JP4018833B2 - 静電複写用作像部材ベルトの処理方法及び静電複写用作像部材ベルトの処理装置 - 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】
一般的な可とう性のある静電複写用作像ベルト部材には、電子写真作像システムの光受容体（ホトレセプタ）、電子写真作像システムのイオノグラフィ用作像部材（ionographic imaging member）等の電気受容体（electroreceptor）、および電子写真や写真電送作像システムでトナー像の転写を行う中間転写ベルト等がある。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。
【０００３】
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ホトレセプタから構成される。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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とびだすはね（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）。
【０００８】
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。
【０００９】
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、ならびにコピー機、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。
【００１０】
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。
【００１１】
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より低い温度まで冷却するステップと、を含む。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
【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。なお、本段落の以下の記載及び００１５段落の記載は、補正前の特許請求の範囲に対応したものであり、補正後の特許請求の範囲においても参考となるものである。本発明の方法は、熱可塑性ポリマーマトリクスを含む少なくとも一つの作像層とベルト側部の一方の縁から他方の縁へ延びるシームとを含み、シームはベルトのシーム両側に隣接する領域とベルト両側の露出した表面とを有する作像ベルトを提供するステップと、ベルトのシームおよびシーム両側に隣接する領域を、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に維持している間に、ベルトをシームから間隔をあけて設置した少なくとも１つの真空保持装置で支持するステップと、ベルトのシームおよびシーム両側に隣接する領域中の作像層の熱可塑性ポリマーマトリクスの温度を、前記作像部材ベルトを支持する部材（支持部材）を大幅に加熱することなく、熱可塑性ポリマーマトリクスの少なくともガラス遷移温度（Ｔｇ）まで加熱するステップと、シームおよびベルト両側の露出した表面および領域を気体と接触させて、ベルトのシーム両側に隣接する領域をアーチ状に維持している間に、シームおよびベルト両側の領域の温度を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急速に冷却するステップと、を含む。
【００１５】
本発明の方法は、静電複写用作像ベルトに、熱可塑性ポリマーマトリクスを含む少なくとも一つの作像層とベルトの一方の縁から他方の縁へ延びるシームとを含み、当該シームがベルトのシーム両側に隣接する領域とベルト両側の露出した主表面とを有するものを用いる装置に実施することができ、本発明の装置は、シームから間隔をあけて設置され、ベルトのシームおよびシーム両側に隣接する領域を曲率半径を実質的に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に維持する少なくとも１つの真空保持装置と、真空保持装置の隣に間隔をあけて設置され、ベルトのシームおよびシーム両側に隣接する領域中の熱可塑性ポリマーマトリクスの温度を、支持部材を大幅に加熱することなく、熱可塑性ポリマーマトリクスの少なくともガラス遷移温度（Ｔｇ）まで加熱する加熱装置と、を含む。
【００１６】
【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。
【００１７】
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てシーム形成動作の準備をする、シート状の可とう性のある部材１０を示す。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、一枚のフィルム状基板部材か、または一枚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。
【００１８】
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を負に帯電した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を正に帯電した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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。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含む）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含む）と一体となるように可とう性のある部材１０を接合する。
