げることにより、超音波ホーン３８は適当な可とう性のある部材１０の、例えば０．０４０インチの重複領域と圧縮係合する。超音波ホーン３８の垂直軸に沿った高振動周波数により、可とう性のある部材１０の少なくとも一つの層（電荷運搬層１６等）が溶融するまで可とう性のある部材１０の少なくとも接触した重複表面の温度が上昇し、溶接シーム３０が形成される。可とう性のある部材１０の接触した重複領域の溶接は、部材１０が超音波振動のエネルギをかけられると溶融する層（電荷運搬層１６および反り防止バックコーティング層２８等）を含む場合に、もっともうまく実行される。最適なシーム強度を得るには、可とう性のある部材１０の重複領域の各層が、超音波エネルギを加えることによって溶解段階へと変化するのが好ましい。こうして支持層２６の融着が行われ、図２に示すような溶接シーム３０を形成することができる。シートの対向する端部同士を溶接して電子写真用ベルトを形成する方法は当該技術分野で周知であり、米国特許第４，８３８，９６４号に記載されている。
【００２３】
可とう性のある部材１０は、マージン端領域１２および１４の接触する重複表面に十分な熱エネルギが加えられた場合に、該重複表面を適切に加熱して接合できるような任意の適当な厚さをもちうる。任意の適当な加熱技術を用いて、接触する重複表面に必要な熱を与えて熱可塑性材料を溶かし、それによって可とう性のある部材１０の重複領域を溶接することができる。従って、可とう性のある部材１０の形状をシート状の電子写真用作像材から電子写真用作像ベルトに永久に変形させる技術が適している。
【００２４】
接触する重複領域に超音波溶接を用いる場合、可とう性のある部材１０は台座４４と超音波ホーン３８との間に位置決めされる。可とう性のある部材１０の第１のマージン端領域１２を第２のマージン端領域１４に対して急激に打ち付けることにより熱が発生する。可とう性のある部材１０の軟化および溶融には、約１６ＫＨｚ以上のホーン振動周波数を用いることができる。装置のインターフェース部分で急速に発熱するため、可とう性のある部材１０の各層の溶融に十分な熱は、ホーン３８が重複領域に沿って横切る一般には約１．２秒の間に発生しうる。
【００２５】
ホーン３８が可とう性のある部材１０の重複領域まで下げられると、トランスデューサアセンブリ４０に電力が供給され、電気モータ（図示せず）が駆動されて親ねじ６４を駆動し、親ねじ６４は水平往復キャリッジ５４および超音波ホーン３８を可とう性のある部材１０の重複領域に沿って移動させる。キャリッジ５４が重複領域を横切ってしまうと、ソレノイド４２が駆動されてトランスデューサアセンブリ４０を台座４４から引き上げ、トランスデューサアセンブリ４０が非動作状態とされ、電気モータ（図示せず）が逆回転して水平往復キャリッジ５４を開始位置まで戻す。超音波ホーンのシーム動作用の一般的な横断速度は、毎秒１〜５インチの範囲から選択できる。
【００２６】
重複領域をシーム３０に溶接する工程が完了すると、重複領域は図２および図４に示すように互いに重なり合い当接しあう領域へと変化している。この重複および当接領域内では、可とう性のある部材１０のかつてマージン端領域１２および１４であった部分はシーム３０によって接合されて、かつてのマージン端領域１２および１４が互いに重なり合い当接しあうようになっている。図２および図４に示すように、溶接されたシーム３０は各端部に上部はね６８および下部はね７０を含む。はね６８および７０はマージン端領域１２および１４を接合する過程で形成される。重複領域の両側から溶融した材料が必然的に飛び出して、直接支持層２６が層の融着を支持しやすくし、この結果、はね６８および７０が形成される。上部はね６８は、重複マージン端領域１４の上方に位置し、上面３２に当接し、かつ重複マージン端領域１２に隣接かつ当接する。下部はね７０は、重複マージン端領域１２の下方に位置し、底面３４に当接し、重複マージン端領域１４に当接かつ重複する。これらのはね６８および７０は、溶接した可とう性のある部材１０の重複領域中のシーム３０の側面および端縁を越えて拡がる。はね６８および７０がシーム３０の側面および端縁を越えて拡がることは、電子写真コピー機、複写機、および装置動作時に可とう性のある部材１０の辺を正確に位置決めすることが要求されるコピー機等の多数の装置には望ましくない。一般に、可とう性のある部材１０のベルト辺へのはね６８および７０の拡大は、切り欠き作業で除去される。
【００２７】
一般的なはねの厚みは約６８マイクロメートルである。各はね６８および７０の形状は不均一だがほぼ矩形をしており、その一側面である自由面７２（自由端を形成）が、外向き面７４（上面３２または底面３４とほぼ平行に延びる）から内側へ向かって延びている。はね６８の自由面７２は、可とう性のある部材１０の底面３４との間にほぼ垂直な角度θ₁をとる。同様に、はね７０の自由面７２もほぼ直角の角度θ₂をとる。上部はね６８の自由面７２と可とう性のある部材１０の上面３２との接点には合流または接合点７６がある。同様に、下部はね７０の自由面７２と可とう性のある部材１０の底面３４との接点には合流または接合点７８がある。双方の接合点７６および７８は応力が集まる集中点となり、可とう性のある部材１０の機械的完全性に影響する最初の故障点となる。
【００２８】
機械動作時には、シームつきベルト状の可とう性のある部材１０は、電子写真用作像装置内のベルト支持モジュールのローラ、特に小径のローラ上で循環または曲がる。この場合、力学的循環中に可とう性のある部材１０が力学的に曲がるために、ローラから可とう性のある部材１０に力がかかり、これによりシーム３０が過度に分厚いためにシーム３０にほぼ隣接して大きな応力が形成される。曲げによる接合点７６および７８付近の応力の集中は、可とう性のある部材１０の全長を通じての平均応力値よりもはるかに大きな値に達することがある。形成された曲げ応力は、可とう性のある部材１０が巻き付くローラの直径に反比例し、可とう性のある部材１０のシーム３０の厚さに比例する。可とう性のある部材１０等の構造部材の断面の厚さが急に大きくなる箇所が重複領域にある場合、接合点７６および７８等の不連続点付近で高い局所的応力が発生する。
【００２９】
