DE102012207670A1

DE102012207670A1 - Zwischenübertragungselement

Info

Publication number: DE102012207670A1
Application number: DE102012207670A
Authority: DE
Inventors: Michael S. Roetker; Francisco J. Lopez; Kyle B. Tallmann; Jonathan H. Herko; David W. Martin; Scott J. Griffin; Mandakini Kanungo; Yuhua Tong
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-11-15
Also published as: JP2012237980A; JP5860751B2; US8349942B2; US20120288788A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zwischenübertragungselement, umfassend eine Schicht, die ein Phenoxyharz mit darin dispergierten Graphenteilchen umfasst.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Zwischenübertragungselement.
Apparaturen zum Herstellen eines Bildes, in denen ein Farbbild oder ein Schwarz-Weiß-Bild unter Verwendung eines Zwischenübertragungselementes, mit dem ein Toner elektrostatisch übertragen wird, erzeugt wird, sind bekannt. Wenn ein Bild unter Verwendung solch eines Zwischenübertragungselementes in einer Apparatur zum Herstellen eines Farbbildes auf einem Blatt Papier erzeugt wird, werden gewöhnlich zuerst vier Farbbilder der Farben Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz jeweils nacheinander von einem Bildträger, wie zum Beispiel einem Fotorezeptor, übertragen und übereinander auf dem Zwischenübertragungselement aufgebracht (primäre Übertragung). Dieses Vollfarbbild wird dann in einem einzigen Schritt auf ein Blatt Papier übertragen (sekundäre Übertragung). In einer Apparatur zum Herstellen eines Schwarz-Weiß-Bildes wird ein Bild der Farbe Schwarz zuerst von einem Fotorezeptor auf ein Zwischenübertragungselement und danach vom Zwischenübertragungselement auf ein Blatt Papier übertragen.
Zwischenübertragungsbänder, die entwickelt wurden, um ein Tonerbild in einer Hochgeschwindigkeits-Apparatur zu übertragen, müssen eine geeignete elektrische Leitfähigkeit haben und diese Leitfähigkeit über einen langen Zeitraum hinweg beibehalten. Bei der Herstellung eines Zwischenübertragungsbandes werden gewöhnlich leitfähige Bestandteile in eine Polymer-Matrix eingebracht, so dass die erforderliche Leitfähigkeit erhalten und beibehalten wird. Gewöhnlich wird Ruß als leitfähiger Bestandteil verwendet, obwohl auch andere elektrisch leitfähige Materialien in Zwischenübertragungsbändern verwendet werden können. Die Zugabe von Ruß als Füllstoff für ein Zwischenübertragungsband führt jedoch zu einer verringerten Bruch- und Reißfestigkeit, was zu einer Rissbildung in dem Zwischenübertragungsband während des Betriebs der Apparatur führen kann. Der Gehalt an Ruß in einem herkömmlichen Zwischenübertragungsband beträgt gewöhnlich bis zu 30 Gewichtsprozent. Ein hoher Gehalt an Ruß in einem Zwischenübertragungsband führt jedoch zu einer verringerten Reißfestigkeit, wodurch die Lebensdauer des Zwischenübertragungsbandes verkürzt wird. Wenn ein Zwischenübertragungsband unter Anwendung eines Fließbeschichtungsprozesses hergestellt wird, ist die Auswahl an Rußen und Polymerharzen beschränkt. Es besteht deshalb ein Bedarf an einem Zwischenübertragungsband, das selbst bei einem verringerten Gehalt an elektrisch leitfähigem Füllstoff die erforderliche elektrische Leitfähigkeit hat, das robust ist und das eine lange Lebensdauer hat. Ruß verringert ebenfalls die Lichtdurchlässigkeit eines Zwischenübertragungsbandes. Deshalb müssen in elektrofotografischen Maschinen Reflexionssensoren verwendet werden. Ein lichtdurchlässiges Zwischenübertragungsband würde die Verwendung von Durchlichtsensoren ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung stellt bereit:

(1) Ein Zwischenübertragungselement, umfassend: eine Schicht, die ein Phenoxyharz mit darin dispergierten Graphenteilchen umfasst, wobei die Schicht etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 3,0 Gewichtsprozent Graphenteilchen enthält, bezogen auf das Gewicht der Schicht.
(2) Ein Zwischenübertragungselement gemäß Punkt (1), wobei das Phenoxyharz ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polymeren von Bisphenol A und Epichlorhydrin, Polymeren von Bisphenol Z und Epichlorhydrin, Polymeren von Bisphenol AF und Epichlorhydrin, Polymeren von Bisphenol C und Epichlorhydrin und Polymeren von Bisphenol BP und Epichlorhydrin.
(3) Ein Zwischenübertragungselement gemäß Punkt (1) oder (2), wobei die Schicht weiterhin ein Polymer umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyestern, Polyurethanen, Polyimiden, fluorierten Polyimiden, Polyamidimiden, Polyolefinen, Polyamiden, Polyetherimiden, Polyphenylensulfiden, Polysulfonen, Polycarbonaten, PVDF und Acrylpolymeren.
(4) Ein Zwischenübertragungselement gemäß einem der Punkte (1) bis (3), wobei die Schicht eine Lichtdurchlässigkeit von etwa 70 Prozent für Licht mit einer Wellenlänge von 700 nm hat.
(5) Ein Zwischenübertragungselement gemäß einem der Punkte (1) bis (4), wobei die Schicht eine Bruchfestigkeit von etwa 50 MPa bis etwa 90 MPa hat.
(6) Ein Zwischenübertragungselement gemäß einem der Punkte (1) bis (5), wobei die Schicht einen spezifischen elektrischen Oberflächenwiderstand von etwa 10⁸ Ohm/Flächenquadrat (Ω/☐) bis etwa 10¹³ Ohm/Flächenquadrat hat.
(7) Ein Zwischenübertragungselement gemäß einem der Punkte (1) bis (6), wobei die Schicht eine Dicke von etwa 30 μm bis etwa 400 μm hat.
(8) Ein Zwischenübertragungselement gemäß einem der Punkte (1) bis (7), wobei die Schicht einen Youngschen Modul (E-Modul) von etwa 2000 MPa bis etwa 8000 MPa hat.
(9) Ein Zwischenübertragungselement gemäß einem der Punkte (1) bis (8), wobei das Phenoxyharz die folgende Struktur umfasst:
worin n eine Zahl von etwa 40 bis etwa 400 ist.
(10) Ein Zwischenübertragungselement gemäß einem der Punkte (1) bis (9), wobei ein Isocyanat auf das Phenoxyharz gepfropft ist.
(11) Ein Zwischenübertragungselement gemäß Punkt (10), wobei das Isocyanat ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Phenylisocyanat, 1,1,3,3-Tetramethylbutylisocyanat, 1-Adamantylisocyanat, 1-Naphthylisocyanat, 2,2-Diphenylethylisocyanat, 2,3,4-Trifluorphenylisocyanat, 2,4,5-Trimethylphenylisocyanat, 2-Benzylphenylisocyanat, 4,4'-Methylenbis(phenylisocyanat) und Gemischen davon.
