DE102012212100B4

DE102012212100B4 - Applikationselement zur verwendung in einer bilderzeugungsvorrichtung und bilderzeugungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012212100B4
Application number: DE102012212100.5A
Authority: DE
Inventors: Sarah J. VELLA; Yu Liu; Nan-Xing Hu; Richard A. Klenkler
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2023-12-21
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: US20130028637A1; JP2013029833A; US8676089B2; DE102012212100A1; JP6195431B2

Abstract

Applikationselement (38) zur Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung, umfassend:ein Trägerelement (46), undeine elastomere Matrix (44), die auf das Trägerelement (46) aufgebracht ist, wobei die elastomere Matrix (44) ein oder mehr Funktionsmaterialien (48) umfasst, die in der Matrix verteilt sind und wobei das eine oder mehr Funktionsmaterial (48) eine Paraffinverbindung umfasst,wobei die elastomere Matrix (44) ein vernetztes Polydimethylsiloxan (PDMS) umfasst.

Description

Die vorliegend offenbarten Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen ein Applikationselement zur Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung zur Anwendung in elektrofotografischen, einschließlich Digitaldruck-, Vorrichtungen. Insbesondere betreffen die Ausführungsformen ein verbessertes, elektrofotografisches Bildgebungselement, das eine sehr dünne äußere Schicht auf der Oberfläche des Bildgebungselements umfasst, wobei die äußere Schicht Funktionsmaterialien umfasst, die als Schmiermittel und/oder eine Barriere gegen Feuchtigkeit und/oder Oberflächenverunreinigungen fungieren, um einem hohen Drehmoment und A-Zonen-Löschung entgegen zu wirken. Die sehr dünne äußere Schicht wird in einem Nanomaßstab oder auf molekularer Ebene auf das Bildgebungselement aufgetragen. Das verbesserte Bildgebungselement weist eine verbesserte xerografische Leistung, wie beispielsweise eine verbesserte Wechselwirkung mit dem Rakelreiniger und reduzierte Bildlöschungen unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit, auf.
Fotorezeptoren können in zahlreichen Formen bereitgestellt werden. Zum Beispiel können die Fotorezeptoren eine homogene Schicht aus einem einzigen Material, wie beispielsweise glasigem Selen, sein, oder sie können eine Verbundschicht mit einer fotoleitenden Schicht und einem anderen Material sein. Außerdem kann der Fotorezeptor geschichtet sein. Mehrlagige Fotorezeptoren oder Bildgebungselemente weisen mindestens zwei Schichten auf und können ein Substrat, eine leitfähige Schicht, eine optionale Grundschicht (manchmal auch als „Ladungssperrschicht“ oder „Lochsperrschicht“ bezeichnet), eine optionale Klebstoffschicht, eine Fotogenerationsschicht (manchmal auch als „Ladungserzeugungsschicht“ oder „Ladungsgeneratorschicht“ bezeichnet), eine Ladungstransportschicht und eine optionale Deckschicht entweder in der Form eines flexiblen Bandes oder in der Konfiguration einer starren Trommel umfassen. Bei der mehrlagigen Konfiguration sind die aktiven Schichten des Fotorezeptors die Ladungserzeugungsschicht (CGL für engl. charge generation layer) und die Ladungstransportschicht (CTL für engl. charge transport layer). Eine Verbesserung des Ladungstransports über diese Schichten sorgt für eine bessere Leistung des Fotorezeptors. Mehrlagige flexible Fotorezeptorelemente können eine Antikräuselschicht auf der Rückseite des Substrats gegenüber der Seite der elektrisch aktiven Schichten umfassen, um die gewünschte Flachheit des Fotorezeptors zu erbringen.
Zur weiteren Verbesserung der Lebensdauer des Fotorezeptors wurde außerdem die Verwendung von Deckschichten implementiert, um Fotorezeptoren zu schützen und die Leistung, wie beispielsweise die Verschleißfestigkeit, zu verbessern. Diese verschleißarmen Deckschichten gehen jedoch mit einer schlechten Bildqualität infolge von A-Zonen-Löschung in einer feuchten Umgebung einher, während die Verschleißraten bis zu einem gewissen Grad abnehmen. Außerdem verursacht ein hohes Drehmoment bei verschleißarmen Deckschichten in der A-Zone ernsthafte Probleme bei BCR-Ladesystemen, wie beispielsweise Motorausfall und Rakelbeschädigung. Folglich stellt die Verwendung einer verschleißarmen Deckschicht bei BCR-Ladesystemen nach wie vor eine große Herausforderung dar, und es besteht ein Bedarf dafür, eine Methode zu finden, um das Lebensdauerziel mit der Deckschichttechnologie in solchen Systemen zu erreichen.
US 2011/0033798 A1 betrifft ein Applikationselement zum Auftragen eines Materials auf einen fotoleitfähigen Träger, umfassend ein Substrat und eine elastische äußere Schicht auf dem Substrat, wobei die Oberfläche der elastischen äußeren Schicht ein Muster hat, bestehend aus einer Ansammlung periodisch wiederkehrender Erhöhungen und Vertiefungen.
JP 2004-38208 A offenbart ein Übertragungsgerät, das in einem Bilderzeugungsprozess verwendet wird. Der Bilderzeugungsprozess umfasst mindestens elektrostatische Aufladung, Bildbelichtung, Entwicklung, Übertragung, Fixierung und Reinigung. Offenbart wird ein Kontaktübertragungsgerät eines Systems zum Anlegen eines elektrischen Feldes durch Kontakt mit dem elektrofotografischen Fotorezeptor, das neben der ursprünglichen Funktion zum Anlegen eines elektrischen Feldes auch eine Funktion zur Regulierung der Eigenschaften der Fotorezeptoroberfläche aufweist.
Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird ein Applikationselement zur Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung bereitgestellt, das umfasst: ein Trägerelement und eine elastomere Matrix, die auf das Trägerelement aufgebracht ist, wobei die elastomere Matrix eine oder mehrere Funktionsmaterialien umfasst, die in der Matrix verteilt sind und wobei das eine oder mehr Funktionsmaterial eine Paraffinverbindung umfasst und wobei die elastomere Matrix ein vernetztes Polydimethylsiloxan (PDMS) umfasst.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung eine Bilderzeugungsvorrichtung zur Verfügung, umfassend:

a) ein Bildgebungselement mit einer Ladungsretentionsoberfläche zur Entwicklung eines elektrostatischen Latentbildes darauf, wobei das Bildgebungselement umfasst:
- ein Substrat; und
- ein fotoleitendes Element, das auf das Substrat aufgebracht ist;
b) eine Ladeeinheit zum Anlegen einer elektrostatischen Ladung an das Bildgebungselement bis zu einem vorbestimmten elektrischen Potenzial; und
c) ein Applikationselement, das in Kontakt mit der Oberfläche des Bildgebungselements oder der Oberfläche der Ladeeinheit angeordnet ist, wobei das Applikationselement umfasst:
1. (i) ein Trägerelement, und
2. (ii) eine elastomere Matrix, die auf das Trägerelement aufgebracht ist, wobei die elastomere Matrix ein oder mehr Funktionsmaterialien umfasst, die in der Matrix verteilt sind und wobei das eine oder mehr Funktionsmaterial eine Paraffinverbindung umfasst und wobei die elastomere Matrix ein vernetztes Polydimethylsiloxan (PDMS) umfasst.