可とう性のある部材１０が、電子写真用作像装置内のベルトモジュールのローラ上で曲がる場合、ローラの外表面に接触するようになっている可とう性のある部材１０の底面３４は圧縮される。これに対して、上面３２は張力によって引っ張られる。これは上面３２および底面３４が円形のローラを中心にして円形の径路で移動することに起因する。上面３２は底面３４より円形ローラの中心から半径方向に離れているので、上面３２は同じ時間期間内では底面３４より長い距離を移動しなければならない。このため、上面３２は可とう性のある部材１０の概中心部分（可とう性のある部材１０のほぼ重心に沿って延在する部分）に対比して引っ張られ張力が作用されなければならない。同様に、底面３４は可とう性のある部材１０の概中心部分（可とう性のある部材１０のほぼ重心に沿って延在する部分）に対して圧縮されなければならない。この結果、接合点７６における曲げ応力は引っ張り応力となり、接合点７８における曲げ応力は圧縮応力となる。
【００３０】
接合点７８等における圧縮応力は、ほとんどシーム３０の破損を引き起こすことはない。しかし接合点７６等における引っ張り応力は非常に問題である。接合点７６における引っ張り応力の集中は、非常に高い確率で、図４に示すように可とう性のある部材１０の電気的活性層の割れを引き起こす。図示する割れ８０は、可とう性のある部材１０の第２のマージン端領域１４の上部はね６８に隣接している。電荷運搬層１６から始まった概垂直に延びる割れ８０は、電荷発生層１８へと拡がっていく。割れ８０は、必然的に概水平に延びてシーム剥離８１を生じ、電荷発生層１８とインターフェース層２０との接合面間の比較的弱い接着部分へと拡大する。
【００３１】
一般に、局所的シーム剥離８１の形成はシームパフィング（ふくらみ）と呼ばれる。装置を長期間使用すると、はね６８の過度の厚みと接合点７６での応力集中により可とう性のある部材１０は材料に欠陥があるかのように動作する。こうして、はね６８は力学的に疲労したシーム３０の破損を引き起こし、接合したマージン端領域１２および１４を分離させ、可とう性のある部材１０を分裂させてしまう場合が多い。この結果、可とう性のある部材１０の寿命は短くなる。
【００３２】
シームの破損に加えて、割れ８０は保管所のような役目をし、トナー、紙の繊維、汚れ、残留物、およびその他の電子写真作像時および可とう性のある部材１０のクリーニング中の不要な物質を集める。例えば、クリーニング工程中、クリーニングブレード等のクリーニング器具は割れ８０の上を何度も繰り返し通過する。割れ８０の箇所が残留物で一杯になると、クリーニング器具はこの非常に高濃度の残留物の少なくとも一部を割れ８０から移動させる。しかし残留物の量はクリーニング器具の除去能力を越えている。このため、クリーニング器具は高濃度の残留物を移動させるが、クリーニング工程中にはその全量を除去することはできない。この代わりに、高濃度の残留物の一部が可とう性のある部材１０の表面上に堆積する。実際、クリーニング器具は残留物を可とう性のある部材１０の表面から除去するのではなく該部材表面に広げる働きをする。
【００３３】
シームの破損および残留物の拡散に加えて、可とう性のある部材１０のシーム剥離部８１上方の部分は、実際には上方向に動くフラップとなる。フラップの上向きの動きはクリーニング動作中にさらなる問題を生じる。フラップは、クリーニング器具が可とう性のある部材１０の表面を横切る際にその径路の障害となる。最終的にクリーニング器具は、フラップが上がっているときにフラップに衝突する。クリーニング器具がフラップに当たると、クリーニング器具に大きな力がかかり、クリーニングブレードの過度の摩耗や裂けなどの損傷が生じる。
【００３４】
クリーニングブレードの損傷に加えて、クリーニング器具がフラップに衝突すると、可とう性のある部材１０に不要な振動が生じる。この不要な振動は、可とう性のある部材１０が作製するコピー／印刷品質を劣化させる。コピー／印刷に影響がでるのは、可とう性のある部材１０のある箇所で作像が行われると同時に、別の箇所ではクリーニングが行われるためである。
【００３５】
可とう性のある部材１０に生じる振動問題は、シーム剥離部８１が生じた可とう性のある部材１０だけに限られるものではない。可とう性のある部材１０の接合点７６および７８での断面の厚さが不連続であることによっても不要な振動が生じ、特に可とう性のある部材１０がベルトモジュールの小径のローラまたは２つの近接したローラ間で曲がるときに生じる。
【００３６】
図５は、曲率外半径約９．５ミリメートル〜約５０ミリメートル(つまり曲率直径約１９ミリメートル〜約１００ミリメートル）の円筒形の支持チューブ９０のすぐ上にベルト１０が取り付けられている様子を示す。シームの熱処理用として選択される曲率半径が約９．５ミリメートル（つまり曲率直径約１９ミリメートル）未満の場合は、電子写真用作像ベルトのビーム剛性のため、ベルト１０を曲げて熱処理前にごく小さな曲率を得るのは非常に困難になる。曲率半径が約５０ミリメートル（つまり曲率直径約１００ミリメートル）より大きい場合は、作像層中で大きなシーム応力の解放が得られないため、本発明の利点が十分に実現されない。図５に示すように、電子写真用作像ベルト１０は、ベルトシーム３０が円筒形の支持チューブ９０のすぐ上に位置し、チューブ９０のアーチ状表面がベルト１０の裏面と密に接触し、ベルト１０の作像表面がチューブ９０から外側を向いた状態で位置する。ベルトとチューブ９０の約半分とを密接に接触かつ一致させるために、ベルト１０がチューブ９０から垂れた状態でベルト１０のループ下部の内側に軽量の円筒形のチューブ９２を差し入れて、ベルト１０にわずかな張力が与えられる。チューブ９０はその一方端を支持壁またはフレームに固定して片持ち式にしてもよい。チューブ９０の曲率半径は約９．５ミリメートルから約５０ミリメートルまでの任意の大きさの寸法に変化しうる。裏面を支持する円筒形のチューブ９０上に位置するシーム部分の望ましい巻き付け角度は、入射するレーザビームスポットと少なくとも同幅のアーチ状領域をシーム領域に形成するような角度でなければならない。シームおよび支持部材のアーチ状支持表面に一致するベルトのシーム両側の領域にわたる巻き付け角度は、約１０°〜約１８０°の間が好ましい。