(12) Ein Zwischenübertragungselement gemäß einem der Punkte (1) bis (11), weiterhin umfassend ein Substrat, wobei die Schicht auf dem Substrat angeordnet ist.
(13) Ein Zwischenübertragungselement gemäß einem der Punkte (1) bis (12), weiterhin umfassend leitfähige Teilchen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ruß, Acetylenruß, fluoriertem Ruß, Metalloxiden, dotierten Metalloxiden, Polyanilin, Polythiophenen, Polyacetylen, Poly(phenylen-vinylen), Poly(p-phenylsulfid), Pyrrolen, Polyindol, Polypyren, Polycarbazol, Polyazulen, Polyazepin, Poly(fluor), Polynaphthalin und Gemischen davon.
(14) Ein Zwischenübertragungselement, umfassend: eine Oberflächenschicht, die ein Phenoxyharz mit darin dispergiertem Graphen umfasst, wobei die Schicht etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 3,0 Gewichtsprozent Graphen enthält, bezogen auf das Gewicht der Schicht, wobei das Phenoxyharz die folgende Struktur umfasst:
worin n eine Zahl von etwa 40 bis etwa 400 ist, und wobei die Schicht eine Lichtdurchlässigkeit von etwa 70 Prozent für Licht mit einer Wellenlänge von 700 nm hat.
(15) Ein Zwischenübertragungselement gemäß Punkt (14), wobei die Oberflächenschicht eine Bruchfestigkeit von etwa 50 MPa bis etwa 90 MPa hat.
(16) Ein Zwischenübertragungselement gemäß Punkt (14) oder (15), wobei die Oberflächenschicht eine Dicke von etwa 30 μm bis etwa 400 μm hat.
(17) Ein Zwischenübertragungselement gemäß einem der Punkte (14) bis (16), wobei die Oberflächenschicht einen spezifischen elektrischen Oberflächenwiderstand von etwa 10⁸ Ohm/Flächenquadrat bis etwa 10¹³ Ohm/Flächenquadrat hat.
(18) Ein Zwischenübertragungselement, umfassend: eine Schicht, die ein Phenoxyharz mit darin dispergierten Graphenteilchen umfasst, wobei die Schicht etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 3,0 Gewichtsprozent Graphenteilchen enthält, bezogen auf das Gewicht der Schicht, und wobei das Phenoxyharz die folgende Struktur umfasst:
worin m eine Zahl von etwa 1 bis etwa 399 ist und worin n eine Zahl von etwa 399 bis etwa 1 ist.
(19) Ein Zwischenübertragungselement gemäß Punkt (18), wobei die Schicht eine Lichtdurchlässigkeit von etwa 60 Prozent bis etwa 80 Prozent für Licht mit einer Wellenlänge von etwa 400 nm bis etwa 1000 nm hat.
(20) Ein Zwischenübertragungselement gemäß Punkt (18) oder (19), wobei die Schicht eine Bruchfestigkeit von etwa 50 MPa bis etwa 90 MPa hat.

Die 1 ist eine schematische Ansicht einer Apparatur zum Herstellen eines Bildes.
Die 2 zeigt ein Zwischenübertragungselement entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 3 zeigt ein Zwischenübertragungselement entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Die 4 zeigt die Struktur von Graphen.
Die 5 zeigt einen Vergleich der Lichtdurchlässigkeiten von Zwischenübertragungsbändern, die in den Beispielen hergestellt wurden.
Die Apparatur zum Herstellen eines Bildes, die in der 1 gezeigt ist, umfasst ein Zwischenübertragungselement, das im Folgenden genauer beschrieben wird. Die Apparatur zum Herstellen eines Bildes ist eine Apparatur vom Zwischenübertragungs-Typ, umfassend eine erste Übertragungseinheit, mit der ein Tonerbild, das auf einem Bildträger erzeugt wurde, auf ein Zwischenübertragungselement übertragen wird (primäre Übertragung), und eine zweite Übertragungseinheit, mit der das Tonerbild, das auf das Zwischenübertragungselement übertragen wurde, auf ein Bildaufzeichnungsmaterial (beispielsweise ein Blatt Papier), auf dem das Bild letztendlich verbleibt, übertragen wird (sekundäre Übertragung). Das Zwischenübertragungselement in der Apparatur zum Herstellen eines Bildes kann ein Zwischenübertragungselement sein, das das Bildaufzeichnungsmaterial durch den Übertragungsbereich befördert, so dass das Tonerbild auf das Bildaufzeichnungsmaterial übertragen wird. Das Zwischenübertragungselement muss über einen langen Zeitraum hinweg verwendbar sein und die Übertragung qualitativ hochwertiger Bilder beziehungsweise Ausdrucke ermöglichen.
Die erfindungsgemäß verwendete Apparatur zum Herstellen eines Bildes ist nicht auf bestimmte Apparaturen beschränkt, vorausgesetzt, dass sie eine Apparatur vom Zwischenübertragungs-Typ ist, und Beispiele für solche Apparaturen umfassen gewöhnliche Apparaturen zum Herstellen eines monochromen Bildes, die nur eine Farbe in der Entwicklungsvorrichtung enthalten; Apparaturen zum Herstellen eines Farbbildes, in denen mehrere verschiedenfarbige Tonerbilder nacheinander von einem Bildträger auf ein Zwischenübertragungselement übertragen werden (primäre Übertragung); und Apparaturen zum Herstellen eines Farbbildes, die mehrere Bildträger mit Entwicklungseinheiten für die jeweilige Farbe umfassen, die in Reihe auf dem Zwischenübertragungselement angeordnet sind. Genauer gesagt, die Apparatur zum Herstellen eines Bildes kann die folgenden Bestandteile umfassen: einen Bildträger; eine Ladevorrichtung, mit der die Oberfläche des Bildträgers gleichmäßig elektrisch aufgeladen wird; eine Belichtungsvorrichtung, mit der die Oberfläche des Bildträgers belichtet wird, so dass ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt wird; eine Entwicklungsvorrichtung, mit der das auf der Oberfläche des Bildträgers erzeugte latente Bild entwickelt wird, wobei eine Entwicklungslösung verwendet wird, so dass ein Tonerbild erzeugt wird; eine Fixiervorrichtung, mit der das Tonerbild auf einem Bildaufzeichnungsmaterial fixiert wird; eine Reinigungsvorrichtung, mit der restlicher Toner und Fremdkörper, die an dem Bildträger anhaften, entfernt werden; eine Entladevorrichtung, mit der restliche elektrostatische Ladung von der Oberfläche des Bildträgers entfernt wird; sowie andere Bestandteile, die in gewöhnlichen Apparaturen zum Herstellen eines Bildes verwendet werden.