1 ist eine Querschnittsansicht eines Bildgebungselements in einer Trommelkonfiguration gemäß den vorliegenden Ausführungsformen;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Bildgebungselements in einer Bandkonfiguration gemäß den vorliegenden Ausführungsformen;
3 ist eine Querschnittsansicht eines Systems, das ein Applikationselement in einer kundenseitig austauschbaren Einheit (CRU) gemäß den vorliegenden Ausführungsformen implementiert;
4 ist eine alternative Querschnittsansicht eines Systems, das ein Applikationselement in einer kundenseitig austauschbaren Einheit (CRU) gemäß den vorliegenden Ausführungsformen implementiert;
5 ist eine Seitenansicht im Querschnitt eines Applikationselements zur Herstellung einer äußeren Schicht eines Bildgebungselements gemäß den vorliegenden Ausführungsformen;
6 veranschaulicht eine Testbilderzeugungsvorrichtung gemäß den vorlegenden Ausführungsformen;
7 ist ein Drucktest, der A-Zonen-Löschergebnisse von Drucken, die mit dem System von 3 hergestellt wurden, gegenüber jenen zeigt, die mit einem Kontrollsystem (ohne Verwendung eines Applikationselements mit Funktionsmaterialien) hergestellt wurden;
8 ist ein Drucktest, der A-Zonen-Löschergebnisse von Drucken, die mit dem System von 4 hergestellt wurden, gegenüber jenen zeigt, die mit einem Kontrollsystem (ohne Verwendung eines Applikationselements mit Funktionsmaterialien) hergestellt wurden; und
9 ist eine grafische Darstellung, die einen Vergleich eines Drehmoments in der A-Zone zwischen einem Drucksystem, das gemäß den vorliegenden Ausführungsformen hergestellt ist, und einer Kontrolle darstellt.

Die offenbarten Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen ein verbessertes elektrofotografisches Bildgebungselement, das eine sehr dünne äußere Schicht auf der Oberfläche des Bildgebungselements umfasst, die Funktionsmaterialien umfasst, die als Schmiermittel oder eine Barriere gegen Feuchtigkeit und/oder Oberflächenverunreinigungen fungiert. Die äußere Schicht verleiht Bildgebungselementen, die solch eine äußere Schicht umfassen, eine verbesserte xerografische Leistung, wie beispielsweise eine verbesserte Verschleißfestigkeit, geringe Reibung und reduzierte Bildfehler infolge von Löschung unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit.
Offenbart wird außerdem ein Verfahren zur Herstellung des verbesserten elektrofotografischen Bildgebungselements unter Verwendung eines Applikationselements zur Applikation der Funktionsmaterialien auf die äußere Schicht einer Bildgebungsfläche. Wie hierin verwendet, ist ein „Funktionsmaterial“ ein Material, das für die Aufrechterhaltung der gewünschten Fotorezeptorfunktion sorgt. Zum Beispiel kann das Funktionsmaterial solch eines sein, das durch Direktkontaktübertragung kontinuierlich auf die Oberfläche des Fotorezeptors aufgetragen wird und das die gewünschte(n) Funktion(en) des Fotorezeptors durch Bereitstellen einer kontinuierlichen Schmierung und eines kontinuierlichen Oberflächenschutzes aufrechterhalten kann. Die Schmierung der Oberfläche des Fotorezeptors verbessert die Wechselwirkung mit anderen Komponenten in einem xerografischen System, wie beispielsweise dem Rakelreiniger, um das Drehmoment und eine Rakelbeschädigung zu reduzieren. Durch Erhalten einer dünnen Schicht Oberflächenmaterial auf dem Fotorezeptor stellt das Funktionsmaterial außerdem einen Oberflächenschutz bereit, um Bildlöschung, zum Beispiel in einer feuchten Umgebung, wie beispielsweise der A-Zone, zu verhindern.
In den vorliegenden Ausführungsformen ist das Applikationselement eine Walze, die in einer Bilderzeugungsvorrichtung, wie beispielsweise einer kundenseitig austauschbaren Einheit (CRU für engl. customer replaceable unit) eines xerografischen Drucksystems, implementiert ist, derart, dass die Applikationswalze Funktionsmaterialien auf die äußere Schicht, zum Beispiel, eine Deckschicht, eines Bildgebungselements oder Fotorezeptors appliziert. Die beispielhaften Ausführungsformen dieser Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die spezifischen Begriffe werden in der folgenden Beschreibung der Klarheit halber verwendet, sind zur Veranschaulichung in den Zeichnungen ausgewählt und definieren oder beschränken den Schutzumfang der Offenbarung nicht. Es werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die gleiche Struktur in verschiedenen Figuren zu bezeichnen, sofern nicht anders angegeben. Die Strukturen in den Figuren sind nicht gemäß ihren relativen Maßen gezeichnet, und die Zeichnungen sollten nicht dahingehend ausgelegt werden, dass sie die Offenbarung bezüglich Größe, relativer Größe oder Lage beschränken. Obwohl außerdem die Erörterung negativ geladene Systeme behandelt, können die Bildgebungselemente der vorliegenden Offenbarung auch in positiv geladenen Systemen verwendet werden.
1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines mehrlagigen elektrofotografischen Bildgebungselements oder Fotorezeptors mit einer Trommelkonfiguration. Das Substrat kann ferner die Konfiguration eines Zylinders aufweisen. Wie zu sehen ist, umfasst das beispielhafte Bildgebungselement ein starres Trägersubstrat 10, eine elektrisch leitende Grundfläche 12, eine Grundschicht 14, eine Ladungserzeugungsschicht 18 und eine Ladungstransportschicht 20. Eine optionale Deckschicht 32, die auf die Ladungstransportschicht aufgebracht ist, kann ebenfalls enthalten sein. Das starre Substrat kann ein Material umfassen, das aus der Gruppe bestehend aus einem Metall, einer Metalllegierung, Aluminium, Zirconium, Niob, Tantal, Vanadium, Hafnium, Titan, Nickel, Edelstahl, Chrom, Wolfram, Molybdän, und Mischungen ausgewählt ist. Das Substrat kann auch ein Material umfassen, das aus der Gruppe bestehend aus einem Metall, einem Polymer, einem Glas, einer Keramik und Holz ausgewählt ist.
Die Ladungserzeugungsschicht 18 und die Ladungstransportschicht 20 bilden eine Bildgebungsschicht, die hierin als zwei getrennte Schichten beschrieben wird. In einer Alternative zu der Darstellung in der Figur kann die Ladungserzeugungsschicht auch auf die Oberseite der Ladungstransportschicht aufgebracht sein. Es versteht sich von selbst, dass die Funktionskomponenten dieser Schichten alternativ zu einer einzigen Schicht kombiniert werden können.
2 stellt ein Bildgebungselement oder einen Fotorezeptor mit einer Bandkonfiguration gemäß den Ausführungsformen dar. Wie dargestellt, ist die Bandkonfiguration mit einer Antikräusel-Rückseitenbeschichtung 1, einem Trägersubstrat 10, einer elektrisch leitenden Grundfläche 12, einer Grundschicht 14, einer Klebstoffschicht 16, einer Ladungserzeugungsschicht 18 und einer Ladungstransportschicht 20 versehen. Eine optionale Deckschicht 32 und ein Grundstreifen 19 können ebenfalls enthalten sein.