チューブ９０および９２は、金属、プラスチック、および複合材等の任意の適当な材料から構成することができる。図５に示す概略構造では、加熱要素（図示せず）が円筒形の支持チューブ９０のすぐ上方に位置し、シーム応力を解放する熱処理用の熱エネルギを供給する。先行技術のシーム熱処理で用いられる加熱手段は、通常、熱気衝突源、熱線フィラメントまたは石英管を含むトースタ型ヒータであること、直接熱にさらされるシーム長領域が大きいこと、かつシームの下のベルト支持部材が質量をもつことのために、シーム領域がシーム応力解放温度に達するには長時間必要で、かつシーム領域およびベルト支持部材の冷却にも長時間必要である。その上、先行技術のシーム熱処理に使用される一般的な熱源は、加熱／冷却サイクルを完了するのに数分間必要な広帯域の赤外線放射熱を発する。これらの先行技術のアプローチは、円筒形の支持部材を加熱するので、加熱後のベルトの冷却速度を遅くする。さらに、熱源がレーザの場合、レーザの種類は多岐にわたり、適さないものや、性能の悪いものが含まれる。例として、二倍波レーザ、アルゴンレーザ、アルゴン／クリプトンレーザ、ネオンレーザ、ヘリウムネオンレーザ、キセノンレーザ及びクリプトンレーザ等の希ガスレーザ、また一酸化炭素レーザ、二酸化炭素レーザ、カドミウムイオンレーザ、亜鉛イオンレーザ、水銀イオンレーザ及びセレンイオンレーザ等の金属イオンレーザ、また鉛化合物レーザ、また銅蒸気レーザ及び金蒸気レーザ等の金属蒸気レーザ、窒素レーザ、ルビーレーザ、ナトリウムレーザ、ネオジムガラスレーザ、ネオジムＹＡＧレーザ、ＫＴＰレーザ、Rhodamine 640、Kitom Red 620、またはRhodamine 590 Dye等の色素レーザ、ならびにドーピングしたファイバレーザ等、がある。異なるレーザは非常に異なる結果を生じる。このため、例えば５３２ナノメートル波長の緑色レーザを使用する場合は、所望するシーム応力の解放は得られず、作像部材の退色が観察される。同様に、波長１．０６ナノメートルのネオジムＹＡＧレーザを使用する場合は、吸収される放射エネルギが材料の摩耗を引き起こし、ひいてはシームの非常に重要な物理的完全性を劣化させるため、得られる応力解放は不十分である。希ガスハロゲン化物を用いるエキシマレーザ等の他のレーザは紫外線放射を発するが、これはシーム応力の解放を行うための熱エネルギをまったく与えず、材料を励起状態にさせてポリマー鎖を分裂させシーム材を気化させてしまうため、シーム処理用には不適当であるとされる。アルゴンレーザは波長４００ナノメートル〜５００ナノメートルの放射線を発する。
【００３７】
上記とはまったく異なり、図６に示す本発明の方法は、作像部材ベルト１０のシームが中空の支持チューブ９０のほぼ１２時方向の位置にある間に、封入型二酸化炭素レーザ１０３を用いてシーム３０を跨ぐ小さなほぼ円形のスポットだけを局所的に加熱する。ベルトに張りをもたせるおもし用シリンダ９２（図５参照）の代わりに、中空の支持チューブ９０の両側に狭いスロット１０４（例えば幅約０．０６インチ（１．５ミリメートル））を用いて、ベルト１０をチューブ９０のアーチ状の表面に対して支持する。スロット１０４間は約１８０°離れており、チューブ９０のそれぞれの側に沿って延びる。チューブ９０の一方端は封止されており（図示せず）、他方端はバルブつきの可とう性のあるホース等の適当な装置（図示せず）によって任意の適当な真空源に接続される。ベルト１０が手動または任意の適当な従来のロボット装置によってチューブ９０上に設置されると、可とう性のあるホース上の最初は真空源に対して閉じているバルブが開かれ、ベルト１０はチューブ９０の上部アーチ状半円形表面へ吸引され、チューブ９０の該上部半円形表面のまわりにベルト１０がほぼ１８０°にわたって巻き付けられる。支持チューブ９０の開端部を閉じて確実に真空を形成するには、プラグ、シール、またはエンドキャップ等を用いることができる。必要ならば、スロット１０４の代わり、またはこれに加えて、任意の適当な形状（丸型、楕円型、正方形等）の複数の穴を用いてもよい。スロットおよび穴の大きさは、加熱および冷却工程中にベルトが変形しないように十分小さくなければならない。吸引が行われたときのベルトの耐変形性は、使用されるベルトのビーム強度によって異なり、これはベルト中の各層の材料および厚さに依存する。封入型二酸化炭素レーザ１０３は波長約１０．４マイクロメートル〜約１１．２マイクロメートルの狭ガウス分布をもつ光線を発する。封入型二酸化炭素レーザ１０３から発せられるピーク放射エネルギ波長は、約１０．６４マイクロメートルである。パルス列の供給により放射吸収相互作用および工程全体に対する追加制御が行われるため、一般に連続波照射よりもパルス型放射が好ましい。これにより層材料の加熱および損傷程度の制御性が向上する。出力密度約０．０１ワット／平方ミリメートル〜約０．７１ワット／平方ミリメートル、パルス持続時間約３０マイクロ秒〜約１５０マイクロ秒、周波数範囲約５０ヘルツ〜約２００ヘルツ、という組み合わせによって、熱処理時にシーム成分の溶解、気化、または割れを生じることなく、満足のいくシーム応力解放の熱処理結果が得られる。使用される上記の組み合わせは、加熱される材料および相対横断速度（relative rate of traverse）によって異なる。封入型二酸化炭素（ＣＯ₂）レーザは市場で入手可能である。市場で入手可能な高出力封入型二酸化炭素レーザ熱源の一般的なものとしては、Coherent, Inc社製のModel Diamond 64封入型二酸化炭素レーザがあり、これは対向する光反射面をもつ一対の離れた電極平面を含むスラブレーザである。電極は光が反射面と垂直な面に案内されるような間隔に配置される。これに対して、光反射面と平行な面中の光は自由空間中で伝ぱんでき、共振器によってのみ閉じこめられる。好適には、レーザ発生媒体は比率３：１：１のヘリウム、窒素、および二酸化炭素に５％のキセノンを加えた標準的なレーザ発生用ＣＯ₂混合物である。気体は５０〜１１０トル、好ましくは約８０トル程度に維持される。気体は電極間に高周波発生器を接続して電気的に励起される。一般的な封入型二酸化炭素レーザの例は、米国特許第５，１２３，０２８号に記載されている。