Der erfindungsgemäß verwendete Bildträger kann ein gewöhnlicher Bildträger sein. Die lichtempfindliche Schicht des Bildträgers kann aus einem organischen System, amorphem Silizium oder einem anderen bekannten Material bestehen. Es kann ein Bildträger mit einer zylindrischen Form verwendet werden, erhalten durch Gießen von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, um einen Formkörper zu erhalten, und nachträgliches Verarbeiten der Oberfläche des Formkörpers. Alternativ kann ein Bildträger in Form eines Bandes verwendet werden.
Die Ladevorrichtung ist nicht auf bestimmte Ladevorrichtungen beschränkt und es können bekannte Ladevorrichtungen verwendet werden, wie zum Beispiel eine Kontakt-Ladevorrichtung aus einem leitfähigen oder halbleitfähigen Material, die eine Walze, eine Bürste, ein Film oder eine Gummiklinge sein kann; eine Scorotron-Ladevorrichtung oder eine Corotron-Ladevorrichtung, die eine Koronaentladung erzeugen; oder eine andere Vorrichtung. Kontakt-Ladevorrichtungen zeichnen sich insbesondere durch eine hervorragende Ladungskompensation aus. Die Ladevorrichtung führt dem elektrofotografischen lichtempfindlichen Material gewöhnlich einen reinen Gleichstrom zu, es kann aber auch ein Wechselstrom überlagert werden.
Die Belichtungsvorrichtung ist nicht auf bestimmte Belichtungsvorrichtungen beschränkt und es können zum Beispiel optische Systeme verwendet werden, die die Oberfläche des elektrofotografischen lichtempfindlichen Materials unter Verwendung einer Lichtquelle, wie zum Beispiel eines Halbleiterlasers, einer LED, einer Flüssigkristall-Shuttervorrichtung oder dergleichen, mit einem gewünschten Bild belichten, oder die Oberfläche kann über einen Polygonspiegel mit Licht aus solch einer Lichtquelle belichtet werden.
Die Entwicklungsvorrichtung wird entsprechend dem beabsichtigten Zweck geeignet ausgewählt und es kann zum Beispiel eine bekannte Entwicklungsvorrichtung für die Entwicklung verwendet werden, in der eine Entwicklerlösung vom sogenannten ”Ein-Komponenten-Typ” oder eine Entwicklerlösung vom sogenannten ”Zwei-Komponenten-Typ” verwendet wird, mit oder ohne Kontakt, wobei eine Bürste oder eine Walze verwendet werden kann.
Die erste Übertragungseinheit enthält eine bekannte Übertragungsladevorrichtung, wie zum Beispiel eine Kontakt-Übertragungsladevorrichtung mit einem Stab, einer Walze, einem Film oder einer Gummiklinge, oder eine Scorotron-Übertragungsladevorrichtung oder eine Corotron-Übertragungsladevorrichtung, die eine Koronaentladung erzeugen. Kontakt-Übertragungsladevorrichtungen zeichnen sich insbesondere durch eine hervorragende Übertragungsladungskompensation aus. Eine sogenannte ”Ladevorrichtung vom Peeling-Typ” kann zusammen mit der Übertragungsladevorrichtung verwendet werden.
Die zweite Übertragungseinheit kann vom gleichen Typ sein wie die erste Übertragungseinheit und zum Beispiel eine Kontakt-Übertragungsladevorrichtung mit einer Übertragungswalze oder dergleichen, eine Scorotron-Übertragungsladevorrichtung oder eine Corotron-Übertragungsladevorrichtung umfassen. Durch festes Pressen an die Übertragungswalze der Kontakt-Übertragungsladevorrichtung erfolgt die Bildübertragung. Wenn die Übertragungswalze oder die Kontakt-Übertragungsladevorrichtung in der Position der Walze zum Führen des Zwischenübertragungselementes angedrückt wird, kann das Tonerbild vom Zwischenübertragungselement auf das Bildaufzeichnungsmaterial übertragen werden.
Die (Foto)entladevorrichtung kann zum Beispiel eine Wolframlampe oder eine LED sein, und das Licht, das zum Entladen des Bildträgers verwendet wird, kann weißes Licht einer Wolframlampe oder rotes Licht einer LED sein. Die Intensität des Lichtes, das zum Entladen verwendet wird, entspricht gewöhnlich etwa dem mehrfachen bis 30-fachen der Lichtmenge, die erforderlich ist, um das elektrofotografische lichtempfindliche Material zur Hälfte zu belichten.
Die Fixiervorrichtung ist nicht auf bestimmte Fixiervorrichtungen beschränkt und es können bekannte Fixiereinheiten verwendet werden, wie zum Beispiel eine Fixiereinheit mit einer heißen Walze oder eine Ofenfixiereinheit.
Die Reinigungsvorrichtung ist nicht auf bestimmte Reinigungsvorrichtungen beschränkt und es können bekannte Reinigungsvorrichtungen verwendet werden.
Eine Apparatur zum Herstellen eines Farbbildes durch wiederholte primäre Übertragung ist schematisch in der 1 gezeigt. Die Apparatur zum Herstellen eines Bildes, die in der 1 gezeigt ist, umfasst eine lichtempfindliche Trommel 1 als Bildträger; ein Zwischenübertragungselement 2, das in diesem Fall ein Zwischenübertragungsband ist; eine Vorspannungswalze (bias roller) 3 als Übertragungselektrode; einen Vorratsbehälter 4, aus dem Papier als Bildaufzeichnungsmaterial zugeführt wird; eine Entwicklungsvorrichtung 5 mit einem Schwarztoner (BK); eine Entwicklungsvorrichtung 6 mit einem Gelbtoner (Y); eine Entwicklungsvorrichtung 7 mit einem Magentatoner (M); eine Entwicklungsvorrichtung 8 mit einem Cyantoner (C); eine Reinigungsvorrichtung 9; eine Abtrennvorrichtung 13; Walzen 21, 23 und 24; eine Stützwalze 22; eine leitfähige Walze 25; eine Elektrodenwalze 26; eine Reinigungsklinge 31; einen Stapel Papier 41; eine Einzugswalze 42; und Zuführwalzen 43.
In der Apparatur zum Herstellen eines Bildes, die in der 1 gezeigt ist, rotiert die lichtempfindliche Trommel 1 in Richtung des Pfeils A, und die Oberfläche der Ladevorrichtung (nicht gezeigt) wird gleichförmig aufgeladen. Unter Verwendung einer Bildschreibvorrichtung, wie zum Beispiel einer Laserschreibvorrichtung, wird ein latentes elektrostatisches Bild einer ersten Farbe (zum Beispiel Schwarz) auf der geladenen lichtempfindlichen Trommel 1 erzeugt. Dieses latente elektrostatische Bild wird mit dem Toner der Entwicklungsvorrichtung 5 entwickelt, wobei ein sichtbares Tonerbild T erhalten wird. Während die lichtempfindliche Trommel 1 rotiert, wird das Tonerbild T der primären Übertragungseinheit mit der leitfähigen Walze 25 zugeführt, und über die leitfähige Walze 25 wird ein elektrisches Feld entgegengesetzter Polarität auf das Tonerbild T übertragen. Das Tonerbild T wird auf dem Übertragungselement 2 elektrostatisch adsorbiert, und die primäre Übertragung wird durch die Rotation des Übertragungselementes 2 in Richtung des Pfeils B beendet.