【００２１】
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。
【００２２】
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回収したりする。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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（１．０ミリメートル）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、第４，８７８，９８５号、第５，０８５，７１９号、および第５，６０３，７９０号に記載されている。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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４０を台座４４から引き上げ、トランスデューサ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（２．５４〜１２．７センチメートル）の範囲から選択できる。
【００２８】
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とびだして、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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のほぼ重力中心に沿って延びる部分）に対して引っ張られ張力を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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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寸法まで変化しうる。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、加熱されるほぼ円形のスポットの直径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、加熱要素または加熱源（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オーブン型ヒータであるため、直接熱にさらされるシーム長領域が大きく、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。
【００３９】
これに対して図６に示す本発明の方法は、シーム３０と間隔を空けて設置される少なくとも１つの真空保持装置１００を含み、これはエアギャップを与え、かつシーム３０およびベルトのシーム両側の領域を、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アーチ状に維持する働きをする。真空保持装置１００は、一方端が封止されかつフレーム（図示せず）によって支持される片持ち式の中空チューブ真空保持装置と、真空保持装置１００のもう一方端に接続されその内部を真空に引く可とう性のあるホース１０２とを含む。希望により、中空チューブ真空保持装置１００の断面は、楕円形、正方形、および矩形等の他の適当な形状でもよい。可とう性のあるホース１０２は、任意の適当な手動または自動制御バルブ（図示せず）を介して、減圧下のガスを含むポンプまたはタンク等の適当な真空源に接続されうる。真空保持装置１００はほぼ３時および９時の位置に複数の小さな開口１０３を含む。図には複数の微細開口（穿孔または焼結によって作製される多孔性領域）を示すが、他の適当な開口を用いてもよい。開口の数および大きさはベルト１０を十分支持できるものでなければならない。開口の大きさおよび数は、ベルト重量および使用される真空量によって異なる。一般的な可とう性のある電子写真用作像部材ベルトでは、作像ベルトを熱処理用の定位置に有効に保持するには、約６３０ミリメートルＨｇの低真空で十分である。開口の大きさは、真空使用状態でベルトの永久変形を避けることができるような大きさに選択しなければならない。開口は任意の適当な形状に構成しうる。一般的な形状は、丸形、楕円形、正方形、矩形、スリット状、通路状、およびスロット状などである。往復可能な真空コンベヤー１０４を用いて、溶接したベルト１０を真空保持装置１００上の定位置まで移動させる。真空コンベヤー１０４は、中空ハウジング１０６と弾性のあるフィンガー１０８とを含む。各フィンガー１０８は、ハウジング１０６の中空内部をフィンガー１０８の下端の開口（図示せず）に連通する通路を有している。フィンガー１０８は、任意の適当な材料で構成することができる。中空ハウジング１０６の内部に真空が与えられるときにフィンガー１０８の下端とベルトのシーム領域との間を確実にうまく封止するために、フィンガー１０８には弾性材料が好ましい。可とう性のあるホース１１０は中空のハウジング１０６内部に真空を与える。この可とう性のあるホース１１０は、任意の適当な手動または自動制御バルブ（図示せず）を介して、減圧下のガスを含むポンプまたはタンク等の適当な真空源に接続されうる。並進メカニズム１１２は、真空コンベヤー１０４を作像ベルト１０とともに真空保持装置１００上の定位置まで移動させる。並進メカニズム１１２は、真空コンベヤー１０４およびベルト１０を移動させて、ベルト１０のシーム３０を真空保持装置１００と平行かつ所定距離だけ離れた位置に配置可能な任意の適当な装置でありうる。