Wie bereits erwähnt, umfasst ein elektrofotografisches Bildgebungselement im Allgemeinen mindestens eine Substratschicht, eine Bildgebungsschicht, die auf das Substrat aufgebracht ist, und eine optionale Deckschicht, die auf die Bildgebungsschicht aufgebracht ist. In weiteren Ausführungsformen umfasst die Bildgebungsschicht eine Ladungserzeugungsschicht, die auf das Substrat aufgebracht ist, und die Ladungstransportschicht, die auf die Ladungserzeugungsschicht aufgebracht ist. In anderen Ausführungsformen kann eine Grundschicht enthalten sein und sich im Allgemeinen zwischen dem Substrat und der Bildgebungsschicht befinden, obwohl zusätzliche Schichten vorhanden und zwischen diesen Schichten angeordnet sein können. Das Bildgebungselement kann in bestimmten Ausführungsformen außerdem eine Antikräusel-Rückseitenbeschichtungslage umfassen. Das Bildgebungselement kann im elektrofotografischen Bildgebungsprozess eingesetzt werden, wobei die Oberfläche einer elektrofotografischen Platte oder Trommel oder eines elektrofotografischen Bandes oder dergleichen (Bildgebungselement oder Fotorezeptor), die eine fotoleitende Isolierschicht auf einer leitfähigen Schicht enthält, zuerst gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen wird. Das Bildgebungselement wird dann einem Muster von aktivierender elektromagnetischer Strahlung, wie beispielsweise Licht, ausgesetzt. Die Strahlung zerstreut die Ladung auf den beleuchteten Bereichen der fotoleitenden Isolierschicht, während sie ein elektrostatisches Latentbild hinterlässt. Das elektrostatische Latentbild kann dann entwickelt werden, um ein sichtbares Bild zu erzeugen, indem geladene Teilchen der gleichen oder entgegengesetzten Polarität auf die Oberfläche der fotoleitenden Isolierschicht aufgebracht werden. Das resultierende sichtbare Bild kann dann vom Bildgebungselement direkt oder indirekt (wie beispielsweise durch ein Übertragungs- oder anderes Element) auf ein Drucksubstrat, wie beispielsweise Folie oder Papier, übertragen werden. Der Bildgebungsprozess kann mit wiederverwendbaren Bildgebungselementen viele Male wiederholt werden.
Übliche Druckqualitätsprobleme hängen stark von der Qualität und der Wechselwirkung dieser Fotorezeptorschichten ab. Wenn zum Beispiel ein Fotorezeptor in Kombination mit einer Kontaktladevorrichtung und einem Toner verwendet wird, der durch chemische Polymerisation (Polymerisationstoner) erhalten wird, kann die Bildqualität infolgedessen verschlechtert werden, dass eine Oberfläche des Fotorezeptors mit einem Entladungsprodukt verschmutzt wird, das bei der Kontaktladung erzeugt wird, oder dass der Polymerisationstoner nach einem Übertragungsschritt zurückbleibt. Darüber hinaus bewirkt wiederholendes Zyklisieren, dass die äußerste Schicht des Fotorezeptors einen hohen Grad an Reibungskontakt mit anderen Subsystemkomponenten der Maschine erfährt, die verwendet werden, um den Fotorezeptor zur Bildgebung während eines jedes Zyklus zu reinigen und/oder vorzubereiten. Wenn Fotorezeptorbänder wiederholt zyklischen mechanischen Wechselwirkungen mit den Subsystemkomponenten der Maschine ausgesetzt werden, können sie einen starken Reibungsverschleiß an der äußersten organischen Schichtoberfläche des Fotorezeptors erleiden, der die Lebensdauer des Fotorezeptors wesentlich verkürzen kann. Letztendlich beeinträchtigt der resultierende Verschleiß die Leistung des Fotorezeptors und infolgedessen die Bildqualität. Eine andere Art von üblichen Bildfehlern resultiert vermutlich aus der Speicherung von Ladung irgendwo im Fotorezeptor. Wenn folglich ein Reihenbild gedruckt wird, führt die gespeicherte Ladung zu Bilddichteänderungen im aktuellen Druckbild, welches das zuvor gedruckte Bild erkennen lässt. Im xerografischen Prozess finden sich räumlich variierende Mengen von positiven Ladungen von der Übertragungsstation auf der Oberfläche des Fotorezeptors. Wenn diese Änderung groß genug ist, manifestiert sie sich in einer Änderung des Bildpotenzials im folgenden xerografischen Zyklus und wird als Fehler ausgedruckt.
Ein herkömmlicher Ansatz zur Verlängerung der Lebensdauer eines Fotorezeptors besteht darin, eine Deckschicht mit Verschleißfestigkeit aufzutragen. Für Ladesysteme mit Vorspannungsladungswalze (BCR für engl. bias charge roller) stehen Deckschichten mit einem Kompromiss zwischen A-Zonen-Löschungen (d. h. einem Bildfehler, der in der A-Zone auftritt: 28°C, 85 % relative Luftfeuchtigkeit) und der Verschleißrate des Fotorezeptors im Zusammenhang. Zum Beispiel erfordern die meisten Materialsätze für organische Fotoleiter (OPC für engl. organic photoconductor) einen bestimmten Grad an Verschleißrate, um A-Zonen-Löschungen zu unterdrücken. Folglich wird die Lebensdauer eines Fotorezeptors durch die Verschleißrate bei BCR-Ladesystemen beschränkt. Die vorliegenden Ausführungsformen haben jedoch sowohl eine Abnahme der Verschleißrate als auch von Löschungen gezeigt. Die vorliegenden Ausführungsformen stellen sowohl für Scorotron- als auch BCR-Ladesysteme eine Fotorezeptortechnologie mit einer wesentlich längeren Lebensdauer bereit.
Die vorliegenden Ausführungsformen setzen Applikationselemente zur Applikation einer ultradünnen Schicht von Funktionsmaterialien auf die Oberfläche des Fotorezeptors ein, um als Schmiermittel oder eine Barriere gegen Feuchtigkeit und Oberflächenverunreinigungen zu fungieren und die xerografische Leistung unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit, wie beispielsweise A-Zonen-Umgebung (28°C, 85 % relative Luftfeuchtigkeit), zu verbessern. Die ultradünne Schicht kann in einem Nanomaßstab oder auf molekularer Ebene bereitgestellt werden.
In Ausführungsformen wird ein Verfahren zur kontrollierten Applikation von Funktionsmaterialien auf die Oberfläche eines Fotorezeptors durch kontinuierliche Applikation des Funktionsmaterials bereitgestellt, um eine ultradünne Barriereschicht gegen Feuchtigkeit und Oberflächenverunreinigungen bereitzustellen und die xerografische Leistung unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit (A-Zone) zu verbessern. In früheren mechanistischen Untersuchungen wurde gezeigt, dass die A-Zonen-Löschung durch eine Reihe von Ereignissen verursacht wird, die hohe Energieladung, die zur Bildung von hydrophilen chemischen Spezies (z. B. -OH, -COOH) auf der Oberfläche des Fotorezeptors führt, Wasser, das auf der hydrophilen Oberfläche des Fotorezeptors in feuchter Umgebung physisch absorbiert wird, und eine Zunahme der Leitfähigkeit der Oberflächenleitfähigkeit des Fotorezeptors infolge der Schicht absorbierten Wassers und von Tonerverunreinigungen umfassen. Um diese Probleme zu behandeln, offenbaren die vorliegenden Ausführungsformen eine kontrollierte Applikation einer ultradünnen Schicht eines Funktionsmaterials, wie beispielsweise eines hydrophoben Materials, das direkt und kontinuierlich auf die Oberfläche des Fotorezeptors aufgetragen werden kann und in der Lage ist, A-Zonen-Löschung bei verschleißarmen Fotorezeptoren zu verhindern.
In Ausführungsformen wird ein Funktionsmaterial kontinuierlich auf den Fotorezeptor appliziert, um durch Reduzieren der Reibung zwischen der Reinigungsrakel und der Oberfläche des Fotorezeptors oder an der Kontaktfläche zwischen der Oberfläche des Fotorezeptors und anderen relevanten Komponenten eine ultradünne Schicht von Schmiermittel zum Schutz der Subsystemkomponenten der Maschine zu bilden. Dieses Schmiermittel reduziert ferner das resultierende Drehmoment und die resultierende Vibration, so dass das Stellglied und die beteiligten Übertragungsmechanismen den Fotorezeptor oder andere relevante Komponenten gleichmäßiger bewegen können. Daher verbessert das Schmiermittel die Druckbildqualität, die aus den zuvor erwähnten Gründen verschlechtert werden kann, und schützt ferner diese Komponenten und verlängert ihre Lebensdauer.