Auf die gleiche Art und Weise werden ein Tonerbild einer zweiten Farbe, ein Tonerbild einer dritten Farbe und ein Tonerbild einer vierten Farbe nacheinander erzeugt und auf dem Übertragungselement 2 aufgebracht, wobei ein mehrschichtiges Tonerbild erhalten wird.
Das mehrschichtige Tonerbild, das auf dem Übertragungselement 2 erzeugt wurde, gelangt durch die Rotation des Übertragungselementes 2 an die sekundäre Übertragungseinheit mit der Vorspannungswalze 3. Die sekundäre Übertragungseinheit umfasst die Walze 3, die auf der Seite des Übertragungselementes 2 angeordnet ist, auf die das Tonerbild übertragen wurde; eine Stützwalze 22, die auf der Rückseite des Übertragungselementes 2 angeordnet ist und die der Walze 3 gegenüberliegt; und eine Elektrodenwalze 26, die in engem Kontakt mit der Stützwalze 22 rotiert.
Das Papier 41 aus dem Papierstapel in dem Vorratsbehälter 4 wird Blatt für Blatt von der Einzugswalze 42 eingezogen und zu einem bestimmten Zeitpunkt mit Hilfe der Zuführwalzen 43 in den Raum zwischen dem Übertragungselement 2 und der Walze 3 der sekundären Übertragungseinheit eingebracht. Das zugeführte Papier 41 wird unter Druck zwischen der Walze 3 und der Stützwalze 22 befördert, und das Tonerbild auf dem Übertragungselement 2 wird durch die Rotation des Übertragungselementes 2 auf das Papier übertragen.
Das Papier 41 mit dem übertragenen Tonerbild wird vom Übertragungselement 2 abgetrennt, indem die Abtrennvorrichtung 13 in der Rückstellposition betrieben wird, bis die primäre Übertragung des fertigen Tonerbildes beendet wurde, und dann wird das Papier 41 der Fixiervorrichtung (nicht gezeigt) zugeführt. Das Tonerbild wird durch Pressen und Erwärmen fixiert, wobei ein permanentes Bild erhalten wird. Nach der Übertragung des mehrschichtigen Tonerbildes auf das Papier 41 wird das Übertragungselement 2 mit der Reinigungsvorrichtung 9, die in Richtung des Pfeils B nach der sekundären Übertragungseinheit angeordnet ist, gereinigt, um restlichen Toner zu entfernen, so dass das Übertragungselement 2 für die nächste Übertragung verwendet werden kann. Die Walze 3 ist so angeordnet, dass sie die Reinigungsklinge 31, die aus Polyurethan oder aus einem anderen Material bestehen kann, ständig berührt, so dass Tonerteilchen, Papierstaub oder andere Fremdkörper, die nach der Übertragung an der Walze 3 anhaften, entfernt werden.
Wenn ein monochromes Bild übertragen werden soll, wird das Tonerbild T nach der primären Übertragung unmittelbar dem sekundären Übertragungsprozess und danach dem Fixierprozess zugeführt, aber wenn ein durch Kombination mehrerer Farben erhaltenes Farbbild übertragen werden soll, müssen die Rotation des Übertragungselementes 2 und die Rotation der lichtempfindlichen Trommel 1 synchronisiert werden, so dass die Tonerbilder der mehreren Farben in der primären Übertragungseinheit genau zusammenpassen und eine Verschiebung der Farben des Farbbildes verhindert wird. Wenn in der sekundären Übertragungseinheit eine Spannung der gleichen Polarität (Übertragungsspannung) wie die des Toners an die Elektrodenwalze 26 angelegt wird, die in direktem Kontakt mit der Stützwalze 22 steht, die in Kontakt mit dem Übertragungselement 2 steht und gegenüber der Walze 3 angeordnet ist, wird das Tonerbild durch elektrostatische Abstoßung auf das Papier 41 übertragen. Auf diese Weise wird das Bild erzeugt.
Das Zwischenübertragungselement 2 kann eine beliebige Form haben. Beispiele für geeignete Formen umfassen ein Blatt, einen Film, ein Gewebe, eine Folie, einen Streifen, eine Spule, einen Zylinder, eine Trommel, ein endloses Möbiusband, eine kreisförmige Scheibe, einen sogenannten ”Drelt” (eine Mischform zwischen einer Trommel und einem Band) und ein Band wie beispielsweise ein endloses Band, ein endloses flexibles Band mit einem Saum beziehungsweise einer Naht, ein saum- beziehungsweise nahtloses endloses flexibles Band, ein endloses Band mit einem Saum beziehungsweise einer Naht in Form eines Puzzles und dergleichen. Das Übertragungselement 2, das in der 1 gezeigt ist, hat die Form eines Bandes.
Bei einer Bild-auf-Bild-Übertragung werden die Farbtonerbilder zuerst auf einem Fotorezeptor (Bildträger) erzeugt, und alle Farbtonerbilder werden dann gleichzeitig auf ein Zwischenübertragungselement übertragen. Bei einer Tandem-Übertragung wird zum gleichen Zeitpunkt nur eine Farbe des Tonerbildes von einem Fotorezeptor auf den gleichen Bereich des Zwischenübertragungselementes übertragen. Die Erfindung umfasst beide Ausführungsformen.
Die Übertragung des entwickelten Bildes vom fotoleitfähigen Element (Fotorezeptor) zum Zwischenübertragungselement sowie die Übertragung des Bildes vom Zwischenübertragungselement zum Bildaufzeichnungsmaterial (beispielsweise Papier) können unter Anwendung bekannter elektrofotografischer Verfahren durchgeführt werden, wie zum Beispiel mittels Koronaübertragung, Druckübertragung oder Ladungsübertragung, sowie einer Kombination dieser Übertragungsverfahren, und dergleichen.