一般的な並進メカニズムには、ロボットアーム、スライド、レール、および往復二方向作用ピストン等がある。動作時には、弾性フィンガー１０８の下端は、処理するベルト１０のシーム３０と接触または近接する位置へと移動させられる。供給バルブが開状態とされ、可とう性のあるホース１１０を介して中空のハウジング１０６が真空に引かれ、真空コンベヤー１０４がベルト１０を支持かつ保持できるようにされる。その後、並進メカニズム１１２が駆動されて、真空コンベヤー１０４とベルト１０を真空保持装置１００から離れた領域から移動させて、ベルト１０のシーム３０を真空保持装置１００と平行かつ所定距離だけ上の位置に配置させる。この所定距離は、シーム３０底部と真空保持装置１００の上面との間に少なくとも約０．２５インチ（６．４ミリメートル）の空間を設け、かつシーム３０およびベルト１０のシーム３０両側の領域を曲率半径約９．５ミリメートル〜約５０ミリメートルのほぼ半円形の断面をもつアーチ状に維持するのに十分な距離でなければならない。ベルト１０が真空保持装置１００の回りの定位置にくると、バルブが開状態とされて可とう性のあるホース１０２を介して真空保持装置１００内部が真空に引かれ、ベルト１０の開口１０３に接触する内面が真空保持装置１００のほぼ３時位置および９時位置で引き寄せられる。その後、中空ハウジング１０６内部への真空供給が終了すると、並進メカニズム１１２によって真空コンベヤー１０４がベルト１０から離れた元位置へ引き込まれる。その後、シーム３０およびベルト１０のシーム両側に隣接する領域中の少なくとも上部の熱可塑性ポリマーマトリクスは、真空保持装置１００を大幅に加熱することなく、任意の適当な装置（図示せず）によってシーム上部中のポリマーマトリクスのガラス遷移温度（Ｔｇ）まで少なくとも加熱される。これには任意の適当な熱処理装置を用いることができる。一般的な熱処理装置は、抵抗加熱器、タングステンハロゲンランプ、熱衝突送風機（hot impinging air blowers）、熱線、トースターオーブン型加熱フィラメント、および二酸化炭素レーザ等である。熱処理装置は、細長く、シーム３０の上でその全長にわたって延びるものでもよいし、またはベルトの移動、加熱装置の移動、もしくはベルトと加熱装置両方の移動によってシームの一方端から他方端まで移動するものでもよい。一般的な熱処理装置については、本願に引用して援用する米国特許第５，２４０，５３２号に記載がある。シーム３０の下側の、ベルトループ内に位置する真空保持装置１００の上面との間にエアギャップ等の開空間を設けておくことで、熱にさらす処理工程中に真空保持装置１００をシーム３０に与えられる熱エネルギから有効に絶縁し、また熱処理後にアーチ状シーム３０およびベルトのシームに隣接する領域の温度を、当該領域内の熱可塑性ポリマーマトリクスのＴｇより下の温度までほぼ瞬時に冷却しやすくする。
【００４０】
ベルトのシーム領域を、シームの上面および底部に接触しているのが気体だけの状態でベルトをアーチ状に維持しながら加熱することによって、シーム領域中の作像層の温度をガラス遷移温度（Ｔｇ）より上の温度まで急速に上昇させる。一般に、ほとんどの作像ベルト装置の動作条件に合致する電子写真作像層コーティングに用いられるフィルム形成ポリマーのＴｇは、最低約４５℃である。好ましくは、十分なシーム応力の解放を達成するために、熱処理は熱可塑性作像層のＴｇと、そのＴｇから約２５℃上の温度までの間で行われる。
【００４１】
図７は、それぞれスリット１１８および１２０を含む一対の片持ち式の中空円筒形支持部材１１４および１１６によってベルト１０が支持される様子を示す。片持ち式の中空円筒形支持部材１１４および１１６のスリット１１８および１２０はベルト１０の内表面を把持する。ベルト１０のシーム３０は、リフレクタ１２６を背後に配する加熱要素１２４を含む熱源１２２によって加熱される。熱源１２２は、シーム３０の全長に沿って延びる細長い装置でもよいし、または横断時のある瞬間ごとにシームの小さな部分だけを加熱する横断装置でもよい。後者のタイプの熱源の場合、熱源はシームの長さに沿って移動して、シーム中の熱可塑性材料を少なくとも熱可塑性材料のＴｇと同じ温度まで増分的に加熱する。熱源は、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）等によって手動または自動で、シーム３０沿いにほぼ連続的または増分的に移動しうる。または、熱源１２２が任意のある瞬間にシームの小さい部分だけを加熱する場合は、熱源１２２を静止状態に維持して、ベルトおよび円筒形の保持部材１１４および１１６を、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）等によって手動または自動で、ほぼ連続的または増分的に移動しうる。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、ベルトまたはチェーン駆動摺動システム等の任意の適当な装置によって駆動されうる。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については、図３の溶接システムのところで説明している。従って、例えば図７に示す熱源１２２を、図３の超音波溶接装置３６のかわりに図３の水平往復キャリッジ５４上に設置してもよい。逆に、円筒形の支持部材１１４および１１６、ならびにベルト１０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上に設置してもよい。同様の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、米国特許第４，８３８，９６４号、第４，８７８，９８５号、第５，０８５，７１９号、および第５，６０３，７９０号に記載されている。希望する場合は、熱源とベルトおよび円筒形保持部材１１４および１１６とを同時に移動させて、互いに相対的に動くようにしてもよい。熱源１２２は、例えば毎秒約１〜５インチ（約２．５４センチメートル）の速度で、シーム３０の全長のちょうど上でベルト１０の幅を横切って移動してもよい。シーム全長がより迅速に加熱され、かつ熱処理システムの構造がより簡単なことから、シーム３０の全長に沿って延びる静止熱源１２２が好ましい。