3-5 veranschaulichen Applikationselemente gemäß den vorliegenden Ausführungsformen. In 3 ist eine Bilderzeugungsvorrichtung in einem BCR-Ladesystem dargestellt. Wie zu sehen ist, umfasst die Bilderzeugungsvorrichtung einen Fotorezeptor 34, eine BCR 36 und ein Applikationselement 38. Das Applikationselement 38 tritt mit dem Fotorezeptor 34 in Kontakt, um eine ultradünne Schicht des Funktionsmaterials auf die Oberfläche des Fotorezeptors 34 zu applizieren. Anschließend wird der Fotorezeptor 34 durch die BCR 36 im Wesentlichen gleichmäßig aufgeladen, um den elektrofotografischen Wiedergabeprozess einzuleiten. Der aufgeladene Fotorezeptor wird dann einem Lichtbild ausgesetzt, um ein elektrostatisches Latentbild auf dem Lichtempfangselement (nicht dargestellt) zu erzeugen. Das Latentbild wird anschließend durch einen Toner-Entwickler 40 zu einem sichtbaren Bild entwickelt. Danach wird das entwickelte Tonerbild vom Fotorezeptorelement durch ein Aufzeichnungsmedium auf einen Kopierbogen oder ein anderes Bildträgersubstrat übertragen, auf dem das Bild zur Herstellung einer Widergabe des Originaldokuments (nicht dargestellt) dauerhaft fixiert werden kann. Die Oberfläche des Fotorezeptors wird dann in Vorbereitung für nachfolgende Bildgebungszyklen im Allgemeinen mit einem Reiniger 42 gereinigt, um jegliches verbleibendes Entwicklungsmaterial davon zu entfernen.
In einer alternativen Konfiguration, die in 4 dargestellt ist, tritt das Applikationselement 38 mit der BCR 34 in Kontakt, um eine ultradünne Schicht des Funktionsmaterials auf die Oberfläche der BCR 36 zu applizieren. Die BCR 36 wiederum überträgt das Funktionsmaterial auf die Oberfläche des Fotorezeptors 34. Das Applikationselement kann in verschiedenen Konfigurationen und Positionen in ein xerografisches Drucksystem eingebaut sein. Wie zu sehen ist, appliziert das mit dem Funktionsmaterial imprägnierte Applikationselement 38, während sich die beschichtete Fotorezeptortrommel 34 dreht, die Funktionsmaterialien durch Kontaktdiffusion auf die Oberfläche des beschichteten Fotorezeptors 34 (3) oder auf die Oberfläche der BCR (4). Zum Beispiel kann das darin verteilte Funktionsmaterial zur Oberfläche des Applikationselements 38 diffundieren. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform wird der Fotorezeptor 34 durch die BCR 36 im Wesentlichen gleichmäßig aufgeladen, um den elektrofotografischen Wiedergabeprozess einzuleiten. Der aufgeladene Fotorezeptor wird dann einem Lichtbild ausgesetzt, um ein elektrostatisches Latentbild auf dem Lichtempfangselement (nicht dargestellt) zu erzeugen. Das Latentbild wird anschließend durch einen Toner-Entwickler 40 zu einem sichtbaren Bild entwickelt. Danach wird das entwickelte Tonerbild vom Fotorezeptorelement durch ein Aufzeichnungsmedium auf einen Kopierbogen oder ein anderes Bildträgersubstrat übertragen, auf dem das Bild zur Herstellung einer Widergabe des Originaldokuments (nicht dargestellt) dauerhaft fixiert werden kann. Die Oberfläche des Fotorezeptors wird dann im Allgemeinen mit einem Reiniger 42 gereinigt, um jegliches verbleibendes Entwicklungsmaterial davon zu entfernen.
5 stellt das Applikationselement 38 gemäß den vorliegenden Ausführungsformen und einen Querschnitt davon dar. Das Applikationselement 38 umfasst eine elastomere Matrix 44, die um ein Trägerelement 46 aufgebracht ist. In Ausführungsformen ist das Trägerelement 46 eine Stange aus Edelstahl. Das Trägerelement kann ferner ein Material umfassen, das aus der Gruppe bestehend aus Metall, Metalllegierung, Kunststoff, Keramik und Glas sowie Mischungen davon ausgewählt ist. Der Durchmesser des Trägerelements und die Dicke der elastomeren Matrix können je nach den Anwendungserfordernissen geändert werden. In spezifischen Ausführungsformen weist das Trägerelement einen Durchmesser von etwa 3 mm bis etwa 10 mm auf. In spezifischen Ausführungsformen weist die elastomere Matrix eine Dicke von etwa 20 µm bis etwa 100 µm auf. In Ausführungsformen kann die elastomere Matrix 44 Funktionsmaterialen 48 umfassen, die innerhalb einer polymeren Matrix 50 zurückgehalten werden, wie beispielsweise eines vernetzten Silikons, welches eine Matrix bildet, welche die Rückhaltung des Funktionsmaterials ermöglicht.
In den vorliegenden Ausführungsformen ist das Funktionsmaterial in die Zusammensetzung des Applikationselements 38 integriert und eliminiert demnach die Notwendigkeit einer getrennten Zufuhr von Materialien innerhalb des Systems oder die Notwendigkeit eines konstanten Neuauftrags der Materialien auf das Applikationselement. Auf diese Weise dient das Applikationselement 36 dem doppelten Zweck eines Reservoirs und Verteilers des Funktionsmaterials. Außerdem zeigte es sich, dass die gemäß den vorliegenden Ausführungsformen hergestellten Applikationselemente ausreichende Mengen des Funktionsmaterials enthalten, um der Oberfläche der BCR bzw. des Fotorezeptors kontinuierlich eine ultradünne Schicht des Funktionsmaterials zuzuführen, um die Lebensdauer des Fotorezeptors zu verlängern.
In Ausführungsformen umfasst das Funktionsmaterial eine Paraffinverbindung, zum Beispiel eines mit einer spezifischen Viskosität von 110 bis 230 mPa·s.
In Ausführungsformen kann die elastomere Matrix ein Polymer umfassen, das aus der Gruppe bestehend aus Polysiloxan, Silikonen, Polyurethan, Polyester, Fluorsilikon, Polyolefin, Fluorelastomer, Kunstkautschuk, Naturkautschuk und Mischungen davon ausgewählt ist.
In einer spezifischen Ausführungsform besteht die elastomere Matrix 44 aus einem mit Paraffin imprägnierten Silikonguss um das Trägerelement 46. Das mit Paraffin imprägnierte Silikon wird durch Einmischen von Paraffin in ein vernetzbares Polydimethylsiloxan (PDMS) und anschließendes Gießen der Mischung auf das Trägerelement 46 durch Verwendung eines Formwerkzeugs hergestellt. Danach wird die elastomere Matrix 44 ausgehärtet. Nach dem Aushärten wird die PDMS-beschichtete Stange aus dem Formwerkzeug entnommen und kann durch Eintauchen in ein Funktionsmaterial, wie beispielsweise Paraffin, weiter imprägniert werden. In Ausführungsformen wird das flüssige vernetzbare PDMS aus einem Zweikomponentensystem, nämlich einem Basismittel und einem Härtungsmittel, hergestellt. In weiteren Ausführungsformen sind das Basismittel und das Härtungsmittel in einem Gewichtsverhältnis von etwa 50:1 bis 2:1 oder von etwa 20:1 bis etwa 5:1 vorhanden. In Ausführungsformen kann das Funktionsmaterial in die polymere Matrix in einem Gewichtsverhältnis von bis zu etwa 1:1 oder von etwa 1:10 bis etwa 1:2 eingebunden sein.
Das Applikationselement kann die Form einer Walze haben oder andere Konfigurationen, wie beispielsweise die einer Bahn, aufweisen. Die Dicke von elastischen Materialien kann zum Beispiel von etwa 50 µ bis etwa 100 µm oder von etwa 100 µm bis etwa 10 mm variieren. Das Applikationselement kann ein Oberflächenmuster aufweisen, das Vertiefungen oder Vorsprünge umfasst, die eine dreidimensionale Form aufweisen, die aus der Gruppe bestehend aus Kugeln, Halbkugeln, Stäben, Vielecken und Mischungen davon ausgewählt ist.
