JPH075701A - 斜めシーム形状を有する可撓性ベルト - Google Patents

斜めシーム形状を有する可撓性ベルト

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JPH075701A
JPH075701A JP6088153A JP8815394A JPH075701A JP H075701 A JPH075701 A JP H075701A JP 6088153 A JP6088153 A JP 6088153A JP 8815394 A JP8815394 A JP 8815394A JP H075701 A JPH075701 A JP H075701A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐引裂性、耐疲労剥離性、耐クラッキング
性、稼働寿命等の諸機械特性が改良された可撓性電子写
真像形成部材ベルトおよびその製造方法を提供すること
を目的とする。 【構成】 支持基体、フィルム形成性ポリマーを含むコ
ーティング、および永久的斜めシームを含む可撓性静電
写真像形成ベルト。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、可撓性ベルト
に関し、さらに詳細には、斜めシーム(継ぎ目)形状を
有する可撓性静電写真像形成ベルトおよび該可撓性静電
写真像形成ベルトの製造方法に関する。
【0002】静電写真像形成部材のような可撓性ベルト
は周知である。典型的な静電写真像形成部材には、例え
ば、電子写真像形成システム用の感光体、およびエレク
トログラフィ像形成部材システム用の電子受容体または
イオノグラフィ像形成部材がある。静電写真像形成部材
ベルトは、典型的に、溶接シームを有する。電子写真用
途においては、像形成部材は、好ましくは、光導電性材
料の1種以上の層をコーティングした可撓性基体を含
む。基体は、通常、フィルム形成性ポリマーのような有
機材料である。これらの基体に塗布した光導電性コーテ
ィングは、セレンまたはセレン合金のような無機材料、
有機材料または無機および有機材料の組合せを含み得
る。有機光導電性層は、例えば、単一バインダー層、ま
たは、例えば電荷発生層と電荷輸送層を含む複数層を含
み得る。電荷発生層は、正孔を光生成させ、光生成させ
た正孔を電荷輸送層中に注入させ得る。静電写真可撓性
像形成部材の基本的な使用方法は、当該技術において周
知である。
【0003】さらに進歩したものとして、高速の電子写
真複写機、デュプリケーターおよびプリンターが開発さ
れており、画質の劣化が長時間のサイクル操作において
生じていた。さらにまた、極めて高速で操作する複雑な
高性能の再生システムまたはプリンティングシステム
は、感光体上での狭い操作限界のような厳しい条件を有
する。例えば、多くの最近の光導電性像形成部材におい
て見られる多くの層は、高度に可撓性であって隣接層に
良好に付着すべきであり、さらに、狭い操作限界内で予
期した通りの電気的性質を発揮して多数回のサイクルに
亘って優れた像を生じなければならない。静電写真像形
成システムにおいてベルトとして用いる1つの典型的な
タイプの多層型像形成部材は、支持基体、導電性層、正
孔ブロッキング層、接着層、電荷発生層、電荷輸送層、
各像形成性層の一端に隣接した導電性接地ストリップ
層、並びに電子写真活性各層に対して反対側の支持基体
裏面上の抗カール裏打コーティングとを含む感光体であ
る。この像形成部材は、所望の像形成部材平坦性を付与
するための抗カール裏打コーティング層および露出電荷
輸送層を磨耗から保護するための任意成分としてのオー
バーコーティング層のような追加の層も含み得る。
【0004】電子写真像形成部材は、ウェブからのシー
ト切断物から通常製造する。これらのシートは一般に矩
形である。すべての辺が同じ長さを有し得るかあるいは
一対の平行辺がもう一対の平行辺よりも長くてもよい。
各シートを、その相対末端部領域を重複させ接合させる
ことによってベルトとする。シームは、接合点の重複末
端部領域において典型的に生ずる。接合は任意の適当な
手段により行い得る。典型的な接合方法には、溶接(超
音波溶接を含む)、接着付け、テープ付け、加圧加熱融
合等がある。超音波溶接は、その速さ、きれいさ(無溶
媒)および薄くて狭いシームを生成するが故に、可撓性
高分子シート用の一般に好ましい接合方法である。さら
に、超音波溶接は、シートの隣接重複末端部領域で熱を
発生させてその領域内の1以上のコーティング層の溶接
を最大にしかつ重複末端部領域での融合のために支持基
体の直接接触を容易にする点からも好ましい。
【0005】電子写真像形成装置において使用する可撓
性像形成部材は、矩形シートの重複相対末端部の超音波
溶接により製造した典型的な感光体ベルトであり得る。
本明細書で用いるときの“矩形”なる表現は、平行2辺
の長さが他の平行2辺に等しくなく隣接各辺が互いに垂
直である4辺シート、またはすべての辺が等しい長さを
有して正方形を形成しているシートを含むものとする。
超音波シーム溶接法においては、重複領域に伝達された
超音波エネルギーを用いて光導電性シートの各コーティ
ング層を溶融させ、それによって直接基体融合を行って
シームとする。多層型感光体ベルトの超音波溶接シーム
は、比較的脆くて弾性および強靱性が小さい。超音波溶
接法によるこの接合方法は、それぞれが感光体ベルトの
端部およびシームの重複領域の両端からの2つのフラッ
シュ(ばり)と2つのスプラッシとを形成し得る。シー
ムフラッシュは、米国特許第4,937,117号に記
載された手順により往復パンチまたはノッチング装置を
使用することによって除去し得る。往復パンチは、小円
形部分を有し、フラッシュおよびシームの一部を除去し
てベルトの両端に一般に半円形のノッチを形成する。し
かしながら、重複部と2つのシームスプラッシ(即ち、
電荷輸送層上の上部スプラッシと抗カール裏打コーティ
ング上の下部スプラッシ)の存在により、得られた可撓
性像形成部材は、シーム領域においては残りの領域より
も約1.6倍厚い(典型的な例においては、188μm
対116μmである)。
【0006】感光体ベルトは、電子写真像形成装置内の
複数のベルト支持ロール上でサイクル操作するときに、
応力/歪みを受ける。スプラッシおよびシーム重複部の
存在によるシーム領域内の感光体ベルトの過剰の厚さ
は、シームが各支持ベルト上を通る時に、誘起された大
きい曲げ歪みを生ずる。一般に、小直径支持ロールは、
簡単な信頼性のあるコピー紙自動剥取り装置においては
大いに望ましいものであるが、極めて限られたスペース
で感光体ベルトを操作する必要のあるコンパクトな電子
写真像形成装置において用いられている。残念ながら、
例えば約0.75インチ(19mm)以下の小直径ロール
は、感光体ベルトの機械的性能基準限界値を、感光体ベ
ルトシームの早期破壊がしばしば生じそれによってベル
ト寿命を低下させるような高水準まで高めている。例え
ば、19mmロール上で曲がったとき、通常の市販ゼロッ
クス(登録商標)溶接型感光体ベルトのシームは、0.