Das Zwischenübertragungselement 2, das in der 1 gezeigt ist, ist ein Band, das auf den Walzen 21, 22, 23 und 24 der elektrofotografischen Apparatur aufgehängt ist, und das Band wird in gestrecktem Zustand über einen langen Zeitraum hinweg bewegt. Deshalb muss das Zwischenübertragungsband eine ausreichende Festigkeit und Haltbarkeit haben. Die folgenden mechanischen Eigenschaften sind für Zwischenübertragungselemente wesentlich: der Youngsche Modul (E-Modul) und die Biegefestigkeit. Der YM(E) gibt die Elastizität bei Zugbeanspruchung an, während die Biegefestigkeit angibt, in wieweit das Zwischenübertragungselement gebogen werden kann, ohne dass es beschädigt oder zerstört wird. Wenn ein Zwischenübertragungsband einen niedrigen YM(E) hat, verzieht es sich leicht, so dass die Lebensdauer des Bandes verkürzt wird. Ein Verziehen des Bandes wirkt sich auch nachteilig auf die Bildqualität aus. Wenn ein Zwischenübertragungsband andererseits eine geringe Biegefestigkeit hat, kann das Band leicht reißen oder brechen. Viele herkömmliche Zwischenübertragungsbänder haben eine mehrschichtige Struktur, umfassend ein Substrat aus einer Harzzusammensetzung mit einem kristallinen thermoplastischen Harz und eine auf dem Substrat aufgebrachte Oberflächenschicht mit einer hohen Härte, so dass die Bänder nicht durch die Trägerteilchen des Toners verkratzt werden. Wenn jedoch ein Zwischenübertragungselement solch eine Oberflächenschicht mit einer hohen Härte umfasst, muss die Dicke der Oberflächenschicht so dünn sein, dass die Flexibilität des mehrschichtigen Zwischenübertragungselementes nicht nachteilig beeinflusst wird. Diese zusätzlichen Beschränkungen führen dazu, dass dünne Zwischenübertragungselemente nur sehr schwer und zeitaufwendig hergestellt werden können.
Wenn ein lichtdurchlässiges Zwischenübertragungsband in einer elektrofotografischen Apparatur verwendet wird, kann zusätzlich Platz eingespart werden. Gewöhnlich werden Korrekturen der Farbe und der Bilddichte auf der Grundlage von Tonerkonzentrationen durchgeführt, die durch Reflexionsmessungen auf kleinen Tonerbereichen auf dem Zwischenübertragungsband ermittelt werden. Die Ergebnisse dieser Messungen werden verwendet, um die Einstellungen der Apparatur zu korrigieren, so dass die erhaltenen Bilder die gewünschte Farbe und Bilddichte haben. Die Detektoren beziehungsweise Sensoren für diese Reflexionsmessungen müssen auf der Außenseite des Zwischenübertragungsbandes angeordnet werden, was zusätzlichen Platz in Anspruch nimmt, so dass die elektrofotografische Apparatur als solche kleiner ausgelegt werden muss oder dass zusätzliche funktionelle Vorrichtungen eingebaut werden müssen, die für die Herstellung qualitativ hochwertiger Bilder erforderlich sind. Wenn ein lichtdurchlässiges Zwischenübertragungsband verwendet wird, können die Detektoren beziehungsweise Sensoren platzsparend in den Zwischenräumen hinter dem Zwischenübertragungsband angeordnet werden, und die erforderlichen Messungen und Korrekturen können durchgeführt werden, so dass die erhaltenen Bilder die gewünschte Farbe und Bilddichte haben.
Die 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Zwischenübertragungselement 54 in Form eines Films, das nur aus einer einzigen Schicht besteht. Das Zwischenübertragungselement 54 umfasst nur eine einzige Schicht mit einem Phenoxyharz 52. Diese Schicht enthält ebenfalls Graphenteilchen 51. Die Schicht kann andere Polymere und Füllstoffe enthalten.
Die 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Zwischenübertragungselement 64 in Form eines Films, das aus zwei Schichten besteht. Das Zwischenübertragungselement 64 umfasst eine Substratschicht 60. Auf der Substratschicht 60 ist eine äußere Schicht mit einem Phenoxyharz 62 angeordnet. Die äußere Schicht enthält Graphenteilchen 51. Sowohl die Substratschicht als auch die äußere Schicht können andere Polymere und Füllstoffe enthalten. In der Substratschicht, die in der 3 gezeigt ist, sind nicht näher bezeichnete Teilchen eingezeichnet; diese Teilchen können leitfähige Teilchen sein, die in dieser Anmeldung beschrieben werden. Die Substratschicht 60 kann aus verschiedensten Materialien bestehen, wie beispielsweise Polyestern, Polyurethanen, Polyimiden, fluorierten Polyimiden, Polyolefinen (wie zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen oder Polyethylen-co-Polytetrafluorethylen), Polyamiden (umfassend Polyamidimide), Polyetherimiden, Polyphenylensulfiden, Polysulfonen, Polycarbonaten, PVDF, Acrylpolymeren oder Gemischen davon.
Das erfindungsgemäße Zwischenübertragungsband besteht gewöhnlich aus einem Phenoxyharz und Graphenteilchen. Da das Zwischenübertragungsband während des Betriebs der Maschine auf Walzen rotiert, muss das Band einen ausreichenden Modul und eine ausreichende Bruchfestigkeit haben. Herkömmliche Zwischenübertragungsbänder aus polymeren Materialien, die eine große Menge an Füllstoffen enthalten, haben eine unzureichende Bruchfestigkeit. Wenn der Gehalt an Füllstoffen in einem Zwischenübertragungsband verringert werden soll, müssen Materialien mit einer sehr guten elektrischen Leitfähigkeit verwendet werden. Graphen ist solch ein Material mit einer sehr guten elektrischen Leitfähigkeit.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Zwischenübertragungsband, das Graphenteilchen als leitfähigen Bestandteil enthält. Die Graphenteilchen sind in einer Polymer-Matrix aus einem Phenoxyharz dispergiert. Das erfindungsgemäße Zwischenübertragungsband mit Graphen zeichnet sich durch eine sehr gute Flexibilität, Lichtdurchlässigkeit und Bruchfestigkeit aus. Wenn beispielsweise ein Phenoxyharz als Bindemittel verwendet wird, das nur 2,0 Gewichtsprozent Graphenteilchen enthält, hat die Schicht einen spezifischen elektrischen Oberflächenwiderstand von 10 Ω/☐ (dekadischer Logarithmus), während 15 Gewichtsprozent des Rußes Special Black 4 (erhältlich von Evonik-Degussa) erforderlich sind, um den gleichen spezifischen elektrischen Oberflächenwiderstand zu erhalten. Ein Zwischenübertragungsband mit etwa 2,0 Gewichtsprozent Graphenteilchen hat eine sehr gute Lichtdurchlässigkeit für Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums. Bei einer Wellenlänge von 700 nm beträgt die Lichtdurchlässigkeit eines filmförmigen Zwischenübertragungsbandes mit Graphen etwa 70 Prozent, während ein filmförmiges Zwischenübertragungsband mit dem Ruß Special Black 4 eine Lichtdurchlässigkeit von 0 Prozent hat. Die Lichtdurchlässigkeit eines Zwischenübertragungsbandes aus Phenoxyharz/Graphenteilchen beträgt etwa 60 Prozent bis etwa 80 Prozent für Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 400 nm bis etwa 1000 nm. Ein Zwischenübertragungsband muss lichtdurchlässig sein, damit die Farbe des Toners gut erfasst werden kann. Es ist ebenfalls einfacher, Fehlstellen oder Risse in einem lichtdurchlässigen Band zu finden, so dass die Qualitätskontrolle einfacher ist. Bisher war es nicht möglich, ein lichtdurchlässiges Zwischenübertragungsband herzustellen, da eine große Menge an Ruß erforderlich war, um die geeignete elektrische Leitfähigkeit zu erhalten. Die Bruchfestigkeit des erfindungsgemäßen Zwischenübertragungsbandes aus Phenoxyharz/Graphenteilchen liegt bevorzugt im Bereich von etwa 50 MPa bis etwa 90 MPa, im Bereich von etwa 52 MPa bis etwa 80 MPa oder im Bereich von etwa 55 MPa bis etwa 70 MPa.
