JP4755830B2 - エンドレス画像形成媒体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、第１および第２の端部間を延伸する半晶質の支持体のストリップから始まるエンドレス画像形成媒体の製造方法であって、両端部を１つにまとめることと、１つにまとめた部分を一緒に溶解し、エンドレス支持体を形成することと、溶解した部分を後結晶化することと、画像形成層を支持体に塗布することを備える方法に関する。

この方法は、国際特許出願第０３／０２８９８２号より既知であり、例えばこの出願に記載されるように、プリンタで使用される光導電体を形成するために使用することができる。この既知の方法では、半晶質の支持体材料のストリップが、すなわち、例えば上記出願に記載される半晶質ポリエステルのような、部分的に結晶質で部分的に非晶質である材料が、出発材料として使用される。この方法では、その後、支持体材料のストリップの端部の先端が、互いに合わされる。次いで、２つの端部が共に溶解して溶接部を形成する。既知の方法によると、ストリップは、所要の溶接位置での放射を用い、ストリップが形成される材料の溶解温度を超えるまで加熱される。その結果、ストリップの端部が共に溶解する。しかしながら、溶解後、支持体材料はほぼ非晶質で、弱い溶接部が形成される。また、エンドレス支持体に張力が蓄積される。溶接部を十分に強固にし、上記張力の問題を低減するため、溶接部は、非晶質材料が少なくとも部分的に再結晶化されるように処理される。これに関連し、最初の出発材料と同じ程度または形状の結晶化を達成する必要はない。一実施形態では、このために溶接部は、溶解はしないがしかし溶解した材料の分子が互いに方向付けられる運動の十分な自由度をなお有する温度まで加熱され、その結果、支持体材料は後結晶化し、溶接位置で高度な結晶化を達成する。別の実施形態では、２つの端部の溶解後に直接、溶解した非晶質材料が結晶化する機会を持つように、溶接部はごく緩やかに冷却される。

画像形成層がこのようにして得られたエンドレス支持体に塗布されると、溶接位置での画像形成機能の低下のないエンドレス画像形成媒体を取得することができる。これの利点は、画像形成中に、溶接位置を考慮する必要がないことである。

この既知の処理の重大な欠点は、効率が比較的低いことである。溶解した部分（ここでは以下「溶接部」と称する）の位置とベルトの他の位置とで同じ機能を有する画像媒体を得ることは可能だが、画像媒体の大部分、最大約７０％が、この位置で大幅に逸脱した機能を有することが分かっている。この逸脱機能は、例えば、溶接部に一致する場所の画像におけるストライプの発生という形を取る。この理由は完全に明らかになっていないが、溶接位置での画像形成層の欠陥と関連していると思われる。
国際特許出願第０３／０２８９８２号

本発明の目的は、より効率の高い方法を提供することである。

この目的のため、画像形成層の塗布の前に、溶解部分を備える支持体の少なくとも一部が伸張され、支持体の伸張された部分が支持体材料のガラス転移点を超える温度まで加熱されることを特徴とする、前提部分による方法を発明した。

驚くべきことに、上記溶接部の周りのベルトの少なくとも一部が引っ張られている間、エンドレス支持体を熱処理することで、方法の効率を大幅に向上できることが判明した。この方法を適用することによって、損失を２０％以下にまで低減できることが分かった。また、支持体のこの処理は、実際の画像形成層を上記支持体に塗布する前に行うべきであることが分かった。本発明の効果を得るのに、上記支持体の処理と画像形成層の塗布との間でどのくらい時間が経過するか、または、その間に追加の処理ステップがあるかどうかは重要でない。

さらに、本発明の所望の効果は、再結晶処理により溶接部に蓄積された任意の張力の排除によるものではないと思われる。一方、上記の国際出願は、任意の張力の蓄積は、上記再結晶化により正確に回避されると教示している。