96%の誘起曲げ歪みを生じ得る。感光体ベルトの他の
部分の0.59%の引張り曲げ歪みに比べ、シーム領域
の0.96%の引張り曲げ歪みは、重複シーム部および
スプラッシ上での応力が63%の増加することを示し、
長時間のサイクル操作においてシームのクラッキング、
剥離および引裂きをもたらす。
【0007】力学的疲労条件下においては、シームの重
複部およびスプラッシは、応力集中の焦点を与え、感光
体ベルトの一体性に影響する破壊開始点となる。かくし
て、シームの重複部およびスプラッシの過剰の厚さは、
シームの機械的寿命を低下させがちであり、従って、複
写機、デュプリケーターおよびプリンターにおける可撓
性像形成部材ベルトの稼働寿命に悪影響を及ぼす。外側
スプラッシの過剰のシーム厚および粗形態は、電子写真
像形成およびクリーニング工程においてクリーニングブ
レードに対して大きい潜在的な摩擦力を発生させる。さ
らにまた、内部シームスプラッシがトナー像の音響的転
写補助装置およびドライブロールと衝突することによっ
て、サイクル操作中のベルトが混乱し、ベルトのサイク
ル操作および輸送速度の著しい変動を生ずる。これらの
機械的相互作用は、像形成ベルトの寿命に悪影響を与
え、ブレード磨耗を悪化させ、像形成ベルト装置作動中
にベルト速度の変動を起こすことが観察されている。
【0008】下記の公開物は、本発明の色々な局面に関
連し得る:米国特許第4,758,486号(該米国特
許は、エンドレスベルト形の電子写真光導電体の製造を
開示している。該ベルトは、導電性支持材料、光導電性
材料、および得られる電子写真光導電体をエンドレスベ
ルト形にする接合部を含む。この接合部は、−10℃以
下のガラス転移温度有する高分子材料と微分割光導電性
粒子を含む光導電性オーバーコーティング層で被覆され
ているか、あるいは接合部内の光導電性オーバーコーテ
ィング層と光導電性層との間に挿入して形成させた接合
部補強樹脂層をさらに含む);米国特許第4,943,
508号;米国特許第4,883,742号;米国特許
第4,410,575号;米国特許第3,493,44
3号;米国特許第4,968,369号;米国特許第
4,878,985号;米国特許第4,937,117
号;米国特許第4,959,109号;米国特許第4,
532,166号;米国特許第4,648,931号;
および米国特許第4,430,146号。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従って、可撓性静電写
真像形成部材ベルトの機能的寿命を延長させてシームで
の改良された耐引裂性、耐剥離性および耐クラッキング
性、並びにクリーニングブレード、トナー像の音響的転
写補助装置または他の下位接触装置との改良された機械
的相互作用を得ることが求められている。本発明の1つ
の目的は、大きい耐引裂性を示す改良された可撓性静電
写真像形成性ベルトを提供することである。本発明のも
う1つの目的は、力学的疲労剥離に対する耐性を示すシ
ームを有する改良された可撓性静電写真像形成性ベルト
を提供することである。本発明のさらにもう1つの目的
は、疲労曲げで誘起されたクラッキングに対する耐性を
示すシームを有する改良された可撓性静電写真像形成性
ベルトを提供することである。本発明のさらにもう1つ
の目的は、ベルトサイクル操作中に改良された寿命を示
すシームを有する改良された可撓性静電写真像形成性ベ
ルトを提供することである。
【0010】本発明のさらにもう1つの目的は、可撓性
静電写真像形成性ベルトの改良された製造方法を提供す
ることである。本発明のさらにもう1つの目的は、ベル
トのサイクル操作中のベルト輸送速度の変動を低減また
は減少させた改良された可撓性静電写真像形成性ベルト
を提供することである。本発明のさらにもう1つの目的
は、クリーニングブレード、トナー像の音響的転写補助
装置等の接触下位装置との相互作用を最小にするシーム
を有する改良された可撓性静電写真像形成性ベルトを提
供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記および他の目的は、
本発明によれば、支持層、フィルム形成性ポリマーを含
むコーティング、および永久的斜めシームとを含む可撓
性電子写真像形成性ベルトを提供することによって達成
される。この静電写真像形成性ベルトは、斜め末端部を
有する平行四辺形状を有するシートを用い、該シートが
第2主要外表面に相対しかつ平行な第1主要外表面を有
し、第1の上記斜め末端部に隣接する上記第1主要外表
面の端部を第2の上記斜め末端部に隣接する上記第2の
主要外表面の端部に重複させて斜めシームを形成させ、
上記末端部を互いに固定させて永久的斜めシームを形成
させることによって製造し得る。この斜めシーム静電写
真像形成性ベルトは、静電写真像形成方法において使用
し得る。
【0012】本明細書で用いるときの“斜めシーム”
は、度で示すシーム角度が、像形成部材ベルト端と90
°の角度を形成する典型的な従来技術のシームとは異な
るものとして定義する。従って、典型的な従来技術のシ
ームは、0°の斜め角度を有する。静電写真可撓性ベル
ト像形成部材は、当該技術において周知である。典型的
な静電写真可撓性ベルト像形成部材には、例えば、電子
写真像形成システム用の感光体およびエレクトログラフ
ィ像形成システム用の電子受容体またはイオノグラフィ
像形成部材がある。静電写真可撓性ベルト像形成部材
は、種々の方法により製造し得る。導電性表面を有する
典型的な可撓性支持基体を用いる。電子写真像形成部材
においては、少なくとも1層の光導電性層を上記の導電
性表面に塗布する。正孔ブロッキング層を、光導電性層
を塗布する前に、上記導電性層に塗布してもよい。所望
ならば、接着層を正孔ブロッキング層と光導電性層間に
用いてもよい。多層型感光体においては、通常、電荷発
生層を正孔ブロッキング層上に塗布し、次いで、電荷輸
送層を電荷発生層上にコーティングする。イオノグラフ
ィ像形成部材においては、電気絶縁性誘電層を導電性層
上に直接塗布する。
【0013】支持基体は、不透明または実質的に透明で
あり得、所定の機械的性質を有する多くの材料を含み得