この封入型二酸化炭素レーザは１５０ワットの容量をもつが、本発明のシーム熱処理方法用として約６ワット等の低出力しか与えないように調整される。直線偏光をもつレーザビームを円偏光をもつビームに変換するには位相シフトミラーを使用することができる。円偏光されたビームを得るためには、位相シフトミラーを入射角４５°に位置決めし、レーザベースに平行な偏光面をもつレーザビーム出力が入射面に対して４５°回転させられる。得られる円偏光されたビームは画像レンズによってシーム外表面上の希望の大きさの小スポットに集められる。画像レンズには焦点距離６３．５ミリメートル（２．５インチ）のMelles Griot セレン化亜鉛集光レンズを使用できる。本発明の方法では、二酸化炭素レーザ１０３からのすべての放射エネルギスポット光がシームおよびベルト１０のシーム１０にすぐ隣接する領域に当たり、ベルト１０が円筒形支持チューブ９０とともにレーザ熱源の下を横切ると、瞬時の加熱と迅速な冷却が行われる。
【００３８】
一般に、レーザから発せられる生レーザビームの断面は円形である。レーザから発せられる生ビームの直径はビーム全長に沿って通常は一定である。二酸化炭素レーザからの熱エネルギ放射はベルトのシームに入射し、レーザからの熱エネルギ放射はシームを横切る間にシームを跨ぐスポットを形成する。シーム表面上のスポットの幅は、シームの仮想中心線に垂直方向に測定した場合、好適には約３ミリメートル〜約２５ミリメートルである。例えば、Coherent, Inc.社製のModel Diamond 64封入型二酸化炭素レーザは、直径約６ミリメートルの円形生ビームを発する。この生レーザはベルトシーム上で直径約６ミリメートルのスポットを形成する。希望により、発せられた生レーザビームを金属テンプレート等の任意の適当な装置を用いてマスキングすることによって、シーム外表面に当たる熱エネルギの６ミリメートルスポットサイズを減じて熱にさらされるシーム面積を小さくし、シームの仮想中心線と垂直方向に測定して３ミリメートル〜６ミリメートルの熱スポットとなるようにしてもよい。テンプレートはスポットの形状を楕円形、正方形、および四角形等の任意の適当かつ所望の形状に変換できるが、円形スポットが好ましい。さらに、例えばレーザビームの直径が約６ミリメートルで、ベルトシーム表面上にもっと大きな熱スポットを希望する場合は、セレン化亜鉛レンズ等の任意の適当な装置をレーザビーム源とベルトシームとの間に用いて、レーザビームの焦点をぼかすことができる。こうして、レーザビーム源とレンズとベルトシームとの間の相対距離を変えることによって、６ミリメートル直径のレーザビームの焦点をぼかして、約６ミリメートルより大きな直径、好ましくはシームの仮想中心線と垂直方向に測定して直径約２５ミリメートル未満のスポットを形成し、より広いシーム面積の応力解放処理を行うことができる。マスクを用いて生レーザビームまたは焦点をぼかしたビームの形状を変えて丸型以外の形状のスポットを形成する場合、シームに跨がる好適なスポットサイズは、シームの仮想中心線と垂直方向に測定して約３ミリメートル〜約２５ミリメートルの間である。二酸化炭素レーザは直径が一定の生ビームを発するので、意図するシーム熱処理スポットの大きさが生レーザビームの直径と同じ場合やマスキングテンプレートを用いて生レーザビームの直径より小さくする場合は、作像ベルトのシーム表面からレーザまでの物理的距離は本発明の熱処理方法にとっては重要ではない。二酸化炭素レーザスポットは、作像部材ベルトの作像層中でシーム領域の上部に位置する小さな局所的領域だけの温度をほぼ瞬間的にガラス遷移温度（Ｔｇ）より上まで上昇させる。一般に、電子写真用作像層コーティング用に使用される薄膜形成ポリマーのＴｇは、大半の作像ベルト装置の動作条件に合致するように最低約４５℃である。好適には、シーム応力の十分な解放のために、熱処理は作像層のＴｇからＴｇの約２５℃上の温度の間で行われる。これにより熱処理中のシーム成分の溶解、気化、または割れを回避できる。
【００３９】
二酸化炭素レーザ１０３は、その容積と重量のためにベルトシームの処理の間は好適には静止している。従ってベルト１０およびシーム３０を保持するチューブ９０が、手動または任意の適当な水平往復可能なキャリッジシステム（図示せず）等によって自動で、二酸化炭素レーザ１０３の下をほぼ連続的または増分的に移動する。または、ベルト１０およびシーム３０を保持するチューブ９０を静止状態に保ち、二酸化炭素レーザ１０３を手動または任意の適当な水平往復可能なキャリッジシステム（図示せず）等によって自動で、ほぼ連続的または増分的に移動させてもよい。水平往復可能なキャリッジシステムは、親ねじとモータとの組み合わせ、またはベルトもしくはチェーン駆動スライド系等の任意の適当な装置で駆動できる。適当な水平往復可能なキャリッジ、親ねじ、およびモータの組み合わせは、図７および図８、ならびに図３に図示した溶接システムに示される。従って、例えば図６に示す熱源１０３を、図３に示す超音波溶接装置３６の代わりに図３の水平往復キャリッジ５４に設置したものとすることができる。逆に、円筒形の支持部材およびベルトを、図３の超音波溶接装置３６の代わりに図３の水平往復キャリッジ５４に設置してもよい。同様の適当な水平往復可能キャリッジ、親ねじ、およびモータの組み合わせは米国特許第４，８３８，９６４号に記載がある。希望により、熱源と支持部材のついたベルトとの両方を同時に移動させて、互いに相対的に移動するようにしてもよい。好適には、熱源１０３は毎秒約１インチ（２．５４センチメートル）〜約５インチ（１２．７センチメートル）の速度で、ベルトの幅を直線的に横切って、シーム３０全長の上を移動する。
【００４０】
斜めのシームをもつ可とう性のある作像部材ベルトの熱処理を行うには、熱源がベルト幅全体を横切るときに正確にシームをなぞるように熱源を設定しうる。しかしベルトを持ち上げて調整して、ベルト取り付け後に円筒形の支持チューブの頂部に沿って斜めにならずに位置するようにするのが好ましい。
【００４１】