一方で、本発明による方法では、エンドレス支持体を後処理すべき温度が、最初の支持体がガラス転移点を有する温度を超えることが重要であると思われる。溶接部に任意の張力がかかっている場合、再結晶化された溶解体材料のガラス転移点を超える温度（典型的には出発支持体材料の温度より５℃から１０℃低い）で十分であることが、溶接位置の張力から正確に予測されるであろう。また、例えば、１９９０年、Ｂｅｒｎｈａｒｄ Ｗｕｎｄｅｒｌｉｃｈ著「熱解析」のハンドブック１０１ページ（以下参照）から既知の方法で、支持体材料のガラス転移点を決定することができる。本発明に鑑み、ガラス転移点という用語は、１つの温度ではなくガラス転移点の範囲のうちのすべての温度を意味する（Ｗｕｎｄｅｒｌｉｃｈにより、１０１ページの第１８行に「ガラス転移の範囲」として記載されている）。本発明は、転移の出発点を超える温度（Ｗｕｎｄｅｒｌｉｃｈにより「Ｔ_ｂ」と称される）で適用される。ガラス転移点の範囲は、異なる冷却（または加熱）速度で決定することができる。好ましくは、特に示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、非常に低い速度、例えば１℃／ｍｉｎが使用される。

印加される張力は、単に最低値でよいことに注意するべきである。エンドレス支持体がゼロ以外の張力で伸張される場合に本発明を成功裏に利用できることが分かった。また、本発明は、画像形成層としての光導電層に限定されないこともに注意するべきである。原則的に本発明は、画像をその上に形成することができる任意の層のための支持体を取得する目的で、首尾よく適用することができる。本発明は、２つの端部を溶解させる熱源を用いて溶接部を得ることにも限定されない。原則的に、類似の結果を招くいかなる技術も、本発明で利用することができる。

さらに、溶接部を有し、特定の張力下で保持されるエンドレス光導電体を熱処理することは、米国特許第５８８５５１２号と第６０６８７２２号から既知である。この既知の後処理は、最初に溶接位置で優れた画像形成機能を備える、より高い率の光導電体を実現することではなく、溶接位置での光導電体の機械的劣化に対抗することを目的とする。したがって、この既知の処理は、光導電体全体に、すなわち画像形成層を含んで、熱後処理を施すことを提案する。この後処理は、様々に異なる層の塗布により形成される内部張力を除去することを目的としている。本処理の発明者は、この既知の方法では所望の製造効率の向上は達成されないことを認識していた。

光導電体の少なくとも一部に張力を印加すると同時に、その温度を一時的に高める方法が、米国特許第６２３２０２８号から既知である。この特許明細書には、支持体のガラス転移点より低い後処理の温度を選択するのが有利であると記載されている。

本発明の一実施形態では、ガラス転移点より高い温度で加熱した後、画像形成層を塗布する前に、支持体材料が支持体材料のガラス転移点より低い温度まで冷却される。その結果、新たに得られた状態が統合され、製造工程で影響を有することなしにエンドレス支持体を機械処理することができる。結果として、製造工程においてより自由度が増す。このように、画像形成層が実際に塗布される前に、支持体は一時的にそのまま保持される。

別の実施形態では、支持体全体が伸張される。この実施形態は、要求される張力を、例えば、１つ以上のローラ上で支持体を伸張することによって、簡単に得ることができるという利点がある。これにより、支持体を伸張するために、支持体の表面を把持する必要がなくなる。把持は上記表面の汚れや破損を招くかもしれず、そして、所望の画像形成媒体の機能に影響を及ぼす可能性がある。また、上述したような支持体の表面の汚れや破損の低減とは別に、この実施形態を用いることで、製造効率をさらに向上させることができる。この理由は明白にはなっていない。

別の実施形態では、支持体は、ストリップの長さＬを２πで割った値よりもやや大きな半径を有するドラム上で延伸される。この実施形態では、エンドレス支持体の長さよりも幾らか、典型的には最大１％、一実施形態では最大０．１５％長い円周を有する１つのドラム上のみで支持体が伸張される。その結果、支持体はまるで単独にドラム上に延伸しているかのように伸張される。これで方法はさらに簡易化されるため、製造上の欠陥を招きにくい。