る。従って、基体は、無機または有機化合物のような非
導電性または導電性材料の層を含み得る。非導電性材料
としては、薄いウェブにおいて可撓性であるポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン等の
本目的において公知の種々の樹脂を用い得る。電気絶縁
性または導電性基体は、可撓性でかつエンドレス可撓性
ベルトの形状であるべきである。好ましくは、可撓性ベ
ルト形の基体は、商業的に入手し得る軸配向型ポリエス
テルを含む。支持基体層の厚さは、ビーム強度、機械的
強靱性および経済性のような多くの要因による。即ち、
可撓性ベルト用途で用いる基体層は、ベルトに悪影響を
及ぼさない限り、例えば、約125μmの実質的厚さま
たは約50μmよりも薄くない最小厚さを有し得る。実
用目的においては、基体の厚さは、サイクル操作時の最
適の可撓性、ビーム剛性および最小伸長のために、約6
5〜約150μm好ましくは約75〜約100μmの範
囲であり得る。
【0014】導電性層は、光透過性および静電写真部材
において所望される可撓性の度合いにより、厚さにおい
て実質的に広い範囲に亘って変化し得る。従って、可撓
性電子写真像形成装置においては、導電性層の厚さは、
導電性、可撓性および光透過性の最適組合せにおいて、
約20〜約750オングストローム好ましくは約100
〜約200オングストロームであり得る。可撓性導電性
層は、例えば、真空蒸着法のような任意の適当なコーテ
ィング方法によって基体上に形成させた導電性金属層で
あり得る。導電性表面を形成させた後、感光体において
は、正孔ブロッキング層をその上に塗布し得る。一般
に、正帯電型感光体用の電子ブロッキング層は、感光体
の像形成表面からの正孔を導電性層に向けて移動させ
る。隣接の光導電性層と下地の導電性層間で正孔に対し
て電子バリヤーを形成し得る任意の適当なブロッキング
層を使用し得る。好ましい正孔ブロッキング層は、加水
分解シランと金属基平面層の酸化表面との間の反応生成
物を含む。正孔ブロッキング層は、連続で約0.2μm
以下の乾燥厚を有すべきである。
【0015】接着層は、正孔ブロッキング層に通常塗布
する。当該技術において周知の任意の適当な接着層を使
用し得る。典型的な接着層には、例えば、ポリエステ
ル、ポリウレタン等がある。満足し得る結果は、約0.
05〜約0.3μmの接着層厚において得られる。任意
の適当な電荷発生(光生成)層を接着層上に塗布し得
る。電荷発生層は、当該技術において周知であり、均質
層またはフィルム形成性バインダー中に分散させた光導
電性粒子を含み得る。電荷発生層の例は、例えば、米国
特許第3,357,989号;米国特許第3,442,
781号および米国特許第4,415,639号に記載
されている。任意の適当な高分子フィルム形成性バイン
ダー材料を光生成層のマトリックスとして使用し得る。
典型的な高分子フィルム形成性材料には、例えば、米国
特許第3,121,006号に記載されているものがあ
る。光生成性化合物または顔料は、フィルム形成性バイ
ンダー組成物中に種々の量で存在し得る。一般に、約5
〜約90容量%の光生成性顔料を、約10〜約90容量
%の樹脂バインダー中に分散させる。
【0016】光生成層は、一般に約0.1〜約5μm好
ましくは約0.3〜約3μmの厚さ範囲にある。光生成
層の厚さは、バインダー含有量に相関する。高バインダ
ー含有量の組成物程、厚い光生成用の層を必要とする。
【0017】電荷輸送層は、電荷発生層からの光生成し
た正孔または電子の注入を支持しかつこれら正孔または
電子の有機層を通しての輸送を行って表面電荷を選択的
に放電し得る任意の適当な透明な有機ポリマーまたは非
高分子材料を含み得る。電荷輸送層は、正孔または電子
を輸送するばかりでなく、光導電性層を磨耗または化学
侵食から保護する。電荷輸送層は、該輸送層を通して露
光を行うときには、電子写真像形成部材を使用すべき波
長領域において通常透明であり、照射光の殆どが下地の
電荷発生層により利用されるようにする。透明基体を使
用する場合には、像形成のための露光または消去は基体
を通して行い、すべての光が基体を通過する。この場
合、電荷輸送材料は、電荷発生層が基体と電荷輸送層間
に挟まれているときには、使用波長領域において光を透
過する必要はない。電荷発生層と接続している電荷輸送
層は、電荷輸送層上の静電荷を照射の不存在下では伝導
させない程度に絶縁体である。電荷輸送層材料は、当該
技術において周知である。
【0018】電荷輸送層は、通常電気的に不活性なフィ
ルム形成性高分子材料中に分散させた活性化用化合物即
ち電荷輸送分子を含み得る。これらの電荷輸送分子は、
光生成させた正孔の注入を支持し得ずかつこれら正孔の
輸送を行い得ない高分子材料中に加え得る。多層型光導
電体において使用する特に好ましい電荷輸送層は、約2
5〜約75重量%の少なくとも1種の電荷輸送性芳香族
アミンと約75〜約25重量%の高分子フィルム形成性
樹脂(上記アミンが可溶性の)を含む。任意の適当な不
活性樹脂バインダーを使用し得る。典型的な不活性樹脂
バインダーには、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルカ
ルバゾール、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアク
リレート、ポリエーテル、ポリスルホン等がある。分子
量は、約20,000〜約150,000で変化し得
る。電荷輸送層の厚さは、約10〜約50μm好ましく
は約20〜約35μmの範囲にあり得る。
【0019】任意成分としての通常の接地ストリップ
も、電子写真像形成部材の一端に沿って使用し得る。接
地ストリップは、米国特許第4,664,995号に開
示されているものような材料を含み得る。接地ストリッ
プ層は、約7〜約42μmの厚さを有し得る。任意成分
としての抗カール層も、像形成部材の裏面において使用
し得る。抗カール層は、電気絶縁性または僅かに半導電
性である有機ポリマーまたは無機ポリマーを含み得る。
抗カール層は、平坦性および/または耐磨耗性を付与す