図７および図８には、ほぼ水平に往復するキャリッジ１１０を示す。キャリッジ１１０の下半分の一方側は一対のピローブロック１１２から懸架され、このピローブロック１１２は水平バー１１４上をスライドする。キャリッジ１１０の他方側は、水平バー１１８の外表面上を転がる一対のカムフォロワ１１６から懸架される。回転可能な親ねじ１２０は水平往復キャリッジ１１０をキャリッジ１１０に固定されたボールねじ１２２を介して駆動する。水平バー１１４および１１８、ならびに親ねじ１２０は、各端部でフレームアセンブリ１２４によって固定される。親ねじ１２０は、やはりフレームアセンブリ１２４で支持される電気モータ１２６で駆動されるベルトによって回転する。
【００４２】
キャリッジ１１０の一方端の壁１２８は、片持ち式の中空支持チューブ９０の一方端を支持する。ベルト１０は、真空スリット１０４（図６参照）からの吸引によってチューブ９０のアーチ状の半円形表面上部と密に接触した状態で保持される。取り付け具１３６および可とう性のあるホース１３８によって中空チューブ９０を介して真空が形成される。可とう性のあるホース１３８は、任意の適当な手動または電気的に活性化可能なバルブ（図示せず）を介して、真空タンクまたは真空バルブ（図示せず）等の任意の適当な真空源に接続される。希望により、チューブ９０の片持ち端部の頂部にピンストップ（図示せず）を設置して、真空源へのバルブを開く前にベルト１０のチューブ９０上への取り付けを補助してもよい。往復キャリッジ１１０の水平移動は、電気モータ１２６を駆動して親ねじ１２０を駆動し、親ねじ１２０が水平往復キャリッジ１１０、チューブ９０、ベルト１０、およびシーム３０を静止レーザ１０３の下で移動させることによって完了する。ベルト１０のシーム領域中の応力を下げるには、通常は、往復キャリッジ１１０、チューブ９０、ベルト１０、およびシーム３０を静止レーザ１０３の下を１回通過させるだけで十分である。熱処理後、電気モータ１２６が逆回転して水平往復キャリッジ１１０を開始位置まで戻す。Allen Bradley Programmable Controller, Model No. 2/05またはModel No. 2/17等の適当なプログラマブルコントローラ（図示せず）からの信号に応答して、電気モータ１２６を適当な回路を介して電源と接続、切断、または逆転させるには、従来の電気スイッチ方式が使用される。希望により、支持チューブ９０の自由端は、ベルト処理のどの段階においても移動を最小限にするために任意の適当なメカニズムによって支持されてもよい。例えば、ベルト１０を部材９０上へ設置した後に支持チューブ９０の端部を支持するのにピンを用いてもよい。ピンの用法については例えば米国特許第４，８３８，９６４号に記載がある。
【００４３】
シーム３０表面上に集められた高密度の赤外線スポットは、作像層のシーム上部に位置する小さい局所的領域とベルトのシームにすぐ隣接した領域との温度を、ほぼ瞬時にガラス遷移温度より上に上昇させるので、シーム領域下の支持チューブ９０の温度はほとんど影響をうけないままとなり、加熱後、熱処理されたシームはより迅速に冷却される。ごく小さな領域の瞬間的なシーム加熱、熱源によるシームの横断、および迅速な冷却は、熱源がベルト幅全体を横切る間に、裏面支持シリンダ９０の大部分が熱いシームスポットを周囲の室温まで迅速に冷却する熱シンクとして機能できるようにする重要な特徴である。この迅速なシーム加熱／冷却の組み合わせを用いれば、シーム応力解放熱処理の動作サイクル時間は、電子写真用作像ベルト製品のベルト幅によって異なるが、数秒内に完了する。このように処理サイクル時間が非常に短いことは、ベルト製造／仕上げスループットに悪影響をおよぼすことなく、高速超音波シーム溶接動作と同期して大量生産方法および機能に組み入れることができるため、極めて重要である。さらに、本発明の方法は、熱によるベルト周辺部の縮みおよび局所的シーム領域の反り、ならびに一般には先行技術の溶接シームベルトに関連したシーム近傍の作像ゾーン前縁および後縁におけるリップルの形成を効果的に抑制する。
【００４４】
シームがベルトの平行辺に対して垂直に延在するベルトでは、移動するシーム３０のパスを、シーム３０の全長が処理されるまで二酸化炭素レーザ１０３のビーム下で正確に軌道をすすむように簡単に移動させることができる。シーム３０全長は裏面支持チューブ９０の頂部（１２時方向）に位置する。しかし、シームがベルトの平行辺に垂直でない傾斜シームベルトでは、ベルトの平行辺が支持シリンダ９０の軸に垂直に配置されている場合、通常は、シーム長の中間点だけが裏面支持シリンダ９０の頂部（１２時方向）に位置する。従って、シーム３０の全長がシームの熱処理前に裏面支持チューブ９０の頂部にちょうど沿って位置するようにベルトの端縁を移動させるのが好ましい。
【００４５】
本発明のシーム応力解放熱処理方法は、高速処理を意図したものである。上記および以下の実施例で説明する可とう性のある電子写真用作像ベルト１０の処理は、電子写真用作像ベルトの短い部分を、断面がほぼ半円形であって、その中間にシームが位置する状態でベルト幅を横切る仮想軸をもつような弧に曲げるステップを含む。希望する弧を形成するには、可とう性のある電子写真用作像ベルト１０を細長い支持部材のアーチ状の表面で、かつ曲率半径約９．５ミリメートル〜約５０ミリメートルの少なくともほぼ半円形の断面をもつ表面上に配置することによってうまく行うことができる。細長い支持部材は、単に固体または中空のチューブまたはバーでもよい。ベルト１０はアーチ状の表面への接触が必要なだけなので、細長い支持部材の残りの表面は他の任意の形状をとりうる。例えば、断面が矩形のバーの隣あう２隅を丸めて、一方端からみるとバーの半分は角のない半円形の断面をしており、残り半分は本来の２つの９０°の角をもつような形状にしてもよい。
【００４６】
希望により、支持部材自体の中、または加熱源に隣接して、またはこの両方の位置に温度センサを設置して、支持部材の過度の加熱を避けながら、シーム領域の温度をホトレセプタの電荷運搬層等の上層コーティング中の熱可塑性ポリマーのガラス遷移温度より上に上げるのに十分な熱エネルギが確実に与えられるようにしてもよい。
【００４７】