Die Struktur von Graphen ist in der 4 gezeigt. Graphen ist eine flache Monoschicht aus Kohlenstoffatomen, die dicht gepackt in einer 2-dimensionalen wabenförmigen Gitterstruktur angeordnet sind. Graphen ist eine 1-atomige ebene Schicht aus sp²-gebundenen Kohlenstoffatomen, die dicht gepackt in einer wabenförmigen Gitterstruktur angeordnet sind. Die kristalline oder ”flockenartige” Form von Graphen besteht aus vielen Graphenebenen, die übereinander angeordnet sind. Graphen ist die Grundstruktur von einigen Kohlenstoffmodifikationen, wie zum Beispiel von Graphit, künstlicher Kohle (Meilerkohle), Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder Fullerenen. Graphen kann auch als nahezu unbegrenzt großes aromatisches Molekül angesehen werden, das heißt als größtes Molekül der Familie der ebenen polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe. Experimentelle Messungen haben gezeigt, dass die Elektronenbeweglichkeit in Graphen bei Raumtemperatur größer als 15000 cm²V^–1s^–1 ist. Der entsprechende spezifische elektrische Widerstand der Graphenebene würde dann 10⁶ Ω·cm betragen. Dieser Wert ist geringer als der spezifische elektrische Widerstand von Silber, der Substanz mit dem niedrigsten spezifischen elektrischen Widerstand bei Raumtemperatur.
Das Zwischenübertragungselement für elektrofotografische Anwendungen, das in der 2 gezeigt ist, hat die Form eines Films, der nur aus einer einzigen Schicht besteht. Die gewünschte elektrische Leitfähigkeit wird erhalten, wenn die Schicht etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 3,0 Gewichtsprozent Graphenteilchen enthält, bezogen auf das Gewicht der Schicht. Es ist bevorzugt, dass die Schicht etwa 0,5 Gewichtsprozent bis etwa 2,5 Gewichtsprozent oder etwa 1,0 Gewichtsprozent bis etwa 2,0 Gewichtsprozent Graphenteilchen enthält, bezogen auf das Gewicht der Schicht.
Das mehrschichtige Zwischenübertragungselement, das in der 3 gezeigt ist, umfasst eine äußere Schicht mit einem Phenoxyharz und Graphen. Die gewünschte elektrische Leitfähigkeit wird erhalten, wenn die äußere Schicht etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 3,0 Gewichtsprozent Graphen enthält, bezogen auf das Gewicht der äußeren Schicht. Es ist bevorzugt, dass die äußere Schicht etwa 0,5 Gewichtsprozent bis etwa 2,5 Gewichtsprozent oder etwa 1,0 Gewichtsprozent bis etwa 2,0 Gewichtsprozent Graphen enthält, bezogen auf das Gewicht der äußeren Schicht.
Phenoxyharze sind widerstandsfähige und duktile thermoplastische Materialien mit einer hohen Kohäsionsfestigkeit und einer guten Schlagfestigkeit. Deshalb hat ein Zwischenübertragungselement mit einem Phenoxyharz hervorragende mechanische Eigenschaften. Das erfindungsgemäße Zwischenübertragungselement mit einem Phenoxyharz, das entweder aus einer einzigen Schicht oder aus mehreren Schichten besteht, hat bevorzugt einen Youngschen Modul von etwa 2000 MPa bis etwa 8000 MPa, etwa 3000 MPa bis etwa 6000 MPa oder etwa 4000 MPa bis etwa 5000 MPa. Der spezifische elektrische Oberflächenwiderstand des Zwischenübertragungselementes kann leicht auf einen geeigneten Wert eingestellt werden. Phenoxyharze sind ebenfalls billig. Deshalb kann das erfindungsgemäße Hochleistungs-Zwischenübertragungselement mit einem Phenoxyharz, das nur aus einer einzigen Schicht besteht, kostengünstig hergestellt werden. Die Dicke des Zwischenübertragungselementes, das nur aus einer einzigen Schicht besteht, liegt bevorzugt im Bereich von etwa 30 μm bis etwa 400 μm, im Bereich von etwa 50 μm bis etwa 200 μm oder im Bereich von etwa 70 μm bis etwa 150 μm.
Das erfindungsgemäße Hochleistungs-Zwischenübertragungselement mit einem Phenoxyharz, das aus mehreren Schichten besteht, kann ebenfalls kostengünstig hergestellt werden. Die Dicke der äußeren Schicht 62 liegt bevorzugt im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 150 μm oder im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 100 μm.
Die Graphenteilchen 51, die in der einzigen Schicht 52 oder in der äußeren Schicht 62 dispergiert sind, verringern den spezifischen elektrischen Oberflächenwiderstand bevorzugt auf etwa 10⁸ Ohm/Flächenquadrat bis etwa 10¹³ Ohm/Flächenquadrat oder etwa 10⁹ Ohm/Flächenquadrat bis etwa 10¹² Ohm/Flächenquadrat. Der spezifische Durchgangswiderstand liegt bevorzugt im Bereich von etwa 10⁷ Ohm-cm bis etwa 10¹² Ohm-cm oder im Bereich von etwa 10⁸ Ohm-cm bis etwa 10¹¹ Ohm-cm. Der spezifische Widerstand kann durch Verändern der Konzentration der Graphenteilchen 51 variiert werden. Die Graphenteilchen 51 können in einer Menge von etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 3,0 Gewichtsprozent, in einer Menge von etwa 0,5 Gewichtsprozent bis etwa 2,5 Gewichtsprozent oder in einer Menge von etwa 1,0 Gewichtsprozent bis etwa 2,0 Gewichtsprozent enthalten sein, bezogen auf das Gewicht der Schicht 52 oder 62.
Die erfindungsgemäßen Zwischenübertragungselemente mit Graphenteilchen haben gewöhnlich einen Wasser-Kontaktwinkel von mehr als etwa 70°, mehr als etwa 80° oder mehr als etwa 85°.
Phenoxyharze sind widerstandsfähige und duktile thermoplastische Materialien mit einer hohen Kohäsionsfestigkeit und einer guten Schlagfestigkeit. Die Etherbindungen des Grundgerüstes und die an das Grundgerüst gebundenen Hydroxygruppen unterstützen das Benetzen und das Binden an polare Substanzen und Füllstoffe wie beispielsweise Ruß. Strukturell gesehen ist ein Phenoxyharz ein Polyhydroxyether mit endständigen α-Glycolgruppen.