る。抗カール層の厚さは、約3〜約35μmである。任
意成分としての通常のオーバーコーティング層も使用し
得る。任意成分のオーバーコーティング層は、電気絶縁
性または僅かに半導電性である有機ポリマーまたは無機
ポリマーを含み得る。オーバーコーティング層は、約2
〜約8μmの厚さ範囲にある。エレクトログラフィ像形
成部材においては、導電性層を覆う可撓性誘電層を光導
電性層の代わりに用い得る。任意の適当な通常の可撓性
電気絶縁性誘電性ポリマーを、エレクトログラフィ像形
成部材の誘電性層において使用し得る。
【0020】一般に、静電写真像形成部材は、ウェブか
ら、ウェブを矩形シートに切断し、各シートの反対各末
端の小部分を重複させてループを形成させ、シートの重
複末端部を一緒に固定させ接合させて狭いシームを形成
させることによって製造する。シートの重複末端部は、
任意の適当な方法で相互に固定し得る。典型的な固定方
法には、超音波溶接、接着付け、テープ付け、加圧加熱
融合等がある。超音波シーム溶接法が一般に好ましいけ
れども、任意の他の適当なシーム形成方法を用いても、
末端部を永久的に接合させて像形成性ベルトを製造する
ことができる。固定方法は、当該技術において周知であ
り、例えば、米国特許第4,532,166号;米国特
許第4,838,964号;米国特許第4,758,4
86号;米国特許第4,430,146号および米国特
許第4,883,742号に記載されている。前述した
ように、接合方法、特に、溶接法は、溶接ベルトのコー
ティング層からの溶融熱可塑性材料のフラッシュおよび
スプラッシ(ベルト端部を越えて突出し、シーム末端お
よび重複部両側に存在する)を通常形成させる。従来技
術のベルト感光体において説明されているフラッシュ
は、往復パンチにより除去しており、フラッシュとシー
ムの一部を除去してシーム末端のベルト両側にノッチを
形成させている。そのノッチは、円の一部のような形状
である。しかしながら、シーム重複部際にあり静電写真
像形成部材ベルトの上部にあるスプラッシは、応力集中
の焦点として作用し、像形成部材が疲労曲げ応力を受け
たときに、シームでのクラッキングおよび剥離の発生に
よってシームの稼働寿命を著しく低下させ得る。
【0021】さらにまた、過剰のシーム重複部の厚さお
よび2つのスプラッシは、電子写真像形成工程中に、ク
リーニングブレードの機能を妨げ、ブレードの磨耗およ
び引裂性を悪化させ、像形成ベルトの動きの質に影響
し、さらに、像の音響的転写補助装置のような他の下位
装置を混乱させる。本発明のベルトの斜めシームは、そ
の斜めシーム形状が、像形成サイクル中に、衝突の望ま
しくない衝撃を斜めシームと下位装置の稼働表面間にお
いての進行中の点接触相互作用だけに留めるので、従来
のシーム全体とクリーニングブレード、像の音響的転写
補助装置または他の下位装置の稼働表面全体との瞬間的
衝突の作用を排除する。さらに、15°の斜め角度を有
する本発明の像形成部材のシームと0°の斜め角度を有
する典型的な市販溶接像形成部材のシームとの比較にお
いては、3mm径ロール上を力学的に曲げたとき、市販溶
接像形成部材のシームは僅かに8サイクルの曲げで剥離
したのに対し、本発明の斜めシームを有する像形成部材
においては、50回の曲げ後まで剥離は観察されなかっ
た。この劇的な差異は、誘起された曲げ応力の強度のす
べてが真直ぐな(0°傾斜)市販シームに対しては直接
作用するのに対し、本発明の斜めシームに対しては応力
のベクトル成分のみが作用するという事実に基づく。従
って、斜め角度が大きい程、シームに作用する応力のベ
クトル成分は小さく、そのようなシームは、曲げ誘起疲
労からのシーム破壊に対してより良好に耐える。
【0022】シームの機能的寿命の著しい延長、並びに
ベルトとクリーニングブレードまたは他の接触下位装置
との間の機械的相互作用の抑制は、本発明の斜めシーム
形状を有するベルトによって達成される。重複させ超音
波溶接法により接合させて溶接シームを形成させた場
合、シーム斜め形成度合いは、平行四辺形状像形成部材
シートの切断末端部の傾斜または斜め付けに直接依存す
る。図1は、相対末端部を重複させることによって固定
した可撓性多層型電子写真像形成部材の断面図である。
図2は、超音波溶接法によって接合させた図1の可撓性
多層型電子写真像形成部材の断面図である。図3は、ベ
ルト支持ロール上を曲げた後のシームクラッキングおよ
び剥離を示す可撓性多層型シーム化ー電子写真像形成ベ
ルトの断面図である。図4は、シームがベルトの一端と
90°の角度を形成しているのを示す従来技術の可撓性
多層型シーム化ー電子写真像形成ベルトの上部平面図で
ある。図5は、シーム斜め角度Φを有する本発明の例示
的実施態様の可撓性多層型シーム化ー電子写真像形成ベ
ルトの上部平面図である。
【0023】便宜上、本発明を、像形成ベルト性能を改
善しシーム稼働寿命を延長させるための種々のシーム斜
め角度を用いた可撓性多層型電子写真像形成ベルトの製
造に絞って説明する。しかしながら、これらの斜めシー
ム形状は、可撓性のエレクトログラフィ像形成ベルトに
も応用可能である。図1においては、従来技術において
説明されているような、第2末端部14に重ね合わせた
第1末端部12を有して重複部を形成する長方形形状の
可撓性電子写真像形成部材10を示す。満足し得る重複
部幅は、約0.5〜約1.7mmの範囲である。可撓性電
子写真像形成部材10は、電子写真像形成装置において
使用し得、単一層または例示しているような多層型感光
体であり得る。可撓性像形成部材10の各層は、所定の
機械的性質を有する多くの適当な材料を含み得る。これ
らの層は、通常、電荷輸送層16、電荷発生層18、接
着層20、電荷ブロッキング層22、導電性層24、支
持基体26および抗カール裏打層28を含む。各層のタ
イプの例およびその性質は、例えば、米国特許第4,7
86,570号;米国特許第4,937,117号およ
び米国特許第5,021,309号に記載されている。
可撓性像形成部材10を負帯電型感光体装置として構築
する場合、可撓性像形成部材10は、導電性表面と電荷
輸送層間に挟まれた電荷発生層を含む。