In weiteren Ausführungsformen wird ein Fotorezeptor bereitgestellt, der durch die vorliegend offenbarten Verfahren hergestellt ist. Zum Beispiel wird ein Fotorezeptor bereitgestellt, der ein Substrat, eine Bildgebungsschicht, die auf das Substrat aufgebracht ist, eine Deckschicht die auf die Bildgebungsschicht aufgebracht ist, und eine äußere Schicht, die auf die Deckschicht aufgebracht ist, umfasst, wobei die äußere Schicht durch Applizieren eines Funktionsmaterials auf eine Oberfläche der Deckschicht ausgebildet ist, und wobei ferner der Fotorezeptor eine reduzierte Verschleißrate, eine reduzierte Reibung und eine minimierte Löschung im Vergleich zu einem Fotorezeptor ohne die äußere Schicht aufweist. In Ausführungsformen weist die äußere Schicht von Funktionsmaterialien eine Dicke von etwa 0,1 nm bis etwa 1 µm oder von etwa 25 nm bis etwa 500 nm auf.
Wie bereits erwähnt, wird das Funktionsmaterial auf die Oberfläche der Deckschicht durch In-Kontaktbringen einer elastomeren Walze, die mit dem Funktionsmaterial imprägniert ist, mit der Oberfläche der Deckschicht appliziert. Die Diffusion des Funktionsmaterials in der Matrix der elastomeren Zusammensetzung des Applikationselements fördert die Steuerung der Applikationsrate des Funktionsmaterials. Folglich bildet das applizierte Funktionsmaterial eine äußere Schicht mit einer Dicke in einem Nanomaßstab oder auf einer molekularen Ebene und sorgt sowohl für ein wirtschaftliches Verfahren als auch für die Vermeidung von Verunreinigung durch überschüssige Funktionsmaterialien auf dem Fotorezeptor und dem Ladeelement. In Ausführungsformen kann die äußere Schicht direkt auf die Bildgebungsschicht statt auf die Deckschicht oder die BCR aufgetragen werden, welche dann das Funktionsmaterial auf die Außenschicht des Fotorezeptors überträgt. In Ausführungsformen sollte die Menge von hydrophobem Funktionsmaterial, die auf die Oberfläche des Fotorezeptors appliziert wird, ausreichen, um die Leistungseigenschaften des Fotorezeptors zu bewahren. Das Funktionsmaterial kann auf der Oberfläche des Fotorezeptors in verschiedenen Mengen, zum Beispiel auf einer molekularen Ebene oder in einer Menge von etwa 0,1 Nanogramm/cm² bis etwa 1000 Nanogramm/cm² oder von etwa 5 Nanogramm/cm² bis etwa 100 Nanogramm/cm², vorhanden sein. Das Funktionsmaterial kann auf der BCR-Oberfläche in verschiedenen Mengen, zum Beispiel von etwa 0,1 Nanogramm/cm² bis etwa 1000 Nanogramm/cm² oder von etwa 5 Nanogramm/cm² bis etwa 100 Nanogramm/cm², vorhanden sein. Das Funktionsmaterial kann auf das Bildgebungselement bei einer Rate von etwa 0,1 mg/kc bis etwa 10 mg/kc appliziert werden. Als Alternative kann das Funktionsmaterial kann auf die BCR bei einer Rate von etwa 0,1 mg/kc bis etwa 10 mg/kc appliziert werden. Die vorliegenden Ausführungsformen stellen einen Fotorezeptor bereit, der ein reduziertes Drehmoment, eine reduzierte Verschleißrate und eine reduzierte A-Zonen-Löschung im Vergleich zu einem Fotorezeptor ohne die äußere Schicht aufweist.
Andere Schichten des Bildgebungselements können zum Beispiel eine optionale Deckschicht 32 umfassen. Eine optionale Deckschicht 32, falls gewünscht, kann auf die Ladungstransportschicht 20 aufgebracht werden, um der Oberfläche des Bildgebungselements Schutz zu verleihen sowie ihre Abriebbeständigkeit zu verbessern. In Ausführungsformen kann die Deckschicht 32 eine Dicke im Bereich von etwa 0,1 Mikrometern bis etwa 25 Mikrometer oder von etwa 1 Mikrometer bis etwa 10 Mikrometer oder in einer spezifischen Ausführungsform von etwa 3 Mikrometern bis etwa 10 Mikrometer aufweisen. Diese Deckschichten umfassen typischerweise eine Ladungstransportkomponente und ein optionales organisches Polymer oder anorganisches Polymer. Diese Deckschichten können thermoplastische organische Polymere oder vernetzte Polymere, wie beispielsweise wärmehärtbare Harze, UV- oder elektronenstrahlgehärtete Harze, und dergleichen umfassen. Die Deckschichten können ferner einen partikelförmigen Zusatzstoff, wie beispielsweise Metalloxide, einschließlich Aluminiumoxid und Siliciumdioxid, oder Polytetrafluorethylen (PTFE) mit niedriger Oberflächenenergie und Kombinationen davon umfassen.
Alle bekannten oder neuen Deckschichtmaterialien können für die vorliegenden Ausführungsformen einbezogen werden. In Ausführungsformen kann die Deckschicht eine Ladungstransportkomponente oder eine vernetzte Ladungstransportkomponente umfassen. In bestimmten Ausführungsformen zum Beispiel umfasst die Deckschicht eine Ladungstransportkomponente, die einen Substituenten mit tertiärem Arylamin umfasst, der zur Selbstvernetzung oder zur Umsetzung mit dem Polymerharz in der Lage ist, um eine ausgehärtete Zusammensetzung zu bilden. Spezifische Beispiele für eine Ladungstransportkomponente, die für die Deckschicht geeignet sind, umfassen das tertiäre Arylamin mit der folgenden allgemeinen Formel:
wobei Ar¹, Ar², Ar³ und Ar⁴ jeweils unabhängig eine Arylgruppe mit etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatomen darstellen, Ar⁵ eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatomen darstellt, und k für 0 bis 1 steht, und wobei mindestens eines von Ar¹, Ar², Ar³ Ar⁴ und Ar⁵ einen Substituenten umfasst, der aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyl (-OH), einem Hydroxymethyl (-CH₂OH), einem Alkoxymethyl (-CH₂OR, wobei R ein Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen ist), einem Hydroxylalkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen und Mischungen davon ausgewählt ist. In anderen Ausführungsformen stellen Ar¹, Ar², Ar³ und Ar⁴ jeweils unabhängig ein Phenyl oder eine substituierte Phenylgruppe dar, und Ar⁵ stellt ein Biphenyl oder eine Terphenylgruppe dar.
Zusätzliche Beispiele für Ladungstransportkomponenten, welche ein tertiäres Arylamin umfassen, umfassen Folgende:

und dergleichen, wobei R ein Substituent ist, der aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstoffatom und einem Alkyl mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffen ausgewählt ist, und m und n jeweils unabhängig für 0 oder 1 stehen, wobei m + n > 1. In spezifischen Ausführungsformen kann die Deckschicht ein zusätzliches Härtungsmittel umfassen, um eine ausgehärtete, vernetzte Deckschichtzusammensetzung zu bilden. Veranschaulichende Beispiele für das Härtungsmittel können aus der Gruppe bestehend aus einem Melamin-Formaldehydharz, einem Phenolharz, einem Isocyanat oder einer Maskierungs-Isocyanatverbindung, einem Acrylatharz, einem Polyolharz oder Mischungen davon ausgewählt sein. In Ausführungsformen weist die vernetzte Deckschichtzusammensetzung einen mittleren Modulus im Bereich von etwa 3 GPa bis etwa 5 GPa auf, wie durch ein Nano-Eindruckverfahren zum Beispiel unter Verwendung von nanomechanischen Prüfgeräten gemessen, die von Hysitron Inc. (Minneapolis, MN) hergestellt sind.