電荷運搬化合物を溶解または分子分散させたポリカーボネートを含み、電荷運搬層の厚さが約２４マイクロメートルである可とう性のあるホトレセプタベルトの熱処理用の一般的な温度範囲は、約１８０°Ｆ（８２℃）〜約２０６°Ｆ（９７℃）である。熱処理後のシームの冷却は、大部分の熱を支持部材で吸収することにより大気中で行うことができる。支持チューブ中に冷却水を入れたり、材料に冷気を吹きかけたりする等の他の冷却方法を用いてもよい。一般に、本発明の方法を用いれば、幅約２０センチメートル〜約６０センチメートルのベルトではシームの横断、加熱、および冷却を約３〜１５秒で完了することができる。
【００４８】
このように、本発明の方法および装置は、ベルト支持モジュールのローラ上で力学的に曲げている間のシーム曲げ応力を、作像サイクル中に除去できる。このシーム中の応力の解放は、ベルトがベルトモジュール支持ローラ上で循環される間に溶接シーム領域での早期シーム割れや剥離を防止する。重要なことは、本発明の熱処理後は、作像システムのローラサポート間で任意の直線状の平らな走程で循環する際にシーム領域が圧縮下にあるときに、問題となるような割れがまったく観察されないということである。
【００４９】
【実施例】
［実施例１］
厚さ３ミル（７６．２マイクロメートル）のチタンコーティングされた双軸配向の熱可塑性ポリエステル（ICI Americas Inc.社製のMelinex）基板を準備し、そこにグラビアアプリケータを用いて、重量で３−アミノプロピルトリエトキシシラン５０単位と、蒸留水５０．２単位と、酢酸１５単位と、２００プルーフの変性アルコール６８４．８単位と、ヘプタン２００単位とを含む溶液を塗布して、電子写真用作像部材ウェブを調製した。この層を強制エアオーブンで最大温度２９０°Ｆ（１４３．３℃）で乾燥させた。得られたブロッキング層の乾燥時の厚さは０．０５マイクロメートルであった。
【００５０】
その後、ブロッキング層に、体積比７０：３０のテトラヒドロフラン／シクロヘキサノンの混合物中に、溶液総重量に対して５重量％のポリエステル接着剤（Morton International, Inc.社製のMor-Ester 49,000）を含むウェットコーティングを塗布して、中間接着層（adhesive interface layer）を調製した。この中間接着層を強制エアオーブン中で最大温度２７５°Ｆ（１３５℃）で乾燥させた。得られた中間接着層の乾燥時の厚さは０．０７マイクロメートルであった。
【００５１】
その後、中間接着層を、体積比７．５％の三方晶セレンと、２５％のＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−バイフェニル−４，４’−ジアミンと、６７．５％のポリビニルカルバゾールとを含む感光層でコーティングした。この感光層は、１６０グラムのポリビニルカルバゾールと２，８００ｍｌの体積比１：１のテトラヒドロフランとトルエンとの混合物とを、４００ｏｚの褐色びんに入れて調製した。この溶液に、１６０ｇの三方晶セレンと２０，０００ｇの直径１／８インチ（３．２ミリメートル）のステンレス鋼ショットとを加えた。この混合物を７２〜９６時間ボールミルにかけた。その後、得られたスラリーの５００ｍｇを、７５０ｍｌの体積比１：１のテトラヒドロフラン／トルエンに溶解させた３６ｇのポリビニルカルバゾールと、２０ｇのＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−バイフェニル−４，４’−ジアミンとの溶液に加えた。その後、このスラリーを１０分間シェーカーにかけた。その後、得られたスラリーを押出しコーティングで中間接着層に接合して、濡れた状態の厚さ０．５ミル（１２．７マイクロメートル）の層を形成した。ただし、ブロッキング層と接着層とをもつコーティングウェブの一方の辺に沿う約３ミリメートル幅の片（ストリップ）は、後に塗布される接地ストリップ層による適切な電気的接触を容易にするために、故意にいかなる感光層によってもコーティングされないままにした。この感光層を強制エアオーブン中で最大温度約２８０°Ｆ（１３８℃）で乾燥させて、乾燥時の厚さ２．０マイクロメートルの感光層を形成した。
【００５２】
こうしてコーティングされた作像部材ウェブは、コーティング材料の同時押出しによって、電荷運搬層および接地ストリップ層で同時にオーバーコートされた。電荷運搬層の調製は、褐色のガラスびんの中へ、重量比１：１でＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−バイフェニル−４，４’−ジアミンと、Farbensabricken Bayer A.G.社製の分子量約１２０，０００のポリカーボネート樹脂であるMakrolon 5705とを入れて行った。出来上がった混合物を塩化メチレン中で溶解して１５重量％の固体を得た。この溶液を押出しによって感光層上に塗布して、乾燥時の厚さが２４マイクロメートルのコーティングを形成した。
【００５３】
感光層でコーティングされなかった幅約３ミリメートルの接着層のストリップは、同時押出し工程中に接地ストリップ層でコーティングされた。接地ストリップ層コーティング混合物は、箱入り大型ガラスびん容器中で、２３．８１ｇのポリカーボネート樹脂（Bayer A.G.社製の総固体重量７．８７％のMakrolon 5705）と、３３２ｇの塩化メチレンとを混合して調製した。この容器を密にカバーして、ポリカーボネートが塩化メチレンに溶解するまで約２４時間ロールミルにかけた。得られた溶液を、分散体の過熱および溶剤の消失を防ぐために水冷二重容器中で分散させた高せん断力ブレードを補助として、重量で９．４１％の黒鉛と、２．８７％のエチルセルロースと、８７．７％の溶剤（Acheson Colloids Company社製のAcheson Graphite分散体RW22790）とからなる約９３．８９ｇの黒鉛分散体（固体重量比１２．３％）と１５〜３０分間混合した。得られた分散体をろ過し、塩化メチレンの補助により粘度の調整が行われた。この接地ストリップ層コーティング混合物は、その後、電荷運搬層とともに押し出しにより電子写真用作像部材に塗布され、乾燥時の厚さ約１４マイクロメートルの導電接地ストリップ層を形成した。
【００５４】
上記の層をすべて含む作像部材ウェブを、その後、強制エアオーブン中で２４０Ｆ°（１１６℃）の最大温度ゾーンを通過させて、電荷運搬層および接地ストリップの両方を同時に乾燥させた。
【００５５】