【0024】末端部12と14は、任意の適当な手段に
よって接合させ得る。典型的な接合方法には、例えば、
接着付け、テープ付け、ステープル付け、加圧および加
熱融合があり、ベルト、スリーブまたは円筒体のような
連続部材を形成させる。一般に、超音波溶接法が、末端
部12と14を結合させて図2で示すような重複領域の
シーム30とするのに好ましい。このようにして、可撓
性像形成部材10を、図1で示すような電子写真像形成
部材シートから図2で示すような連続電子写真像形成部
材シーム型ベルトに転換させる。可撓性像形成部材10
は、第1主要外表面32およびこれと相対した第2主要
外表面34を有する。シーム30(点線で示す)は、第
1末端部12および/またはその近くにある第2主要外
表面34(一般にその上の少なくとも1層を含む)を第
2末端部14および/またはその近くにある第1主要外
表面32(一般にその下の少なくとも1層を含む)と一
体に接合させるように、可撓性像形成部材10を接合さ
せる。
【0025】超音波シーム溶接方法においては、重複領
域に当てた超音波エネルギーを用いて、電荷輸送層1
6、電荷発生層18、接着層20、電荷ブロッキング層
22、導電性層24、支持基体26の一部および抗カー
ル裏打層のような可撓性像形成部材10の適用各層を溶
融する。重複領域のシーム30への溶接終了後に、重複
領域を図2で示すような重複接合領域に転換させる。重
複接合領域内では、可撓性像形成部材10のかって末端
部12と14を形成していた部分をシームに接合させ
て、かっては別々の末端部12と14が今や重複し互い
に接合するようにする。溶接シーム30は、図2で示す
ように、その各末端に、上部スプラッシ68と化合物ス
プラッシ70をそれぞれ含む。スプラッシ68と70
は、末端部12と14を一緒に接合させる過程で形成さ
れる。溶融材料は、重複領域から必然的に吐き出されて
支持基体26(第1末端部12の)の支持基体26(第
2末端部の)への直接融合を容易にする。このため、ス
プラッシ68と70が形成される。上部スプラッシ68
は、第2主要外表面34およびその隣接部を接合し重複
第1末端部12を接合した重複第2末端部14の上に形
成され位置している。下部スプラッシ70は、第1主要
外表面32およびその隣接部を接合し重複第2末端部1
4を接合した重複第1末端部12の下に形成され位置し
ている。スプラッシ68と70は、溶接可撓性部材10
の重複領域内のシーム30の側部および端部を越えて延
びてフラッシュを形成している。スプラッシ68と70
のシームの側部と端部を越えた拡がりは、機械操作中に
可撓性像形成部材10の精確なベルト端位置付けが要求
される静電写真複写機およびデュプリケーターのような
多くの装置において望ましいものでない。一般に、シー
ムの各端部(図示せず)を越えるスプラッシ68と70
の拡大部(即ち、フラッシュ)は、ノッチング操作(シ
ームの各端部に僅かなノッチを切り込んで端部スプラッ
シおよびシーム自体の小部分を除去する)により除去す
る。
【0026】典型的なスプラッシは、約68μmの厚さ
を有する。スプラッシ68と70の各々は、不均一であ
るが外表面側部74から内方向に延びている(第2主要
外表面34または第1主要外表面32に対して一般に平
行に延びている)自由側面72を有する一般に矩形の形
状を有する。スプラッシ68の自由側面72は、可撓性
像形成部材10の第2主要外表面34とおよそ垂直の角
度Θ1 を形成している。同様に、スプラッシ70の自由
側面72は、可撓性像形成部材10の第1主要外表面3
2とおよそ垂直の角度Θ2 を形成している。接合部位7
6は、スプラッシ68の側面72と可撓性像形成部材1
0の第1主要外表面32との接点に形成されている。同
様に、接合部位78は、スプラッシ70の側面72と可
撓性像形成部材10の第2主要外表面34との接点に形
成されている。接合部位76と78の両方は、応力集中
の焦点を与え、破壊開始部位となり、可撓性像形成部材
10の機械的一体性に影響する。
【0027】像形成装置の操作中、可撓性像形成部材1
0は、電子写真像形成装置のベルト支持ロール(図示せ
ず)、特に、小直径ロール上を回転して屈曲する。サイ
クル操作中の可撓性像形成部材10の力学的屈曲の結果
として、小直径ロールは、可撓性像形成部材10に曲げ
歪みを発生させ、その歪みにより、シーム30の周りに
その過剰の厚さに基づく大きな応力を一般に発生させ
る。接合部位76と78の近くでの屈曲によって誘起さ
れた応力集中は、可撓性像形成部材10のベルト長全体
の応力平均値よりもはるかに高い値に達する。この誘起
された曲げ応力は、可撓性像形成部材10が屈曲するロ
ールの直径に逆相関し、可撓性像形成部材10のシーム
30の厚さに直接相関する。可撓性像形成部材10が重
複領域で拡大した断面厚さを含む場合、高局在応力が不
連続部、例えば、接点76と78近くで生ずる。
【0028】可撓性像形成部材10を電子写真像形成装
置(図示せず)内のベルト支持ロール上で屈曲させたと
き、可撓性像形成部材10の第1主要外表面32は、ロ
ールの外表面と接触中、圧縮下にある。対照的に、第2
主要外表面は張力下に伸長している。これは、第1主要
外表面32と第2主要外表面34が円形断面を有するロ
ールの周りの循環通路の部分を移動している事実にに帰
因している。第2主要外表面34はロール中心から第1
主要外表面32よりも大きい半径距離に位置するので、
第2主要外表面34は、第1主要外表面32よりも同じ
時間内で長い距離移動しなければならない。従って、第
2主要外表面34は、可撓性像形成部材10の一般に中
心部分(可撓性像形成部材10の重力中心に沿って一般
に延びている部分)に対して張力下に伸長している。逆
に、第1主要外表面32は、可撓性像形成部材10の一
般に中心部分に対して圧縮されている。結果として、接
合部位76での曲げ応力は引張り応力であろうし、接合
部位78での曲げ応力は圧縮応力であろう。
【0029】接合部位78におけるような圧縮応力がシ
ーム30の破壊を生ずるのは稀である。しかしながら、
接合部位76におけるような引張り応力は、はるかに重
大である。接合部位76での引張り応力集中は、図3で