Das Trägersubstrat 10 des Fotorezeptors kann lichtundurchlässig oder im Wesentlichen lichtdurchlässig sein, und es kann jedes geeignete organische oder anorganische Material mit den erforderlichen mechanischen Eigenschaften umfassen. Das gesamte Substrat kann das gleiche Material wie jenes in der elektrisch leitenden Oberfläche umfassen, oder die elektrisch leitende Oberfläche kann lediglich eine Beschichtung auf dem Substrat sein. Es kann jedes geeignete elektrisch leitende Material eingesetzt werden, wie beispielsweise Metall oder Metalllegierung.
Das Substrat 10 kann eine Reihe von vielen verschiedenen Konfigurationen aufweisen, wie beispielsweise eine Platte, einen Zylinder, eine Trommel, eine Rolle, ein flexibles Endlosband und dergleichen. Falls das Substrat in der Form eines Bandes ist, wie in 2 dargestellt, kann das Band genahtet oder nahtlos sein. In Ausführungsformen weist der Fotorezeptor hierin eine Trommelkonfiguration auf.
Die Dicke des Substrats 10 hängt von zahlreichen Faktoren ab, die Flexibilität, mechanische Leistung und wirtschaftliche Überlegungen umfassen. Die Dicke des Trägersubstrats 10 der vorliegenden Ausführungsformen kann mindestens etwa 500 Mikrometer oder nicht mehr als etwa 3000 Mikrometer oder mindestens etwa 750 Mikrometer oder nicht mehr als etwa 2500 Mikrometer betragen.
Die elektrisch leitende Grundfläche 12 kann eine elektrisch leitende Metallschicht sein, die auf dem Substrat 10 zum Beispiel durch eine beliebige geeignete Beschichtungstechnik, wie beispielsweise Vakuumabscheidungstechnik, ausgebildet sein kann. Metalle umfassen Aluminium, Zirconium, Niob, Tantal, Vanadium, Hafnium, Titan, Nickel, Edelstahl, Chrom, Wolfram, Molybdän und andere leitfähige Substanzen sowie Mischungen davon. Die leitfähige Schicht kann in der Dicke in Abhängigkeit von der gewünschten optischen Durchlässigkeit und Flexibilität für das elektrofotoleitende Element über im Wesentlichen breite Bereiche variieren. Demgemäß kann die Dicke der leitfähigen Schicht für eine flexible fotoempfindliche Bildgebungsvorrichtung mindestens etwa 20 Angström oder nicht mehr als etwa 750 Angström oder mindestens etwa 50 Angström oder nicht mehr als etwa 200 Angström für eine optimale Kombination von elektrischer Leitfähigkeit, Flexibilität und Lichtdurchlässigkeit betragen.
Nach dem Aufbringen der elektrisch leitenden Grundflächenschicht kann die Lochsperrschicht 14 darauf aufgetragen werden. Elektronensperrschichten für positiv geladene Fotorezeptoren ermöglichen es, dass Löcher von der Bildgebungsfläche des Fotorezeptors zur leitfähigen Schicht migrieren. Für negativ geladene Fotorezeptoren kann jede geeignete Lochsperrschicht verwendet werden, die in der Lage ist, eine Barriere zu bilden, um Löcherinjektion aus der leitfähigen Schicht in die gegenüberliegende fotoleitende Schicht zu verhindern.
Allgemeine Ausführungsformen der Grundschicht können ein Metalloxid und ein Harzbindemittel umfassen.
Die Lochsperrschicht sollte durchgehend sein und eine Dicke von weniger als etwa 0,5 Mikrometern aufweisen, da größere Dicken zu unerwünscht hoher Restspannung führen können. Eine Lochsperrschicht von etwa 0,005 Mikrometern bis etwa 0,3 Mikrometer wird verwendet, da eine Ladungsneutralisierung nach dem Belichtungsschritt erleichtert und eine optimale elektrische Leistung erreicht wird. Eine Dicke von etwa 0,03 Mikrometern bis etwa 0,06 Mikrometer wird für Lochsperrschichten für optimales elektrisches Verhalten verwendet. Die Lochsperrschichten, die Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Titanoxid oder Zinnoxid enthalten, können dicker sein und zum Beispiel eine Dicke von bis zu etwa 25 Mikrometern aufweisen.
Die Ladungserzeugungsschicht 18 kann danach auf die Grundschicht 14 aufgetragen werden. Es kann jedes geeignete Ladungserzeugungsbindemittel verwendet werden, das ein ladungserzeugendes bzw. fotoleitendes Material umfasst, welches die Form von Partikeln aufweist und in einem filmerzeugenden Bindemittel, wie beispielsweise inaktivem Harz, verteilt sein kann.
Es können beliebige geeignete inaktive Harzmaterialien als Bindemittel in der Ladungserzeugungsschicht 18 eingesetzt werden, einschließlich jener, die in U.S. 3,121,006 A beschrieben werden.
Das ladungserzeugende Material kann in der harzhaltigen Bindemittelzusammensetzung in verschiedenen Mengen vorhanden sein.
In spezifischen Ausführungsformen kann die Ladungserzeugungsschicht 18 eine Dicke von mindestens etwa 0,1 µm oder nicht mehr als 2 µm oder mindestens etwa 0,2 µm oder nicht mehr als etwa 1 µm aufweisen. Diese Ausführungsformen können Chlorgalliumphthalocyanin oder Hydroxgalliumphthalocyanin oder Mischungen davon umfassen. Die Ladungserzeugungsschicht 18, die das ladungserzeugende Material und das harzhaltige Bindemittelmaterial enthält, weist trocken im Allgemeinen eine Dicke im Bereich von mindestens etwa 0,1 µm oder nicht mehr als etwa 5 µ, zum Beispiel etwa 0,2 µm bis etwa 3 µm auf. Die Dicke der Ladungserzeugungsschicht steht im Allgemeinen mit dem Bindemittelgehalt in Beziehung. Zusammensetzungen mit einem höheren Bindemittelgehalt setzen dickere Schichten zur Ladungserzeugung ein.
Bei einem Trommel-Fotorezeptor umfasst die Ladungstransportschicht eine einzige Schicht der gleichen Zusammensetzung. Entsprechend wird die Ladungstransportschicht spezifisch im Hinblick auf eine einzelne Schicht 20 erörtert, aber die Einzelheiten sind auch auf eine Ausführungsform mit zwei Ladungstransportschichten anwendbar. Die Ladungstransportschicht 20 wird danach über die Ladungserzeugungsschicht 18 aufgetragen und kann ein beliebiges geeignetes lichtdurchlässiges organisches polymeres oder nichtpolymeres Material enthalten, das in der Lage ist, die Injektion von fotogenerierten Löchern oder Elektronen von der Ladungserzeugungsschicht 18 zu unterstützen, und den Transport dieser Löcher bzw. Elektronen durch die Ladungstransportschicht ermöglichen kann, um die Oberflächenladung selektiv auf der Oberfläche des Bildgebungselements zu entladen. In einer Ausführungsform dient die Ladungstransportschicht 20 nicht nur zum Transport von Löchern, sondern schützt sie außerdem die Ladungserzeugungsschicht 18 gegen Abrieb oder chemischen Angriff und verlängert daher die Lebensdauer des Bildgebungselements. Die Ladungstransportschicht 20 kann zwar ein im Wesentlichen nicht fotoleitendes Material sein, ist aber solch eines, das die Injektion von fotogenerierten Löchern von der Ladungserzeugungsschicht 18 unterstützt.