【００４２】
図８は、それぞれスリット１３２および１３４を含む一対の片持ち式の中空の円筒形支持部材１２８および１３０によってベルト１０が支持される様子を示す。希望により、円筒形部材１２８および１３０の断面は、楕円形、正方形、および矩形等の他の適当な形状をもつようにしてもよい。片持ち式の中空の円筒形支持部材１２８および１３０のスリット１３２および１３４は、ベルト１０の外表面を把持する。部材１２８および１３０に真空が与えられたときにベルト１０の外表面にかき傷がつかないようにするために、片持ち式の中空の円筒形保持部材１２８および１３０のスリット１３２および１３４に隣接した外表面には、弾性材料を用いるのが好適である。ベルト１０によって形成されるループ底部にはリトラクタブルシリンダ１３８を含むベルトアライメントシステム１３６が位置し、リトラクタブルシリンダ１３８は、一対の二方向作用型エアシリンダ１４０（図８には一方だけを示す）、コネクティングロッド１４４および１４６によってその両端をフレーム１４２へ接続され、リトラクタブルシリンダ１３８はエアシリンダ１４０によって垂直方向に移動可能に構成される。二方向作用型エアシリンダ１４０は不活性とされると、リトラクタブルシリンダ１３８を上方へ引き込む。これによりベルト１０の下部をベルトアライメントシステム１３６の回りに設置しやすくなり、かつベルト１０の上部を片持ち式の円筒形保持部材１２８と１３０との間に挿入しやすくなる。二方向作用型エアシリンダ１４０が活性状態とされると、リトラクタブルシリンダ１３８を下向きに引っ張ってベルト１０の下部を所定位置まで移動させ、これによりベルト１０の上部を自動的に所定位置へと移動させる。片持ち式の中空の円筒形保持部材１２８および１３０は、ホースによって従来型のバルブを介して適当な真空源（図示せず）に接続される。ベルト１０がベルトアライメントシステム１３６の回り、かつ中空の円筒形保持部材１２８と１３０との間に取り付けられると、真空源へのバルブが開かれ、ベルト１０の上部外面をスリット１３２および１３４に対して保持する。二方向作用型エアシリンダ１４０の駆動は真空源へのバルブを開く前または後に行ってもよい。好ましくは、二方向作用型エアシリンダ１４０は真空源へのバルブを開く前に駆動されて、ベルト１０の上部外面と中空の円筒形保持部材１２８および１３０との摩耗を最低限に抑えるようにする。または、シリンダ１３８は下方への延長位置で静止状態となるようにしてもよいし、フレームもしくは他の静止支持部材（図示せず）に片持ち式に取り付けるように変形してもよい。この代替例では、ベルト１０の下部はシリンダ１３８の回りに手で取り付けることができ、上端はベルト１０の上部ループ内で手またはロボットアームで上向きに付勢されてもよい。この代替例もまた、ベルト１０のシーム３０を熱処理源（図示せず）から所定位置のところに位置させる。
【００４３】
図９は、片持ち式支持部材の他の実施形態を示す。この実施例の支持部材１５０は断面がほぼ丸型ではなく矩形で、スリット１５２，１５４を有する。支持部材の断面はこれ以外の適当な形状でもよい。一般的な断面には、正方形、八角形、および楕円形等がある。
【００４４】
傾斜シームをもつ可とう性のある作像部材ベルトの熱処理では、ベルト全幅を横切る際にシームを正確に追尾できるように熱源を設定しうる。しかし、ベルト保持の間、ベルト１０の上部湾曲部に沿ってシームが傾斜なく位置するように、ベルトを持ち上げて調節するのが好ましい。こうすれば、熱処理用のベルトの保持が完了すると、シームはまっすぐでシームのどの増分部分もベルト１０上部湾曲部の頂部に位置するようになる。
【００４５】
シーム３０の上面にかけられる熱エネルギは、電子写真用作像部材ベルトのシーム領域およびシームに隣接する領域の作像層中のポリマーマトリクスの温度を、ほぼ瞬間的にそのガラス遷移温度（Ｔｇ）より上まで上昇させるので、熱エネルギを加えるのをやめると、シーム３０の上方および下方には空気しか存在しないため、加熱されたシームの急速冷却が促進される。希望により、加熱後、冷却ガスをシーム上方および下方に循環させてシーム３０の冷却を早めてもよい。この非常に迅速なシーム加熱／冷却の組み合わせにより、電子写真用作像ベルト製品のベルト幅によって異なりはするが、シーム応力解放熱処理動作サイクルを数秒間で完了することができる。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、ならびに典型的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。希望により、熱エネルギが熱供給源からシームおよびその隣接領域に衝突する場所を限定する、スロットまたは他の適当な形状の開口をもつマスキング装置を使用して、局所的な加熱をさらに制御することができる。
【００４６】
シームがベルトの平行辺に対して垂直に延びるベルトでは、シーム全長は好ましくはベルト１０の上部湾曲部の頂部（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、ベルトの平行辺を垂直に配置した場合、シーム全長の中間点だけがベルト１０のベルトループ上部の頂部（１２時方向）に通常は位置する。熱処理を促進かつ簡易化するには、シーム３０の全長がベルト１０のベルトループ上部の頂部（１２時方向）に位置するようにベルトの端縁を持ち上げるのが好ましい。希望により、一行以上に整列した、またはベルト幅を横切って互い違いに配置した複数の真空保持装置を用いてベルトを保持してもよい。ただしこれらの真空保持装置は、熱処理および冷却工程時に、シーム下方に自由空間が維持されるようにシームから間隔を空けて設置しなければならない。好ましくは、ベルトシームは真空保持装置によってほぼ水平位置に保たれる。ただし加熱および冷却工程時にシーム上方および下方に空間が維持される限りは、シームを水平から適当な角度で傾斜させてもよい。