示すような可撓性像形成部材10の電気的活性層を通し
てクラッキングを発生させる引裂開始の可能性を大いに
増大する。図3に示す引裂80は、可撓性像形成部材1
0の第2末端部に隣接している。一般に垂直に延びた引
裂80は、電荷輸送層16内で始まり、電荷発生層18
を通って伝播する。当然のこととして、引裂80は、一
般に水平に拡がり、シーム剥離81を生じ、この剥離
は、比較的弱く接着結合させた電荷発生層18および接
着層20の接合表面間の界面に沿って伝播する。その外
観上、局在シーム剥離を、典型的に“シームパッフィン
グ(seam puffing)" と称する。スプラッシ68の過剰の
厚さと接合部位76での応力集中は、シーム30の力学
的疲労破壊の進展を促進する傾向を有し、接合末端部1
2と14の分離および可撓性像形成部材10の断裂をも
たらし得る。これは、可撓性像形成部材10の稼働寿命
を大いに低下させる。
【0030】シーム破壊を生ずる以外に、引裂80は、
電子写真像形成およびクリーニング工程中に、トナー粒
子、紙繊維、ほこり、破片および他の望ましくない物質
を集める付着性部位として作用する。例えば、クリーニ
ング工程中、クリーニングブレードのような通常のクリ
ーニング装置(図示せず)は、繰り返し引裂80上を通
過する。引裂80の部位が破片を充たすにつれて、クリ
ーニング装置は、引裂80からの高集積破片の少なくと
も一部を除去する。しかしながら、除去すべき破片量
は、クリーニング装置の像形成部材10からの除去能力
をしばしば越える。結果として、クリーニング装置は、
高集積量の破片を除去するものの、クリーニング工程中
に全量を除去することができない。従って、高集積破片
の一部は、可撓性像形成部材10の表面上に付着するで
あろう。実際上、クリーニング装置は、破片を効果的に
除去するよりはむしろ可撓性像形成部材10の表面から
破片を拡散させる。シーム破壊および破片拡散をもたら
す以外に、局在シーム剥離81が生じた場合、シーム剥
離81上の可撓性像形成部材10の部分は、実際上、上
方に動き得るフラップ(垂れ板状)になる。フラップの
上方移動は、クリーニング操作においてさらなる問題を
生ずる。フラップは、クリーニング装置が可撓性像形成
部材10の表面を移動するときに、クリーニング装置の
通路の障害となるからである。クリーニング装置は、フ
ラップが上方に延びた場合、フラップを実際に打撃す
る。クリーニング装置がフラップを打撃するときには、
大きい力がクリーニング装置上に生じ、ブレードの劣
化、例えば、過剰の磨耗およびクリーニングブレードの
引裂きが生じ得る。
【0031】クリーニングブレードの劣化に加え、フラ
ップとクリーニング装置との衝突は、サイクル操作中
に、可撓性像形成部材10に望ましくない速度変動を生
ずる。この望ましくない速度変動は、特に高速精密装置
内において、例えば、カラートナー像を正確な記録位置
に連続して付着させねばならないカラー複写機において
可撓性像形成部材10により形成されたコピー/プリン
トの品質に悪影響を与える。更に詳細には、コピー/プ
リント品質は、像形成が可撓性像形成部材10のある部
分上で可撓性像形成部材10の他の部分のクリーニング
と同時に起こるので、影響を受ける。可撓性像形成部材
10において生ずる速度変動問題は、シーム剥離81を
被る可撓性像形成部材10に専ら限定されるものでな
い。接合部位76と78での可撓性像形成部材10の断
面厚の不連続性も、望ましくない速度変動を、特に可撓
性像形成部材10がベルトモジュールの小直径ロール上
または2個の近接ロール間を屈曲する場合に生じ得る。
さらにまた、シーム下部のスプラッシ70も、力学的ベ
ルトサイクル操作中に、音響的像転写補助装置(図示せ
ず)と衝突し、それによってさらなる許容し得ない像形
成ベルト速度不整を生ずる。
【0032】図4においては、重ね接合(lap-joint) 超
音波接合シームを有する典型的な従来技術の電子写真像
形成部材ベルトの上部平面図である。図示するように、
シームは、像形成ベルトの幅全体を横切っており、ベル
トの両端に対して垂直であり、90°の角度、即ち、0
°の斜め角度を形成している。引張り力F(加えた像形
成部材ベルトの張力単独の力、あるいは加えたベルト張
力とベルトが装置操作条件下でベルト支持ロール上を曲
がるときの誘起引張り曲げ応力との和に基づく力)に供
したとき、ベルト方向に沿った力Fは、常に、0°の斜
め角度を有する横方向シームに対して直接作用する。こ
の機械作用は、シームに悪影響を及ぼし、疲労によるシ
ームクラッキング/剥離問題の発現を加速させる。さら
にまた、この垂直シーム形状は、電子写真像形成および
クリーニングサイクル操作中に、シーム重複部およびス
プラッシ全体のクリーニングブレードまたは像の音響的
転写補助装置の稼働表面に対してのまたはベルト支持ロ
ールとの完全衝突を生ずる。これらの機械的相互作用の
効果は、クリーニングブレードの磨耗を悪化させ、ベル
トのサイクル操作の速度均一性を混乱させる。
【0033】図5においては、上部平面図により、斜め
角度を有する本発明の超音波溶接シーム化像形成べると
の重ね接合を図示している。シームの斜め化の度合を角
度で示しており、従来技術の垂直シーム形状を異なって
いる。本発明の斜めシームにおいては、ベルトに加える
総張力“F”は、シームに対して直接作用せず、むし
ろ、減少したベクトル成分“f”となる。従って、シー
ムの斜め角度が大きい程、シームに対して作用するベク
トル力fは小さく、シームの機械的稼働寿命は長い。し
かしながら、通常の垂直シームに勝る斜めシームの戦略
的利点は、斜めシームが、像形成ベルトの機械操作中
に、クリーニングブレード、トナー像の音響的転写補助
装置およびベルト支持ロールに対してほんの瞬間的な点
接触を与えることである。この温和な点接触機械相互作
用は、ベルトの輸送速度混乱問題を排除し、クリーニン
グブレードの磨耗を最小にする。斜めシームと静電写真
下位装置間の点接触相互作用は、垂直シームの従来技術
において見られる全衝突効果に対して形状において対照
的である。
【0034】満足し得る結果のためには、シームの斜め