８８．２ｇのポリカーボネート樹脂（Goodyear Tire and Rubber Company社製のMakrolon 5705）と、９００．７ｇの塩化メチレンとを箱入り大型ガラスびん容器中で混合して固体含有率８．９％のコーティング溶液を形成して、反り防止コーティングを調製した。容器を密にカバーし、ポリカーボネートおよびポリエステルが塩化メチレンに溶解するまで約２４時間ロールミルにかけた。得られた溶液中に高せん断力分散を用いて４．５ｇのシラン処理した微晶質シリカを分散させて、反り防止コーティング溶液を形成した。この反り防止コーティング溶液を、押出しコーティングによって電子写真用作像部材ウェブの裏面（感光層および電荷運搬層の反対側）に塗布し、強制エアオーブン中で最大温度２２０°Ｆ（１０４℃）で乾燥させて、厚さ１３．５マイクロメートルの乾燥コーティング層を形成した。
【００５６】
［実施例２］
実施例１の幅３５３ミリメートルの電子写真作像部材ウェブを、長さがちょうど５５９．５ミリメートルの４枚の矩形シートに切断した。各作像部材の対向する端部同士を１ミリメートル重ね合わせて、４０Ｋｈｚのホーン周波数を用いて超音波エネルギシーム溶接方法によって接合し、４本のシームつき電子写真用作像部材ベルトを形成した。このシームつきベルト３本にシーム応力解放熱処理を加え、残り１本の未処理ベルトは対照用として用いる。
【００５７】
［比較例］
実施例２で説明した溶接した電子写真用作像部材ベルト１本を、直径２インチ（５．０８センチメートル）、壁厚約１／４インチ（６．３５ミリメートル）、かつ陽極処理を施した外表面をもつ、水平に配置したアルミニウム製の円筒形の裏面支持チューブ上に、溶接シームが円筒形の裏面支持チューブの頂部（つまり１２時方向の位置）の真上に位置する状態で懸架した。円筒形の裏面支持チューブと同一の別のアルミニウム製の円筒形チューブをぶら下がっているベルトの輪の内側に通して、図５に示すように溶接シーム部が円筒形の裏面支持チューブの上部アーチ状外表面に確実に一致し、かつシーム領域の巻き付け角１８０°を形成するように、該チューブが輪の底部にぶら下がるようにした。シーム領域の温度は、先行技術の熱処理方法を表す熱気衝突技術を用いて、電荷運搬層のガラス遷移温度（Ｔｇ）より８℃上の約９０℃まで上昇させた。
【００５８】
赤外線監視カメラによる観察では、このシーム熱処理方法では、シーム領域中の電荷運搬層を軟化させてシーム応力の解放を行うのに望まれるシーム領域温度に達するのに１分以上必要とした。与えられた熱エネルギは円筒形の裏面支持チューブ中にも伝導されるため、加熱されたシーム領域のシームが周囲の室温に戻るには約１．５分の冷却時間が必要であった。また、先行技術のシーム熱処理方法は、複数のベルトに連続して行うと、周囲の室温を大幅に上昇させうることもわかった。
【００５９】
熱処理を受けたシーム領域は、シームの両側にまたがって約２インチの幅をもち（つまりシーム中心線から各１インチ垂直に延び）、かつ作像部材のかなりの反りを示す（つまり平らな台の上に置かれたベルトシームの一方側からシーム領域を見ると、処理後のシーム領域は円筒形の裏面支持チューブの湾曲に沿った著しいカーブを示す）ことがわかった。
【００６０】
［実施例３］
実施例２の２番目のシームつき電子写真用作像部材ベルトを裏面支持シリンダ上に設置して、上記比較例で説明した手順に従うシーム熱処理を行った。ただし熱源は封止型二酸化炭素レーザ熱源（Coherent, Inc.社製のModel Diamond 64）を使用した。処理では図６の概略図と同様の構造を用いた。この二酸化炭素レーザ熱源は１５０ワットの電力容量をもつが、本発明の熱処理のためにエネルギ出力わずか５ワットの直径６ミリメートルの生レーザビームスポットのエネルギを与えるように調整した。赤外線検知カメラを用いて、レーザの周波数１５０ヘルツ、パルス持続時間５０マイクロ秒、シーム横断速度毎秒２インチ（つまり毎秒５．０８センチメートル）に調整して、シーム処理領域の温度がシーム領域中の電荷運搬層を軟化させてシーム応力を解放するのに十分な温度である９０℃になるようにした。温度があまり高くないため、過度の電荷搬送層の流出、各層の燃焼、および支持チューブの過熱等のうち少なくともいずれかの問題を生じた。作像部材ベルトのシーム領域は、壁厚１／４インチ（６．４ミリメートル）の陽極処理を施したアルミニウム製の水平移動可能な片持ち式中空チューブ上に、シームがチューブ上でチューブの軸と平行に１２時方向にくるように配置した。チューブは一対のスロットを含み、一方のスロットは９時方向、他方のスロットは３時方向に配置した。各スロットは作像ベルト幅の長さに沿って幅２ミリメートルで延びた。チューブの自由端はキャップで封をされ、支持されている端部はバルブを経て真空源へ続く可とう性のあるホースに接続される。真空源は圧力約４０ミリメートルＨｇで維持された。シーム領域中のベルトは、真空源へのバルブを開けたときにシーム領域がチューブ上面の形状に沿うように、チューブ上面に対して押さえられた。
【００６１】
熱源は、主たる放射波長１０．６４マイクロメートル、かつシーム領域上に入射する直径約６ミリメートルのほぼ円形のレーザスポットを発して、作像部材ベルトの全幅およびシーム全長が熱源下を移動する際に、瞬時にシームを加熱し、その後迅速に冷却する。毎秒約２インチ（５センチメートル）のシーム横断速度では、シーム応力解放熱処理の全工程は約７秒で完了し、得られる６ミリメートル幅の処理後のシーム領域は、比較例で示した先行技術のシーム処理方法で観察されるようなシーム領域の反りは示さなかった。
【００６２】
［実施例４］
実施例２の３番目のシームつき電子写真用作像ベルトに、実施例３で説明した手順に従って、同じ二酸化炭素レーザによるシーム熱処理を施した。ただし、セレン化亜鉛レンズを用いてレーザビームの焦点をぼかし、シーム領域上に直径１５ミリメートルの入射レーザスポットを形成して熱処理方法を実行した。使用したレーザ周波数は１５０ヘルツ、パルス持続時間は１１５マイクロ秒、静止スポットと円筒形のベルト支持部材とともに移動するシーム領域との相対横断速度は、毎秒２インチ（つまり毎秒５．０８センチメートル）であった。
【００６３】
［実施例５］