さらに別の実施形態では、支持体を塗布するドラムをオーブン内に置くことによって、支持体がガラス転移点を超える温度まで加熱される。一方で、この方法は、加熱をごく簡単に実行できるという利点を有する。他方で、ドラムの拡張の結果、支持体の張力を増すことができるという利点も有する。このことは、支持体がドラムに適用されるとき、最初の張力を最低限に保持するという可能性を提供する。このことの利点は、支持体のドラムへの適用が簡単な方法で実行され、特に溶接位置で支持体を適用するときの断裂のリスクが非常に制限される点にある。

一実施形態では、画像形成層が溶液状で塗布され、その後、溶剤が蒸発させられる。この実施形態では、製造効率の最大限の向上が得られることが正確に分かっている。この理由は明白になっていない。

一実施形態では、画像形成層が、エンドレス支持体の表面に塗布された金属層を備える。この種の画像形成媒体では、従来技術から既知の方法を用いると、基準から外れた画像形成機能が溶接位置で得られることは明らかである。本発明による方法を適用することによって、これはほぼ未然に防止できる。

一実施形態では、ポリエステルが支持体材料として使用される。この材料の利点は、水蒸気と有機溶剤に対する耐性が非常に強いことである。また、本発明での使用にも非常に適しているように思われる。

別の実施形態では、メリネックス（Ｍｅｌｉｎｅｘ、登録商標）が支持体材料として使用される。これはデュポン／帝人社（ＤｕＰｏｎｔ／Ｔｅｉｊｉｎ）製の２軸延伸ポリエステル（ポリエチレンテレフタル酸塩）フィルムである。このフィルムは、本発明による方法での使用に特に適すると思われる。

本発明を、以下の例を参照しつつ、さらに説明する。

（図１）
図１に示される画像形成装置には、エンドレス画像形成媒体１、この場合、光導電性を有する帯電ベルトが設けられ、この材料は駆動およびガイドローラ２、３および４により、それぞれ一定速度で進められる。媒体１がコロナ装置１０により静電的に帯電された後に、ウインドウ５上に置かれる原稿の画像は、フラッシュランプ６および７、レンズ８、ミラー９により媒体１に投射される。こうして、帯電潜像が媒体１上で得られる。別の実施形態では、帯電画像が、例えばラスタ出力スキャナまたはＬＥＤバープリンタから既知な走査光源を用いることによって形成される。後者の光源は、しばしばデジタルプリンタで使用される。露出後に形成する帯電潜像は、トナー粉末を用いて磁気ブラシ装置１１で現像されてトナー像を形成してから、第１の転写区域内のエンドレス中間媒体ベルト１２に加圧下で接触させられ、上記ベルト１２は、欧州特許第０３４９０７２号から既知な、例えばシリコンゴムのような柔らかい弾性の耐熱性材料の上部層を設けられる。トナー像は、媒体１からベルト１２へ接着力により転写される。このようにして、画像は上記中間媒体上に形成される。この画像の転写後、残っている任意の画像の残留物が清掃装置１３により媒体１から除去され、光導電媒体１は再利用の準備が整う。

中間媒体ベルト１２は、駆動およびガイドローラ１４、１５上で操作され、中間媒体ベルト１２は、例えばローラ１４内に配置される赤外線エミッタ１７により、トナー粉末軟化温度を超える温度まで加熱される。トナー像を載せたベルト１２が進む間、トナー像は加熱の結果、粘着性を持つようになる。第２の転写区域で、粘着性のトナー像は、ローラ２３および２４上をつながるベルト２２の形状の加圧手段により、加圧下で転写されると同時に、ローラ１９、２０を介してリザーバ１８から供給される１枚の受入材のシート上に定着される。最後に、このようにして得られたコピーは、ローラ２３および２４上でつながるベルト２２により配送トレイ２５上に堆積される。