【００４７】
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、断面がほぼ半円形の弧であって、弧の中間にシームが位置する状態でベルト幅を横切る虚軸をもつ弧に曲げるステップを含む。希望する弧を形成するには、シームを含むベルトの上部を、シームから離れて位置する真空保持装置で支持することによってうまく行うことができ、この弧は曲率半径約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。真空支持部材は任意の適当な真空保持装置から構成しうる。
【００４８】
希望により、シーム下方、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Ｔｇ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。
【００４９】
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られ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ホトレセプタベルトを提供する。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、シーム領域が圧縮下で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、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。
【００５０】
【実施例】
［実施例１］
厚さ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）基板のロールを準備し、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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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.社製の総固体重量比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部の黒鉛と、２．８７部のエチルセルロースと、８７．７部の溶剤（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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
［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３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、３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２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。
【００５８】
［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、該チューブを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トースタオーブン型フィラメントヒータを用いて、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。
【００５９】
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０．９５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。
【００６０】
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（５センチメートル）の幅をもち（つまりシーム中心線から各１インチ（２．５センチメートル）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。
【００６１】
［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、外径２インチ、壁厚１／４インチで、３時および９時方向の位置に２ミリメートルのスリット開口を有し、かつエンドキャップと、反対側の端部に６３０ミリメートルＨｇの低い圧力をかけてベルトを保持する真空接続チューブとを有する、アルミニウム製の中空の円筒形保持チューブ上で真空によって保持した。図６に示すように、円筒形の保持チューブは水平位置にセットされ、シームをもつベルトは真空によって保持され、円筒形保持チューブとベルトのシーム領域下の内面との間に約１インチの空間を設けると同時に、ベルトのシームおよびシーム両側に隣接する領域を曲率半径約２インチとなるほぼ半円形のアーチ状に維持した。
【００６２】
シームが水平の円筒形保持チューブによって形成されたエアギャップのすぐ上で１２時方向の位置に保たれた状態の作像部材ベルトを、比較例で説明したようにトースタオーブン型のフィラメントヒータにさらして熱処理を行った。シーム領域の温度は、赤外線検知カメラによる観察では、電荷運搬層のＴｇを８℃上回る９０℃まで約２秒で急速に上昇した。