実施例２、比較例、実施例３、および実施例４で例示した対照用電子写真作像部材ベルト、先行技術の電子写真作像部材ベルト、および本発明の電子写真作像部材ベルトを、直径２５．２４ミリメートルのドライブローラ、直径２５．２４ミリメートルのストリッパローラ、および１インチあたり１．１ポンドのベルト張力をかける直径２９．４８ミリメートルの引張りローラを有する電子写真装置中で力学的に循環させて印刷テストを行った。ベルト循環速度は毎分６５プリントに設定した。
【００６４】
実施例２の対照用の熱処理していないベルトを循環させて、早期シーム割れ／剥離問題のためテストを終了させなければならなかったため、約５６，０００プリントだけテストした。
【００６５】
幅２．５インチ（６．２５センチメートル）の熱処理したシームをもつ比較例の先行技術のベルトは、まったくシーム破損の兆候なく２５０，０００プリント分だけ循環されたが、わずか４０プリント後に熱処理領域に隣接した作像ゾーンにおいてピーク間高さが５００マイクロメートル、周期性約３５ミリメートルのリップルの出現が観察された。これらのリップルは電子写真作像中にコピーのプリントアウト不良を生じた。さらに、シーム熱処理領域中の大きな反りは０．５ミリメートルの表面こぶ（ハンプ）を形成し、これがクリーニングブレードの動作に作用してブレードのクリーニング効率に影響をおよぼした。寸法上の完全性を測定したところ、比較例のシーム熱処理方法では０．０５％のベルト周辺部の縮みが生じたことがわかった。
【００６６】
上記と同じベルト循環手順を本発明のベルト（実施例３および４の作像部材）を用いて繰り返すと、レーザ処理した各ベルトで２５０，０００プリント後もシームの破損は観察されなかった。ただし、先行技術のシーム熱処理と明らかに異なり、本発明のシーム応力解放熱処理方法は、反りによるベルトシーム領域の表面隆起を示さなかった。さらに、本発明のベルトは作像ゾーンに認識可能なリップルは現れなかった。また、本発明のベルトでは、ベルト処理によるベルト周辺部の縮みは無視できる程度であった。
【００６７】
上記のことから、本発明のシーム応力解放熱処理はシームの割れ／剥離問題を解決し、処理サイクル時間が非常に短く、シーム領域の熱による反りの問題がなく、シーム熱処理領域に隣接した作像ゾーン中のリップルの出現を防止し、寸法が安定した作像部材ベルトを作製する。これらの結果から、本発明の方法は先行技術のシーム熱処理方法よりも明らかに優れていることが証明される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電子写真作像材料からなる対向面が重なり合った可とう性のある積層型シートの断面図である。
【図２】 図１のシートから形成した可とう性のある積層型シームつき電子写真作像ベルトの超音波シーム溶接後の断面図である。
【図３】 超音波溶接装置の概略立面図である。
【図４】 シーム割れおよび剥離のために破損した、可とう性のある積層型電子写真作像ベルトの断面図である。
【図５】 ベルトのシームが円筒形チューブの上に位置し、ベルトは先行技術の処理方法に従ってシーム熱処理用に第２の円筒形チューブの重量で引っ張られている様子を示す、可とう性のあるシームつき電子写真作像ベルトの等角投影概略図である。
【図６】 本発明のシーム応力解放工程中に、シームが細長い支持部材のアーチ状の表面上に位置し、かつ該表面上に保持される様子を示す、可とう性のあるシームつき電子写真作像部材の等角投影図である。
【図７】 溶接したベルトシームを二酸化炭素レーザと平行かつ間隔を空けて保持するキャリッジの概略断面図である。
【図８】 図７に示すキャリッジの一部概略平面図である。
【符号の説明】
１０ シームつき作像部材ベルトを構成する可とう性のある部材、９０ 支持チューブ、１０３ 二酸化炭素レーザ。

Claims (3)

1. 可とう性部材を接合して形成される静電複写用作像部材ベルトの処理方法であって、
   熱可塑性ポリマーマトリクスを含む少なくとも一つの層を含み、２本の平行な一方の側端縁から他方の側端縁へ渡る接合部を有する作像部材ベルトを提供するステップと、
   断面に少なくとも実質的に半円形の部分を含むアーチ状の支持表面であり、その曲率半径が実質的に９．５ミリメートルから５０ミリメートルの範囲の値である支持表面と質量部分とを有する細長い支持部材を提供するステップと、
   前記作像部材ベルトの前記接合部の両側に隣接する領域が前記支持部材のアーチ状の前記支持表面に沿った状態で、前記接合部を当該支持表面上に支持するステップと、
   二酸化炭素レーザから発射された実質的に１０．４μｍから１１．２μｍの幅に含まれる狭いガウス波長分布をもつ熱エネルギ放射を用いて、前記接合部に跨り前記接合部の仮想中心線を中心とし実質的に３ミリメートルから２５ミリメートルの大きさのスポットを形成し、当該スポットで前記作像部材ベルトの一方の側端縁から他方の側端縁まで前記接合部を走査するステップと、
   前記作像部材ベルトの前記接合部の両側に隣接する領域が前記支持部材のアーチ状の前記支持表面に沿って位置している間に、前記接合部から前記支持部材の前記質量部分へ熱を伝導して、前記熱可塑性ポリマーマトリクスのガラス遷移温度より低い温度まで前記接合部を急速に冷却するステップと、
   を含む静電複写用作像部材ベルトの処理方法。
2. 請求項１に記載の静電複写用作像部材ベルトの処理方法であって、
   前記作像部材ベルトの前記接合部の両側に隣接する領域が実質的に１０°から１８０°の巻き付き角度で前記支持部材のアーチ状の支持表面に沿って配置された状態で、前記接合部を前記アーチ状の表面上に支持するステップを含む静電複写用作像部材ベルトの処理方法。
3. 請求項１記載の静電複写用作像部材ベルトの処理方法であって、
   加熱を行う前記スポット直下に置かれる前記接合部及び当該接合部の両側に隣接する前記作像部材ベルトの領域中の前記熱可塑性ポリマーマトリクスを、当該ポリマーマトリクスのガラス遷移温度と当該ガラス遷移温度より実質的に２５℃高い温度との間の温度に、実質的に瞬時に加熱するステップを含む静電複写用作像部材ベルトの処理方法。

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