（図２）
図２は、国際特許出願第０３／０２８９８２号から既知の、特にこの明細書の５ページの第４行から１３ページの第２１行までに処理の詳細が記載される、支持体のストリップの溶接を示す図である。既知の処理を以下に簡単に述べる。同図は、上記ストリップの両端を共に溶接するための装置に配置されたメリネックス箔（１００）のストリップを示す。上記ストリップの２つの対向端は、位置４５で互いに先端面で合わされる。これらの端部とその周囲の区域は、２つのガラス板４６および４７の間に封入される。これらの板は、プレート間の相互の距離が箔自体の厚みと常に等しくなるように、加圧手段４８および４９により箔に押し付けられる。

本実施形態では、ストリップ１００の端部が、レーザ放射ガイドワイヤ５０および５１を介して装置に供給されるレーザ光により溶着される。位置４５で箔の材料を溶かすため、レーザ光線は光学系４０および４１により、２つの端部間の移行区域に集束される。レーザ光吸収コーティングが、表面６０および６１に随意的に塗布されて、箔に十分な発熱を提供する。

ストリップ１００の端部は溶解した後、互いに流れ込みあい、溶接部は非晶質となる。この溶接部は、支持体材料が上記溶接部の位置で結晶化するように処理される。この目的で、その間に冷却された非晶質の溶接部は、箔内の分子が、再結晶化するのに十分なほど移動可能だが、材料が再び溶接部上を通過するほどは移動しない温度まで加熱されうる。典型的には、材料の溶解温度の数度下の温度が、選択される。溶接部のこの温度への加熱は、上述のレーザ源５０および５１からレーザ光を溶接部へ照射することにより行われる。したがって、上述したように、エンドレス画像形成媒体を形成するのに適したエンドレス支持体を得ることができる。本発明の具体的な実施形態では、最初に非晶質の溶接部の端部、すなわち、これらの新たに形成されたベルトの先端部と一致する溶接部の部分は、結晶化するように処理されない。その代わりに、これらの端部は非晶質なままである。このように、溶接部の機械的損失に対する局部的耐性が大幅に高まると思われる。

（図３）
図３は、図２を参照して説明されるように、溶接処理の使用により得られるエンドレス支持体１００を示す。この支持体は、厚さ１５０μｍ、幅３５ｃｍ、および長さ１２００．０ｍｍを有するメリネックスのストリップから形成される。本実施形態による溶接処理では、ストリップの端部の先端が互いに合わされるため、エンドレス支持体１００は同じ長さを有する。使用されるメリネックスのガラス転移点の温度は８０℃である。

本発明によるこのエンドレス支持体を、画像形成層がそこに塗布される前に処理するため、それはドラム２００に押し被される。このドラムは、円形の周辺端部を形成する、１５ｍｍ厚のアルミニウムの壁２０１を有する。ドラムの直径は３８２．００ｍｍで、長さは５０ｃｍである。直径は、支持体１００が小さな伸張力でドラム２００にぴったり合うように選択される。ドラム上へのベルトの適用を簡易化するため、ドラムの一端はやや先細りにされる。このようにして、図面に示されるＦの方向で、ベルトをドラムの一端に簡単に押し被せることができる。支持体のドラムへのさらなる押し被せを簡易化するため、ポンプ（図示せず）を用いて、孔２０２に空気を吹き込む。この空気により、支持体は、３８２．０ｍｍよりもわずかに大きい内径を有するように数１０ｍｍ伸張される。このようにして、支持体をドラム上に容易に押し被せることができる。支持体がドラム全体に完全に押し被されると、支持体が再び収縮してドラムを囲むようにポンプのスイッチがオフにされる。支持体は、例えば溶剤を用いて洗浄することにより清掃される。清掃後、ドラムは、８５℃の温度に保たれたオーブン内に配置される。このオーブンは、空気を循環させるファンを含む。装置の加熱の結果、ドラム壁２０１は支持体１００を超えて伸張し、このようにして支持体の伸長力はさらに増大する。支持体と共にドラムもこの温度になされたあとに、この状況が１５分間維持される。その後、自然に室温まで冷却するため、ドラムはオーブンから取り出される。処理全体は、できるだけ支持体が汚れるのを防ぐため、低ダストの状況下で実行される。