角度は、約0.5°〜約60°であるべきであり、斜め
シームの速度変動効果は有意でなくなる。約1°〜約2
0°の斜め角度が好ましい。しかしながら、高度に斜め
化したシームによる非像形成性領域の出現の点からは、
最適のシーム斜め角度は、約2°〜約10°であるべき
である。本発明の各実施態様によれば、超音波重ね接合
させて種々の度合の斜め切断末端を有する平行四辺形シ
ートから可撓性像形成部材ベルトを形成させることによ
るシーム作成により、改良された全体的機械特性とシー
ム性能を有する斜めシーム形状が得られることが判っ
た。本発明の改良されたベルトは、ベルトの稼働寿命を
延長し、下位装置の性能を向上させた。極めて重要なこ
とは、本発明の可撓性像形成部材ベルトが、クリーニン
グブレード、ベルト支持ロールおよび像の音響的転写補
助装置とのシームの機械的相互作用を成功裏に抑制し;
サイクル操作中の像形成ベルトの速度変動を排除し;さ
らに、小直径ロール上を通過するときのシームの力学的
疲労クラッキング/剥離抵抗性を改善したことである。
【0035】
【実施例】
【0036】
【実施例1】光導電性像形成部材ウェブを、厚さ3ミル
(76.2μm)を有するチタンコーティングポリエス
テル基体を用い、この基体に、乾燥厚0.05μmを有
するシロキサンブロッキング層を塗布することによって
製造した。次いで、接着界面層を、上記ブロッキング層
に乾燥厚0.07μmを有するポリエステル接着剤を塗
布することによって施した。その後、上記接着界面層
を、7.5容量%の三方晶Se、25容量%のN,N'-ジ
フェニル-N,N'-ビス(3-メチルフェニル)-1,1'- ビフェ
ニル-4,4'-ジアミン、および67.5容量%のポリビニ
ルカルバゾールを含有する電荷発生層でコーティングし
た。この電荷発生層は、2.0μmの乾燥厚を有してい
た。このコーティング像形成ウェブを、電荷輸送層コー
ティング材料の押出によりオーバーコーティングした。
子の電荷輸送層は、N,N'- ジフェニル-N,N'-ビス(3-メ
チルフェニル)-1,1'- ビフェニル-4,4'-ジアミンとポリ
カーボネート樹脂のマクロロン(Makrolon 、登録商標)
Rとを1:1の重量比で含有しており、24μmの厚さ
を有していた。
【0037】88.2gのポリカーボネート樹脂、0.
9gのポリエステル、および4.5gのシラン処理微結
晶性シリカを含有する抗カール裏打コーティング層を、
光導電性像形成部材ウェブの裏面(光生成体層および電
荷輸送層の反対側)に塗布した。最終の乾燥光導電性像
形成部材ウェブは、約116μmの合計厚を有してい
た。
【0038】
【実施例2】実施例1の光導電性像形成部材ウェブをカ
ットして5枚の200.32cm(8インチ)×200.
32cm(8インチ)の正方形像形成シートサンプルを形
成させた。次いで、第1の像形成サンプルを真ん中から
カットして2枚の垂直切断末端を有する長方形試験片を
得た。この試験片は、重複させ接合させたとき、従来技
術の対照シームを示す斜め角度のないシームを与えた。
残りの像形成サンプルを、各中心点から、種々の斜め切
断末端を有する数セットの試験片を得るような方法でカ
ットし、相応に接合させたとき、超音波溶接シームにお
いて5°、15°、30°および60°のシーム斜め角
度を生ずるようにした。試験片の各セットにおいて、各
試験片の切断末端を、図1で示すのと同様な方法で、そ
の相応する試験片の他の切断末端上の約1mmの距離に重
合わせ、溶接ホーンに送った40KHz の音波エネルギー
を用いて通常の超音波溶接法により接合させ、図2で示
すのと同様なシームを形成させた。溶接ホーンチップ
は、1mm幅と13mm長であり、長さ寸法はシーム長に対
して垂直である平坦底部を有していた。次いで、種々の
シーム斜め角度を有する作成シームサンプルを、そのそ
れぞれの物理的および機械的性質について評価した。
【0039】シーム破壊伸び、破壊強度およびクラッキ
ング/剥離歪みの測定においては、インストロン テン
シル テスター(Instron Tensile Tester)(モデル TM
、インストロン社から入手し得る)を用いて、以下の
試験手順に従った: (a) 試験サンプル片を上記実施例の各シーム形状にカッ
トした。各試験サンプルは1.27cm×10.16cm
(0.5インチ×4インチ)の寸法を有し、シームは試
験サンプルの中央に位置させた。 (b) 試験サンプルを5.02cm(2インチ)のゲージ長
を用いてインストロンジャー中に差し込み、シームをジ
ャー間の中央に位置させた。 (c) シームサンプルを、5.08cm/分(2インチ/
分)のクロスヘッド速度、5.08cm/分(2インチ/
分)のチャート速度、および22kg(50ポンド)の
実物大の目盛りで引き、引張りシーム破壊およびシーム
クラッキング/剥離を観察した。 (d) シームを破壊するのに要した荷重(kg)を1.27cm
で割って kg/cmでのシーム破壊強度を得た。 (e) シームのクラッキング/剥離が生じた伸びをサンプ
ルのゲージ測定長で割ってクラッキング/剥離歪みを得
た。
【0040】下記の表1に要約した機械的測定結果は、
シームのクラキング/剥離抵抗性、破壊伸びおよび破壊
強度がすべて斜めシーム形状の取入れにより改善されて
いることを示している。シーム斜め角度を増大させるこ
とにより、シームの機械的性質は向上し、観察された機
械的改良の度合はシーム斜め化の度合に依存していた。
30°〜60°の斜め角度範囲では、試験サンプルの引
張り破壊はシームにおいて生じなかったが、他方で、サ
ンプルにおいては、斜めシームは、外から加えた試験サ
ンプル材料の破壊点までの応力に耐える点で、試験サン
プルの材料よりも大きい機械的強度を有していることを
示唆していた。表の最後の欄に示した標準化したエネル
ギー吸収の結果によれば、本発明のシームの強靱性も、
30°のシーム斜め角度に達したときに、従来技術のシ
ーム対照物よりも耐破壊性において約350%程の有意
に改善されていた。