Im Folgenden ist die Struktureinheit eines Phenoxyharzes angegeben:
worin n eine Zahl im Bereich von etwa 40 bis etwa 400, im Bereich von etwa 70 bis etwa 400 oder im Bereich von etwa 100 bis etwa 350 ist. Das Phenoxyharz kann aus Polymeren von Bisphenol A und Epichlorhydrin, Polymeren von Bisphenol Z und Epichlorhydrin, Polymeren von Bisphenol AF und Epichlorhydrin, Polymeren von Bisphenol C und Epichlorhydrin oder Polymeren von Bisphenol BP und Epichlorhydrin hergestellt werden.
Beispiele für handelsüblich erhältliche Phenoxyharze umfassen die Produkte von InChem Corp., Rock Hill, SC, wie zum Beispiel PKFE (M_n = 16000 und M_w = 60000), PKHB (M_n = 9500 und M_w = 32000), PKHC (M_n = 11000 und M_w = 43000), PKHH (M_n = 13000 und M_w = 52000), PKHJ (M_n = 16000 und M_w = 57000) sowie PKHP (M_n = 13000 und M_w = 52000).
Die Polydispersität von Phenoxyharzen ist sehr eng und beträgt gewöhnlich weniger als 4,0. Ein durchschnittliches Molekül enthält mindestens 40 in regelmäßigen Abständen angeordnete Hydroxygruppen, so dass das Harz gegebenenfalls vernetzt werden kann. Die an das Grundgerüst gebundenen Hydroxygruppen ermöglichen nicht nur das Vernetzen bei erhöhter Temperatur, sondern auch bei Umgebungstemperatur.
Phenoxyharze sind umweltverträgliche Materialien, die eine Sperre für verschiedenste Gase (Wasserdampf, Sauerstoff, Kohlendioxid, etc.) bilden; Phenoxyharze erfüllen die Anforderungen der Spezifikation 21CFR175.300 für Beschichtungen für direkte und indirekte Lebensmittel- und Getränkeverpackungen, sowie die Anforderungen anderer Spezifikationen für Klebstoffe für mehrschichtige Verpackungen und Kunststoffbestandteile für Behälter.
Das Phenoxyharz kann hydrophobe Isocyanatgruppen umfassen, die chemisch auf das Phenoxyharz gepfropft wurden. Ein Beispiel für die Herstellung solch einer Struktur ist im Folgenden angegeben:
worin m eine Zahl von etwa 1 bis etwa 399 ist und worin n eine Zahl von etwa 399 bis etwa 1 ist. Dibutylzinndilaurat wird als Katalysator verwendet. Wenn eine Polyisocyanatverbindung anstelle von Phenylisocyanat auf das Phenoxyharz gepfropft wird, kann ein vernetztes Phenoxyharz erhalten werden.
Beispiele für Isocyanatverbindungen, die mit dem Phenoxyharz umgesetzt werden können, umfassen Phenylisocyanat, 1,1,3,3-Tetramethylbutylisocyanat, 1-Adamantylisocyanat, 1-Naphthylisocyanat, 2,2-Diphenylethylisocyanat, 2,3,4-Trifluorphenylisocyanat, 2,4, 5-Trimethylphenylisocyanat, 2-Benzylphenylisocyanat, 4,4'-Methylenbis(phenylisocyanat) und dergleichen. Beispiele für handelsüblich erhältliche Polyisocyanate, die von Bayer Corp. bezogen werden können, umfassen die Produkte DESMODUR^® N3200, N3300A, N75BA, CB72N, CB60N, CB601N, CB55N, BL4265SN, BL3475BA/SN, BL3370MPA, BL3272MPA und BL3175A; sowie MONDUR^® M, CD, 582, 448 und 501.
Die Phenoxyharzschicht 52 und die äußere Phenoxyharzschicht 62, die in den 2 und 3 gezeigt sind, können auch andere polymere Materialien enthalten, wie zum Beispiel Polyester, Polyurethane, Polyimide, fluorierte Polyimide, Polyolefine (wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen oder Polyethylen-co-Polytetrafluorethylen), Polyamide (umfassend Polyamidimide), Polyetherimide, Polyphenylensulfide, Polysulfone, Polycarbonate, PVDF, Acrylpolymere oder Gemische davon.
Die Phenoxyharzschicht 52 und die äußere Phenoxyharzschicht 62, die in den 2 und 3 gezeigt sind, können verschiedenste leitfähige Teilchen enthalten. Beispiele für die zusätzlichen leitfähigen Teilchen umfassen Ruß, Acetylenruß, fluorierten Ruß, Metalloxide, dotierte Metalloxide, Polyanilin, Polythiophene, Polyacetylen, Poly(phenylen-vinylen), Poly(p-phenylsulfid), Pyrrole, Polyindol, Polypyren, Polycarbazol, Polyazulen, Polyazepin, Poly(fluor), Polynaphthalin und Gemische davon.
Das erfindungsgemäße Zwischenübertragungselement kann hergestellt werden, indem die Graphenteilchen, ein Phenoxyharz und ein Lösungsmittel miteinander vermischt werden. Das Gemisch wird dann auf einem Substrat aufgebracht und getrocknet. Wenn ein Zwischenübertragungselement hergestellt wird, das nur eine einzige Schicht umfasst, wird der getrocknete Überzug vom Substrat abgetrennt.
Beispiele für die Lösungsmittel, die für die Herstellung der Lösung des Phenoxyharzes und der Graphenteilchen verwendet werden können, umfassen Cyclohexanon, Methylethylketon, Benzylalkohol, Ethylenglycolether, Diethylenglycolalkylether, Propylenglycolalkylether, Phenoxypropanol, Ethylacetat, zweibasige Ester, Tetrahydrofuran, N-Methylpyrrolidon, Diacetonalkohol, N,N'-Dimethylformamid, N,N'-Dimethylacetamid, Methylenchlorid und dergleichen.
Ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen eines Zwischenübertragungselementes umfasst das Vermischen von Graphenteilchen, Phenoxyharz und Lösungsmittel, um eine Beschichtungsdispersion herzustellen. Die Dispersion wird dann auf einem Substrat aufgebracht und getrocknet. Der getrocknete Überzug wird danach vom Substrat abgetrennt. Mit diesem 2-stufigen Verfahren kann ein Zwischenübertragungselement mit dem gewünschten spezifischen elektrischen Widerstand auf einfache Art und Weise hergestellt werden.
Beispiele für Verfahren zum Aufbringen solcher Gemische oder Dispersionen auf einer Substratschicht umfassen das Fließbeschichten, das Beschichten mit einem flüssigen Spray, das Eintauchbeschichten, das Beschichten mit einem Drahtstab, das Beschichten in einem Fließbett, das Pulverbeschichten, das elektrostatische Sprühbeschichten, das Beschichten unter Anwendung von Ultraschall, das Beschichten mit einer Klinge, das Formbeschichten, das Laminieren und dergleichen.
Die zuvor beschriebenen Schichten können weiterhin Additive und zusätzliche Füllstoffe enthalten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen genauer beschrieben. Alle Teile und Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen, wenn nicht anders angegeben.