【００６３】
ベルトアセンブリから熱源を取り外した後、シーム領域は約６秒で迅速に室温まで冷却された。本発明の熱処理手順を用いれば、シーム応力解放の全工程はわずか約８秒で完了した。得られた処理後のシーム領域は、比較例に示した先行技術のシーム処理方法で観察されたようなシーム領域の反りは示さなかった。
【００６４】
［実施例４］
実施例２、比較例、および実施例３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（２．５センチメートル）あたり１．１ポンド（４．９Ｎ）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。
【００６５】
実施例２の対照用の熱処理していないベルトを循環テストさせたところ、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を行った。
【００６６】
幅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３００，０００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と相互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０．０５７％のベルト周辺部の縮みが生じたことがわかった。
【００６７】
上記と同じベルト循環手順を本発明のベルトである実施例３の作像部材を用いて繰り返すと、３００，０００プリントまで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。
【００６８】
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、現在の作像部材ベルト製造の超音波シーム溶接動作に同期するように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】 ベルトが熱処理ステーションに移され、ベルトのシーム下方に間隔をあけて位置する真空保持装置によって該ステーションで支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用作像部材の等角投影概略図である。
【図７】 ベルトのシーム下方に間隔をあけて位置する一対の中空の片持ち式の円筒形部材によって熱源の下に支持されるベルトの一部の概略断面図である。
【図８】 ベルトアライメントシステム、およびベルトのシーム下方に間隔をあけて位置する一対の中空の片持ち式の円筒形部材によって支持されるベルトの概略断面図である。
【図９】 断面が矩形の片持ち式の中空の円筒形部材によって熱源下で支持されるベルトの一部の概略断面図である。
【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、３０ シーム、１００ 真空保持装置、１０４ 真空コンベア、１０８ フィンガー、１１２ 並進メカニズム、１２２ 熱源。

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作像層を含み、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、
   前記作像部材ベルトの前記接合部および前記接合部の両側に隣接する領域を、９．５ミリメートルから５０ミリメートルの曲率半径であって少なくとも半円形の部分を含むアーチ状に維持している間に、前記作像部材ベルトを前記接合部から間隔をあけて設置した少なくとも１つの真空保持装置で支持するステップと、
   前記作像部材ベルトの前記接合部および前記接合部の両側に隣接する領域中の前記作像層の熱可塑性ポリマーマトリクスの温度を、前記作像部材ベルトを支持する部材を少なくとも前記熱可塑性ポリマーマトリクスに比べて加熱することなく、熱可塑性ポリマーマトリクスの少なくともガラス遷移温度（Ｔｇ）まで加熱するステップと、
   前記接合部および前記作像部材ベルト両側の露出した表面および領域を気体と接触させて、前記作像部材の前記接合部の両側に隣接する領域をアーチ状に維持している間に、前記接合部および前記作像部材ベルト両側の領域の温度をポリマーマトリクスの前記ガラス遷移温度より低い温度まで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および前記接合部の両側に隣接する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２５℃高い温度との間の温度に、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。
3. 静電複写用作像部材ベルトを処理する装置であって、
   前記作像部材ベルトは、熱可塑性ポリマーマトリクスを含む少なくとも一つの作像層を含み、一方の側端縁から他方の側端縁へ渡る接合部を有し、
   前記装置は、
   前記接合部から間隔をあけて設置され、前記作像部材ベルトの前記接合部および前記接合部の両側に隣接する領域を９．５ミリメートルから５０ミリメートルの曲率半径であって少なくとも半円形の部分を含むアーチ状に維持する少なくとも１つの真空保持装置と、
   前記真空保持装置の隣に間隔をあけて設置され、前記作像部材ベルトの前記接合部および前記接合部の両側に隣接する領域中の熱可塑性ポリマーマトリクスの温度を、前記作像部材ベルトを支持する部材を少なくとも前記熱可塑性ポリマーマトリクスに比べて加熱することなく、熱可塑性ポリマーマトリクスの少なくともガラス遷移温度（Ｔｇ）まで加熱する加熱装置と、
   を含む装置。

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