【0041】 表 1 シーム斜め角度 剥離歪み 破壊伸び 破壊強度 エネルギー吸収 (%) (%) (kg/cm) (%) 0° 1.8 10.0 9.8 100 5° 3.5 17.3 10.8 186 15° 5.7 23.2 11.7 260 30° 8.7 36.7 13.4 448 60° 14.1 102.2* 14.3* 1176* * シーム破壊は生じなかったが、サンプル材料は破壊し
た。
【0042】
【実施例3】シームの力学的疲労耐久性試験のために、
中央に位置させたシームを有する2.54cm×20.2
2cm(1インチ×8インチ)の試験サンプルを、上記実
施例2の0°および15°斜め角度の各シーム形状物か
らカットした。1ポンド/インチの幅張力を与えるため
の一端に付けた1ポンド重しにより、シームを有する試
験サンプルを0.12インチ(3.0mm)直径の自由回
転ロール上に180°で巻付け、試験サンプルを手で握
った。この条件下で、試験サンプルのシームを、手を上
下に移動させることによってロール上で力強く前後に1
秒につき1回の曲げ速度でシームクラッキングが生ずる
まで曲げた。この試験から得られた結果は、従来技術の
対照シームの0°斜め角度が僅かに8サイクルの曲げで
全体的シームクラッキング/剥離を生じたことを示し
た。対照的に、シームの斜め角度を15°に増大させた
ときには、シーム破壊は、約50サイクルの曲げ試験ま
で延びた。この結果は、530%のシーム寿命の改善を
示す。
【0043】
【実施例4】実施例1の光導電性像形成ウェブをカット
して、次のシームサンプルを得た:従来技術を示す0°
斜め角度の垂直切断末端を有する1枚の長方形像形成部
材シート;および本発明の1°、3°および7°の傾斜
即ち斜め角度の斜め切断末端を有する平行四辺形状の3
枚の像形成部材シート。これらの像形成シートのすべて
を41.4cm(16.3インチ)×114.5cm(4
5.1インチ)の正確な寸法を有するようにカットし
た。これらの像形成部材シートの全部の相対末端を、実
施例2で述べたシーム形成方法を用いて重複させ超音波
接合させて像形成部材ベルトとして、0°の従来技術の
シームおよび本発明の相応する1°、3°および7°の
斜めシームである所望の溶接シームを得た。続いて、こ
れらの像形成ベルトを、19.1cm(7.5インチ)/
秒のべるとサイクル操作速度で操作するゼロックス 577
5 ゼログラフィ複写機装置のクリーニングブレード、像
の音響的転写補助装置およびベルト支持ロールに対して
サイクル操作したときの速度変動について評価した。
【0044】得られたサイクル試験データは、従来技術
のシームを有する対照像形成部材ベルトはクリーニング
ブレード、像の音響的転写補助装置およびベルト支持ロ
ールの各下位装置に対しての機械的相互作用に基づく平
均で4.2%のベルト速度の不整を生じたことを示して
いた。これとは明らかに対照的に、本発明により作成し
たシームを有する像形成部材ベルトは、1°の斜め角度
において1.9%の、また3°および7°の斜め角度に
おいて僅か1.3%のほんの小さい平均速度変動しか示
さなかった。1.3%の平均ベルト速度変動値に照らし
て、通常のベルトにおける速度変動の問題は、本発明の
少なくとも1°の斜め角度を有する改良されたシーム形
状を有するベルトを使用することによって全く排除し得
ることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、相対末端部を重複させることによって
固定した可撓性多層型電子写真像形成部材の断面図であ
る。
【図2】図2は、超音波溶接法によって接合させた図1
の可撓性多層型電子写真像形成部材の断面図である。
【図3】図3は、ベルト支持ロール上を曲げた後のシー
ムクラッキングおよび剥離を示す可撓性多層型シーム化
ー電子写真像形成ベルトの断面図である。
【図4】図4は、シームがベルトの一端と90°の角度
を形成しているのを示す従来技術の可撓性多層型シーム
化ー電子写真像形成ベルトの上部平面図である。
【図5】図5は、シーム斜め角度Φを有する本発明の例
示的実施態様の可撓性多層型シーム化ー電子写真像形成
ベルトの上部平面図である。
【符合の説明】
10 可撓性電子写真像形成部材 12 第1末端部 14 第2末端部 16 電荷輸送層 18 電荷発生層 20 接着層 22 電荷ブロッキング層 24 導電性層 26 支持基体 28 抗カール裏打層 30 シーム 32 第1主要外表面 34 第2主要外表面 68 上部スプラッシ 70 下部スプラッシ 72 スプラッシの側面 74 スプラッシの外側面 80 引裂 81 剥離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード エフ グラボウスキー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター シャーボーン ロード 479 (72)発明者 ディヴィッド ダブリュー マーティン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14568 ウォルワース ヒデン ポンド レーン 1471

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持基体、フィルム形成性ポリマーを含
    むコーティング、および永久的斜めシームを含む可撓性
    静電写真像形成ベルト。
  2. 【請求項2】 斜めシームが約0.5°〜約60°の斜
    め角度を有する請求項1記載の可撓性静電写真像形成ベ
    ルト。
  3. 【請求項3】 斜め末端部を有する平行四辺形状を有す
    るシートを用い、該シートが第2主要外表面に相対しか
    つ平行な第1主要外表面を有し、第1の上記斜め末端部
    に隣接する上記第1主要外表面の端部を第2の上記斜め
    末端部に隣接する上記第2の主要外表面の端部に重複さ
    せて斜めシームを形成させ、上記末端部を互いに固定さ
    せて永久的斜めシームを形成させることを特徴とする静
    電写真像形成部材ベルトの製造方法。
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