Die Ladungstransportschicht 20 kann jede geeignete Ladungstransportkomponente oder Aktivierungsverbindung umfassen, die als Zusatzstoff verwendet werden kann, der in einem elektrisch inaktiven polymeren Material, wie beispielsweise einem Polycarbonatbindemittel, aufgelöst oder molekular verteilt wird, um eine feste Lösung zu bilden und dadurch dieses Material elektrisch aktiv zu machen. „Aufgelöst“ bezieht sich zum Beispiel auf die Bildung einer Lösung, in welcher das kleine Molekül im Polymer aufgelöst wird, um eine homogene Phase zu bilden; und „molekular verteilt“ bezieht sich in Ausführungsformen zum Beispiel auf, im Polymer verteilte Ladungstransportmoleküle, wobei die kleinen Moleküle im Polymer in einem molekularen Maßstab verteilt sind.
Beispiele für die Bindemittelmaterialien, die für die Ladungstransportschichten ausgewählt werden, umfassen Komponenten beispielsweise jene, die in U.S. 3,121,006 A beschrieben werden.
Außerdem kann die Ladungstransportschicht in den vorliegenden Ausführungsformen, die eine Bandkonfiguration verwenden, aus einer einlagigen Ladungstransportschicht oder einer zweilagigen Ladungstransportschicht (oder Ladungstransport-Doppelschicht) mit den gleichen oder verschiedenen Transportmolekülverhältnissen bestehen. In diesen Ausführungsformen weist die Ladungstransport-Doppelschicht eines Gesamtdicke von etwa 10 µm bis etwa 40 µm auf. In anderen Ausführungsformen kann jede Schicht der zweilagigen Ladungstransportschicht eine individuelle Dicke von etwa 2 µm bis etwa 20 µm aufweisen. Außerdem kann die Ladungstransportschicht derart konfiguriert sein, dass sie als eine obere Schicht des Fotorezeptors verwendet wird, um Kristallisation an der Grenzfläche der Ladungstransportschicht und der Deckschicht zu hemmen. In einer anderen Ausführungsform kann die Ladungstransportschicht derart konfiguriert sein, dass sie als eine erste Ladungstransportschichtlage verwendet wird, um die Mikrokristallisation zu hemmen, die an der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Schichtlage auftritt.
Zum Bilden und anschließenden Auftragen der Ladungstransportschichtmischung auf die Trägersubstratschicht kann jede geeignete und herkömmliche Technik verwendet werden. Die Ladungstransportschicht kann in ein einem einzigen Beschichtungsschritt oder in mehreren Beschichtungsschritten gebildet werden. Es können Tauchbeschichtung, Ringbeschichtung, Sprühbeschichtung, Gravurbeschichtung oder beliebige andere Trommelbeschichtungsverfahren verwendet werden.
Eine optionale, separate Klebstoffzwischenschicht kann in bestimmten Konfigurationen, wie beispielsweise flexiblen Bahnkonfigurationen, bereitgestellt werden. In der in 1 dargestellten Ausführungsform würde sich die Zwischenschicht zwischen der Sperrschicht 14 und der Ladungserzeugungsschicht 18 befinden. Die Zwischenschicht kann ein Copolyesterharz umfassen.
Zur Bildung einer Beschichtungslösung des Polyesters für die Klebstoffzwischenschicht können beliebige Lösungsmittel oder Lösungsmittelmischungen eingesetzt werden. Lösungsmittel können Tetrahydrofuran, Toluol, Monochlorbenzen, Methylenchlorid, Cyclohexanon und dergleichen sowie Mischungen davon umfassen. Zum Mischen und anschließenden Auftragen der Beschichtungsmischung der Klebstoffschicht auf die Lochsperrschicht kann jede geeignete und herkömmliche Technik verwendet werden.
Die Klebstoffzwischenschicht kann eine Dicke von mindestens etwa 0,01 Mikrometern oder nicht mehr als etwa 900 Mikrometern nach dem Trocknen aufweisen. In Ausführungsformen beträgt die Trockendicke etwa 0,03 Mikrometer bis etwa 1 Mikrometer.
Der Grundstreifen kann ein filmerzeugendes polymeres Bindemittel und elektrisch leitende Partikel umfassen. Es können beliebige geeignete elektrisch leitende Partikel in der elektrisch leitenden Grundstreifenschicht 19 verwendet werden.
Die Grundstreifenschicht kann eine Dicke von mindestens etwa 7 Mikrometern oder nicht mehr als 42 Mikrometern oder mindestens etwa 14 Mikrometern oder nicht mehr als etwa 27 Mikrometern aufweisen.
Die Antikräusel-Rückseitenbeschichtung 1 kann organische Polymere oder anorganische Polymere umfassen, die elektrisch isolierend oder geringfügig halbleitend sind. Die Antikräusel-Rückseitenbeschichtung verleiht Flachheit und/oder Abriebbeständigkeit.
Die Antikräusel-Rückseitenbeschichtung 1 kann an der Rückseite des Substrats 2 gegenüber den Bildgebungsschichten ausgebildet sein. Die Antikräusel-Rückseitenbeschichtung kann ein filmerzeugendes Harzbindemittel und einen Adhäsionsbeschleunigerzusatzstoff umfassen. Bei dem Harzbindemittel kann es sich um die gleichen Harze wie bei den zuvor erörterten Harzbindemitteln der Ladungstransportschicht handeln.
• Beispiel 1
• Herstellung von Applikationselementen
Eine vernetzbare Polydimethylsiloxan (PDMS)-Basis und ein Härtungsmittel (Sylgard 184, Dow Corning) wurden in einem Massenverhältnis von 10:1 miteinander gemischt. Die Komponenten wurden miteinander verrührt. Dieser Mischung wurde Paraffinöl in einem Verhältnis von PDMS zu Paraffinöl von 2:1 zugegeben. Die Mischung wurde verrührt, bis eine viskose Mischung erhalten wurde. Die Mischung wurde in ein zylindrisches Formwerkzeug eingespritzt und für eine Stunde entgast. Das Formwerkstück wurde zusammengebaut, und die PDMS-Paraffin-Mischung wurde in einem Laborofen mit Gebläseluft bei 60 °C für drei Stunden ausgehärtet. Die Applikationswalze wurde aus dem Formwerkzeug entnommen und für Drucktests in eine CRU eingebaut.
• Beispiel 2
• Herstellung der Bilderzeugungsvorrichtung
Ein Applikationselement, wie gemäß Beispiel 1 hergestellt, wurde in einer Xerox DC250 Drucker-CRU in einen Zwischenraum zwischen der Reinigungsrakel und der BCR-Ladewalze eingebaut. Die Applikationswalze war in direktem Kontakt mit dem Fotorezeptor. Die modifizierte CRU umfasste einen verschleißarmen, beschichteten Fotorezeptor.
Der Fotorezeptor wurde folgendermaßen hergestellt. Es wurde eine Beschichtungslösung für eine Grundschicht mit 100 Teilen einer Zirconiumverbindung (Handelsbezeichnung: Orgatics ZC540), 10 Teilen einer Silanverbindung (Handelsbezeichnung: A110, hergestellt von Nippon Unicar Co., Ltd), 400 Teilen einer Isopropanol-Lösung und 200 Teilen Butanol hergestellt. Die Beschichtungslösung wurde auf ein zylindrisches 30-mm-Substrat aus Aluminium (Al) aufgetragen, das einer Honungsbehandlung durch Tauchbeschichtung unterzogen und durch 10-minütiges Erhitzen bei 150 °C getrocknet wurde, um eine Grundschicht mit einer Filmdicke von 0,1 Mikrometern zu bilden.
Eine 0,5 Mikrometer dicke Ladungserzeugungsschicht wurde anschließend durch Tauchbeschichtung auf die Oberseite der Grundschicht aus einer Dispersion aus Hydroxygalliumphthalocyanin vom Typ V (12 Teile), Alkylhydroxygalliumphthalocyanin (3 Teile) und einem Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer, VMCH (Mn = 27.000, etwa 86 Gewichtsprozent Vinylchlorid, etwa 13 Gewichtsprozent Vinylacetat und etwa 1 Gewichtsprozent Maleinsäure), erhältlich von Dow Chemical (10 Teile), in 475 Teilen n-Butylacetat aufgetragen.