Beispiele
Herstellung des Zwischenübertragungsbandes # 91D
In einer 120 ml Glasflasche wurden 1,05 g einer Graphendispersion (Vor-ink von Vorbeck Materials; Feststoffgehalt: 11,8 Prozent) und 30 g einer 20-prozentigen Lösung des Phenoxyharzes PKHH in DMF als Lösungsmittel miteinander vermischt. Dann wurden 0,03 g des oberflächenaktiven Mittels Stepfac 8171 und 0,005 g des Fluorpolymers FC-4432 in die Flasche eingebracht. Nachdem alle Materialien 30 Minuten lang auf einer Walzenmühle miteinander vermischt worden waren, wurden 400 g 1/8 inch Edelstahlkugeln in die Flasche eingebracht. Die Flasche wurde dann 24 Stunden lang auf der Walzenmühle gedreht. Das gemahlene Gemisch wurde danach abfiltriert. Die Lösung wurde unter Verwendung einer 10-mil Bird-Beschichtungsvorrichtung auf einer Edelstahlfolie aufgebracht, 30 Minuten lang bei 85°C, dann 30 Minuten lang bei 135°C und danach 45 Minuten lang bei 185°C getrocknet. Der erhaltene Überzugsfilm konnte leicht vom Substrat abgetrennt werden und hatte eine sehr glatte Oberfläche. Der spezifische elektrische Oberflächenwiderstand dieser Probe betrug 7,04E+10 Ω/☐.
Herstellung des Zwischenübertragungsbandes # 91E
Das Zwischenübertragungsband # 91E wurde auf die gleiche Art und Weise wie das Zwischenübertragungsband # 91D hergestellt, mit der Ausnahme, dass 5,5 g einer Dispersion des Rußes Special Black 4 (Feststoffgehalt: 18,2 Prozent; hergestellt im Labor) anstelle der Graphendispersion Vor-ink verwendet wurden. Ansonsten hatte das Zwischenübertragungsband # 91E die gleiche Zusammensetzung wie das Zwischenübertragungsband # 91D. Der spezifische elektrische Oberflächenwiderstand dieser Probe betrug 1,79E+10 Die mechanischen Eigenschaften der Zwischenübertragungsbänder sind im Folgenden angegeben:

Modul der Probe # 91D: 2779,36 MPa

Bruchfestigkeit der Probe # 91D: 56,67 MPa

Modul der Probe # 91E: 2797,69 MPa

Bruchfestigkeit der Probe # 91E: 40,31 MPa
Die beiden Proben hatten annähernd den gleichen Modul. Die Bruchfestigkeit der Probe # 91D mit Graphen war gegenüber der Bruchfestigkeit der Probe # 91E mit Ruß um etwa 40 Prozent verbessert.
Die Lichtdurchlässigkeiten der Proben für Licht im sichtbaren Bereich waren wie folgt: das Zwischenübertragungsband # 91D mit Graphen hatte eine Lichtdurchlässigkeit (Transparenz T) von 70 Prozent für Licht mit einer Wellenlänge von 700 nm, während das Zwischenübertragungsband # 91E mit Ruß bei der gleichen Wellenlänge eine Lichtdurchlässigkeit von 0 Prozent hatte (5).
Das erfindungsgemäße Zwischenübertragungsband löste sich von selbst vom metallischen Substrat ab. Es musste keine separate Trennschicht verwendet werden. Das erfindungsgemäße Zwischenübertragungsband mit Graphen hatte eine verbesserte Flexibilität, Bruchfestigkeit und Lichtdurchlässigkeit für Licht im sichtbaren Bereich, verglichen mit dem herkömmlichen Zwischenübertragungsband, das Ruß als leitfähigen Füllstoff enthielt. Die Verwendung eines lichtdurchlässigen Zwischenübertragungsbandes hat viele Vorteile. Beispielsweise kann die Bildherstellung vollständig digitalisiert werden und der Qualitätszustand des Zwischenübertragungsbandes kann besser überwacht werden.

Claims

Zwischenübertragungselement, umfassend: eine Schicht, die ein Phenoxyharz mit darin dispergierten Graphenteilchen umfasst, wobei die Schicht etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 3,0 Gewichtsprozent Graphenteilchen enthält, bezogen auf das Gewicht der Schicht.
Zwischenübertragungselement nach Anspruch 1, wobei das Phenoxyharz ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polymeren von Bisphenol A und Epichlorhydrin, Polymeren von Bisphenol Z und Epichlorhydrin, Polymeren von Bisphenol AF und Epichlorhydrin, Polymeren von Bisphenol C und Epichlorhydrin und Polymeren von Bisphenol BP und Epichlorhydrin.
Zwischenübertragungselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schicht weiterhin ein Polymer umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyestern, Polyurethanen, Polyimiden, fluorierten Polyimiden, Polyamidimiden, Polyolefinen, Polyamiden, Polyetherimiden, Polyphenylensulfiden, Polysulfonen, Polycarbonaten, PVDF und Acrylpolymeren.
Zwischenübertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schicht eine Lichtdurchlässigkeit von etwa 70 Prozent für Licht mit einer Wellenlänge von 700 nm hat.
Zwischenübertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Phenoxyharz die folgende Struktur umfasst:
worin n eine Zahl von etwa 40 bis etwa 400 ist.
Zwischenübertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Isocyanat auf das Phenoxyharz gepfropft ist.
Zwischenübertragungselement nach Anspruch 6, wobei das Isocyanat ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Phenylisocyanat, 1,1,3,3-Tetramethylbutylisocyanat, 1-Adamantylisocyanat, 1-Naphthylisocyanat, 2,2-Diphenylethylisocyanat, 2,3,4-Trifluorphenylisocyanat, 2,4,5-Trimethylphenylisocyanat, 2-Benzylphenylisocyanat, 4,4'-Methylenbis(phenylisocyanat) und Gemischen davon.
Zwischenübertragungselement, umfassend: eine Oberflächenschicht, die ein Phenoxyharz mit darin dispergiertem Graphen umfasst, wobei die Schicht etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 3,0 Gewichtsprozent Graphen enthält, bezogen auf das Gewicht der Schicht, wobei das Phenoxyharz die folgende Struktur umfasst:
worin n eine Zahl von etwa 40 bis etwa 400 ist, und wobei die Schicht eine Lichtdurchlässigkeit von etwa 70 Prozent für Licht mit einer Wellenlänge von 700 nm hat.
Zwischenübertragungselement nach Anspruch 8, wobei die Oberflächenschicht eine Bruchfestigkeit von etwa 50 MPa bis etwa 90 MPa hat.
Zwischenübertragungselement, umfassend: eine Schicht, die ein Phenoxyharz mit darin dispergierten Graphenteilchen umfasst, wobei die Schicht etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 3,0 Gewichtsprozent Graphenteilchen enthält, bezogen auf das Gewicht der Schicht, und wobei das Phenoxyharz die folgende Struktur umfasst:
worin m eine Zahl von etwa 1 bis etwa 399 ist und worin n eine Zahl von etwa 399 bis etwa 1 ist.