（図４）
図４は、画像形成媒体１の構造を示す図である。同図は、この種の媒体の断面図の一部を示す。副層３０１から３０５が積層された画像形成層３００は、支持体１００に塗布される。副層３０１は、スパッタリング処理により支持体に塗布することのできる５０ｎｍ厚のチタニウム層である。１００ｎｍ厚の接着層が、スプレーコート処理によりこの金属層に塗布される。図示される例では、この接着層は、市販のポリエステルであるＤｙｎａｐｏｌ（登録商標）を含む。この層は、空気であらゆる不純物を吹き飛ばすことによって清掃される。生成層３０３は、接着層に塗布され、自由荷電キャリヤーを放出しつつ光を吸収できる色素を含む。この種の色素は、従来技術、例えば米国特許第４５８７１８９号明細書から十分に既知である。この例では、生成層は５００ｎｍの厚さを有する。この生成層の塗布後、トランスポート層３０４が塗布される。この種の層とその塗布は、従来技術、例えば上述の米国特許第４５８７１８９号明細書の例ＩＩＩに記載される従来技術から十分に既知である。その処理のさらなる詳細も、同特許明細書に記載されている。最後に、この例では１５０ｎｍ厚の非晶質カーボン層である保護層３０５が塗布される。この層は、図１に示される処理で使用されるとき、画像形成媒体の機械的損耗を低減する。

画像形成装置の図である。 支持体材料のストリップを溶接する装置の概略図である。 エンドレス支持体を処理する装置を示す図である。 画像形成媒体の構造を示す図である。

符号の説明

１ エンドレス画像形成媒体
２、３、４、１４、１５ 駆動およびガイドローラ
５ ウインドウ
６、７ フラッシュランプ
８ レンズ
９ ミラー
１０ コロナ装置
１１ 磁気ブラシ装置
１２ エンドレス中間媒体ベルト
１３ 清掃装置
１７ 赤外線エミッタ
１８ リザーバ
１９、２０、２３、２４ ローラ
２２ ベルト
２５ 配送トレイ
４０、４１ 光学系
４６、４７ ガラス板
４８、４９ 加圧手段
５０、５１ レーザ放射ガイドワイヤ
６０、６１ 表面
１００ ストリップ
２００ ドラム
２０１ アルミニウムの壁
２０２ 孔
３００ 画像形成層
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５ 副層

Claims (9)

1. 第１および第２の端部の間で延伸する半晶質の支持体材料のストリップからエンドレス画像形成媒体を製造する方法であって、
   ・両端部を１つにまとめる段階と、
   ・１つにまとめられた部分を一緒に溶接し、エンドレス支持体を形成する段階と、
   ・溶接した部分が後結晶化する段階と、
   ・画像形成層を支持体上に形成する段階と、
   を順に備えており、溶接部分が後結晶化する段階の後、画像形成層を形成する段階の前に、少なくとも支持体における後結晶化した溶接部分が伸張されかつ支持体材料のガラス転移点を超える温度まで加熱されることを特徴とする、方法。
2. ガラス転移点を超えて加熱した後、画像形成層を形成する前に、支持体材料が支持体材料のガラス転移点を下回る温度まで冷却されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 支持体全体が伸張されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 支持体が、ストリップの長さＬを２πで割った値よりもわずかに大きい半径を有するドラム上で伸張されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記支持体を押し被せたドラムをオーブン内に配置することによって、支持体がガラス転移点温度を超える温度まで加熱されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 画像形成層が、溶液で塗布した後、溶剤を蒸発させて形成した誘電体層を含んでいることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 画像形成層が、エンドレス支持体の表面に付着させた金属層を含んでいることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. ポリエステルが支持体材料として使用されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. ２軸延伸ポリエチレンテレフタル酸塩フィルムが支持体として使用されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。

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