Anschließend wurde eine 20 µm dicke Ladungstransportschicht (CTL) durch Tauchbeschichtung auf die Oberseite der Ladungserzeugungsschicht aus einer Lösung aus N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin (82,3 Teile), 2,1 Teilen 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) von Aldrich und einem Polycarbonat, PCZ-400 [Poly(4,4'-dihydroxydiphenyl-1-1-cyclohexan), M_w = 40,000], erhältlich von Mitsubishi Gas Chemical Company, Ltd. (123,5 Teile) in einer Mischung von 546 Teilen Tetrahydrofuran (THF) und 234 Teilen Monochlorbenzen aufgetragen. Die CTL wurde für 60 Minuten bei 115 °C getrocknet.
Es wurde eine Deckschichtlösung aus Melamin-Formaldehydharz (3,3 Teile), N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-hydroxyphenyl)-[1,1'- biphenyl]-4,4'-diamin (DHTBD) (6,0 Teile) und einem Säurekatalysator (0,1 Teile) in einem alkoholischen Lösungsmittel hergestellt. Nach dem Filtern mit einem PTFE-Filter von 0,45 µm wurde die Lösung unter Verwendung einer Becherbeschichtungstechnik auf die Oberfläche des Fotorezeptors, genauer gesagt auf die Ladungstransportschicht aufgetragen, worauf eine 40-minütige Wärmehärtung bei 150 °C folgte, um eine Deckschicht mit einer Filmdicke von 5 µm zu bilden.
• Beurteilung und Prüfergebnisse
Drucktest: Der Fotorezeptor wurde vor den Maschinentests in A-Zone (28°C, 85 % relative Luftfeuchtigkeit) konditioniert. Der Drucktest erfolgte mit einem Xerox DC250 Drucker in der A-Zone, um die Bildqualität, insbesondere Halbton und Löschung, zu beurteilen. Zum Vergleich wurde, wie in 6 dargestellt, Paraffin nur auf zwei Drittel 54 des Fotorezeptors 34 aufgetragen, und die nicht beschichtete Oberfläche 52 wurde als Kontrolle verwendet. Dies wurde durch derartiges Herstellen des Applikationselements 56 erreicht, dass es nur 2/3 der Breite des Fotorezeptors war und auf der Innenseite der CRU angeordnet wurde. Das Applikationselement 56 war in direktem Kontakt mit dem Fotorezeptor 34. Der Drucktest wurde für 125 kc fortgesetzt, und es wurden alle 2 k Drucke Diagnosedrucke ausgedruckt. Es wurde eine gute Druckqualität nachgewiesen.
Die Druckergebnisse, die von der Drucktestmaschine nach 32.500 Drucken erhalten wurden, sind in 7 (unter Verwendung des Systems von 3) und 8 (unter Verwendung des Systems von 4) (50.000 Drucke (125 kc) wurden durchgeführt) dargestellt, welche zeigen, dass es eine drastische Verbesserung der Bildqualität, die aus dem paraffinbeschichten Oberflächenbereich des Fotorezeptors entwickelt wurde (keine Löschung zu beobachten), gegenüber dem Kontrollabschnitt gab. Der Abschnitt, der aus dem paraffinbeschichteten Fotorezeptor entwickelt wurde, weist keine Fehler im Bild auf, wohingegen der Abschnitt ohne Paraffinbeschichtung sowohl A-Zonen-Löschung als auch Streifenbildung zeigt. Die Abwesenheit von Fehlern im Paraffinabschnitt wies darauf hin, dass es keine nachteiligen Wirkungen auf die elektrischen Eigenschaften des Fotorezeptors gab. Es war zu beobachten, dass der Abschnitt der Reinigungsrakel, der mit dem Kontrollabschnitt 52 des Fotorezeptors (ohne Paraffinbeschichtung) in Kontakt trat, eine teilweise Beschädigung an der Vorderkante aufwies. Im Vergleich wies der Prüfabschnitt des Fotorezeptors 54 (mit Paraffinbeschichtung) eine wesentlich geringere Beschädigung auf.
Messungen des Drehmoments: Das Drehmoment einer Xerografie-Kassette wurde mit einer Fuji Xerox Trommel/Toner-Kassette „F469“ unter Verwendung einer betriebseigenen Halterung gemessen, die so eingestellt war, dass sie einen xerografischen Prozess mit einer BCR-Ladung wie Fuji Xerox „DocuCentre“ Drucker imitierte. Die Messungen erfolgten in einer belastenden feuchten Umgebung (Temperatur: 28 °C; Luftfeuchtigkeit: 85 %). Der Fotorezeptor ohne Deckschicht zeigte ein stabiles Drehmoment von durchschnittlich etwa 0,78 N·m. Das Drehmoment, das unter Verwendung eines Fotorezeptors gemessen wurde, der mit einer Deckschicht beschichtet war, wie in Beispiel 2 beschrieben, betrug über 1,0 N m. Rakelfehler bei Trommeln mit Deckschicht traten vor 5000 Zyklen auf. 9 zeigt das Drehmoment, das von einem Fotorezeptor mit Deckschicht in Verbindung mit einer Walze mit PDMS zu Paraffin von 2:1 für 100 kc erhalten wurde (400 kc wurden bei diesem Versuch durchgeführt). Das gemessene Drehmoment betrug etwa 0,65 N·m.

Claims

Applikationselement (38) zur Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung, umfassend: ein Trägerelement (46), und eine elastomere Matrix (44), die auf das Trägerelement (46) aufgebracht ist, wobei die elastomere Matrix (44) ein oder mehr Funktionsmaterialien (48) umfasst, die in der Matrix verteilt sind und wobei das eine oder mehr Funktionsmaterial (48) eine Paraffinverbindung umfasst, wobei die elastomere Matrix (44) ein vernetztes Polydimethylsiloxan (PDMS) umfasst.
Applikationselement (38) nach Anspruch 1, wobei ein Gewichtsverhältnis der einen oder mehr Funktionsmaterialien (48) zu einer polymeren Matrix (50) enthalten in der elastomeren Matrix (44) bis zu 1:1 beträgt.
Applikationselement (38) nach Anspruch 1, wobei die einen oder mehr Funktionsmaterialien (48) die Form von Flüssigkeit, Wachs oder Gel und Mischungen davon aufweist.
Applikationselement (38) nach Anspruch 1, wobei das Applikationselement (38) eine gemusterte Oberfläche aufweist.
Bilderzeugungsvorrichtung, umfassend: a) ein Bildgebungselement mit einer Ladungsretentionsoberfläche zur Entwicklung eines elektrostatischen Latentbildes darauf, wobei das Bildgebungselement umfasst: ein Substrat (10); und ein fotoleitendes Element, das auf das Substrat (10) aufgebracht ist; b) eine Ladeeinheit zum Anlegen einer elektrostatischen Ladung an das Bildgebungselement bis zu einem vorbestimmten elektrischen Potenzial; und c) ein Applikationselement (38), das in Kontakt mit der Oberfläche des Bildgebungselements oder der Oberfläche der Ladeeinheit angeordnet ist, wobei das Applikationselement (38) umfasst: (i) ein Trägerelement (46), und (ii) eine elastomere Matrix (44), die auf das Trägerelement (46) aufgebracht ist, wobei die elastomere Matrix (44) ein oder mehr Funktionsmaterialien (48) umfasst, die in der Matrix verteilt sind und wobei das eine oder mehr Funktionsmaterial (48) eine Paraffinverbindung umfasst, wobei die elastomere Matrix ein vernetztes Polydimethylsiloxan (PDMS) umfasst.