JPH11265076A - 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

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

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JPH11265076A
JPH11265076A JP11000412A JP41299A JPH11265076A JP H11265076 A JPH11265076 A JP H11265076A JP 11000412 A JP11000412 A JP 11000412A JP 41299 A JP41299 A JP 41299A JP H11265076 A JPH11265076 A JP H11265076A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 可とう性静電複写用作像ベルトのシーム部分
の機械的特性を改善する。 【解決手段】 シーム３０を有する作像ベルト１０は、
熱可塑性ポリマーマトリクス層を含むベルト部材をシー
ム部分でつなぎ合わせて環状に形成される。ベルト１０
は真空コンベヤ−１０４により、真空保持装置１００の
上部に装置１００との間に間隔を空けた位置からつり下
げられる。真空保持装置１００はベルト１０のつり下が
った部分を開口１０３で吸着し、シームとその近傍領域
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。その状態で、シーム及びその近傍領域をポリマーマ
トリクスのガラス遷移温度より高い温度まで加熱し当該
部分の応力を解放する。シーム部分は他の熱容量部材に
接していないので、加熱に要する熱量は少なく、冷却も
迅速に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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（iono
graphic）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（da
rk 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５，２
４０，５３２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。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４，９
３７，１１７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２
８（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４
０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４
４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６
０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４，８７
８，９８５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１
４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１６
ＫＨｚ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１
２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１
４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７
０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３
４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１
０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７
８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１
０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３
２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１
０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９
０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１０
０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１
０８は、ハウジング１０６の中空内部をフィンガー１０
８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３
０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Ｔ
ｇ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１
２０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１２
６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１
１６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３
６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１１
６、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４，８３
８，９６４号、第４，８７８，９８５号、第５，０８
５，７１９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１２
２が好ましい。
【００４２】図８は、それぞれスリット１３２および１
３４を含む一対の片持ち式の中空の円筒形支持部材１２
８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１
４４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１
３６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１２
８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１
０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２
００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 49,0
00）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２
０，０００ｇ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５００ｍ
ｇ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１
３８℃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（Baye
r A.G.社製の総固体重量比７．８７％のMakrolon 570
5）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、２．８
７部のエチルセルロースと、８７．７部の溶剤（Acheso
n Colloids Company社製のAcheson Graphite分散体RW22
790）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（Good
year 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１０
４℃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５５
９．５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（５．０
８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、３０
０，０００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、１０
４ 真空コンベア、１０８ フィンガー、１１２ 並進
メカニズム、１２２ 熱源。
フロントページの続き (72)発明者 アンソニー エム ホーガン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ピッツ フォード ピン ホック レーン １ (72)発明者 リチャード エル ポスト アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ペンフ ィールド ゴルフストリーム ドライブ 29 (72)発明者 ドナルド シイ フォンホエネ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 フェア ポート ネトルクリーク ロード 82 (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 ウェブ スター シャーボーン ロード 479 (72)発明者 ビング アール シィエ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ウェブ スター フレゼント ビュー レーン 1092

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、実質的に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実質的
    に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、 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。
  3. 【請求項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
    域を実質的に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実質的に半円形の部分を
    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、 を含む装置。
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