DE102012218309A1

DE102012218309A1 - Applikationsvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE102012218309A1
Application number: DE102012218309A
Authority: DE
Inventors: Sarah J. VELLA; Nan-Xing Hu; Yu Liu; Richard A. Klenkler
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2012-10-08
Publication date: 2013-04-25
Also published as: US8768234B2; JP6006606B2; KR101918777B1; JP2013092773A; KR20130045198A; US20130101327A1

Abstract

Es wird ein Applikationselement zur Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung beschrieben. Das Applikationselement umfasst ein Trägerelement, eine innere Schicht, die eine elastomere Matrix und ein darin verteiltes Funktionsmaterial umfasst, wobei die innere Schicht auf das Trägerelement aufgebracht ist, und eine äußere Schicht, die auf die innere Schicht aufgebracht ist. Es werden ein Verfahren für die Herstellung des Applikationselements und seine Funktion beschrieben.

Description

Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen die Applikation eines Funktionsmaterials oder Schmiermittels auf die Oberfläche von Bildgebungselementen, Fotorezeptoren, Fotoleitern und dergleichen.
In der Elektrofotografie oder im elektrofotografischen Druck wird die Ladungsretentionsoberfläche, die typischerweise als Fotorezeptor bekannt ist, elektrostatisch aufgeladen und dann einem Lichtmuster eines Originalbildes ausgesetzt, um die Oberfläche in Übereinstimmung damit selektiv zu entladen. Das resultierende Muster von aufgeladenen und entladenen Bereichen auf dem Fotorezeptor bildet ein elektrostatisches Ladungsmuster, das als Latentbild bekannt ist und dem Originalbild entspricht. Das Latentbild wird entwickelt, indem es mit einem fein verteilten elektrostatisch anziehbaren Pulver, das als Toner bekannt ist, in Kontakt gebracht wird. Der Toner wird durch die elektrostatische Ladung in den Bildbereichen auf der Oberfläche des Fotorezeptors gehalten. Auf diese Weise wird ein Tonerbild in Übereinstimmung mit einem Lichtbild des Originals erzeugt, das wiedergegeben oder gedruckt wird. Das Tonerbild kann anschließend direkt oder durch die Verwendung eines Zwischenübertragungselements auf ein Substrat oder Trägerelement (z. B. Papier) übertragen werden, und das Bild kann darauf fixiert werden, um eine dauerhafte Aufzeichnung des wiederzugebenden oder zu druckenden Bildes zu erzeugen. Nach der Entwicklung wird überschüssiger Toner auf der Ladungsretentionsoberfläche von der Oberfläche entfernt. Der Prozess ist für eine Lichtlinse verwendbar, die von einem Original kopiert oder elektronisch erzeugte oder gespeicherte Originale druckt, wie beispielsweise bei einem Rasterausgabescanner (ROS), wobei eine aufgeladene Oberfläche bildweise auf verschiedene Arten und Weisen entladen werden kann.
Der beschriebene elektrofotografische Kopierprozess ist allgemein bekannt und wird allgemein zum Lichtlinsenkopieren eines Originaldokuments verwendet. Analoge Prozesse gibt es auch in anderen elektrofotografischen Druckanwendungen, wie beispielsweise beim digitalen Druck und der digitalen Wiedergabe mit Laser, wobei Ladung als Reaktion auf elektronisch erzeugte oder gespeicherte Bilder auf eine Ladungsretentionsoberfläche aufgebracht wird.
Zum Aufladen der Oberfläche eines Fotorezeptors wurde eine Kontaktladevorrichtung verwendet, wie beispielsweise in US-Pat. Nr. 4,387,980 und US-Pat. Nr. 7,580,655 offenbart. Die Kontaktladevorrichtung, die auch als „Vorspannungsladungswalze“ (BCR für engl. bias charge roll) bezeichnet wird, umfasst ein leitfähiges Element, dem eine Spannung von einer Stromquelle mit einer GS-Spannung zugeführt wird, die von einer WS-Spannung mit einem mindestens zweifachen Pegel der GS-Spannung überlagert wird. Die Ladevorrichtung tritt mit der Oberfläche des Bild tragenden Elements (Fotorezeptor) in Kontakt, welche ein aufzuladendes Element ist. Die Außenfläche des Bild tragenden Elements wird am Kontaktbereich aufgeladen. Die Kontaktladevorrichtung lädt das Bild tragende Element bis zu einem vorbestimmten Potenzial auf.
Elektrofotografische Fotorezeptoren können in zahlreichen Formen bereitgestellt werden. Zum Beispiel können die Fotorezeptoren eine homogene Schicht aus einem einzigen Material, wie beispielsweise glasiges Selen, oder 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 „Löchersperrschicht“ 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 daran, Möglichkeiten zu finden, um die Lebensdauer des Fotorezeptors zu verlängern.
Hierin wird ein Applikationselement zur Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung offenbart. Das Applikationselement umfasst ein Trägerelement, eine innere Schicht, die eine elastomere Matrix und ein darin verteiltes Funktionsmaterial umfasst, wobei die innere Schicht auf das Trägerelement aufgebracht ist, und eine äußere Schicht, die auf die innere Schicht aufgebracht ist.
Hierin wird eine Bilderzeugungsvorrichtung offenbart, die ein Bildgebungselement mit einer Ladungsretentionsoberfläche zur Entwicklung eines elektrostatischen Latentbildes darauf umfasst. Das Bildgebungselement umfasst ein Substrat und ein fotoleitendes Element, das auf das Substrat aufgebracht ist. Die Bilderzeugungsvorrichtung umfasst eine Ladeeinheit zum Anlegen einer elektrostatischen Ladung an das Bildgebungselement bis zu einem vorbestimmten Potenzial und ein Applikationselement in Kontakt mit der Oberfläche des Bildgebungselements oder der Oberfläche der Ladeeinheit. Das Applikationselement umfasst ein Trägerelement, eine innere Schicht, die eine elastomere Matrix und ein darin verteiltes Funktionsmaterial umfasst, wobei die innere Schicht auf das Trägerelement aufgebracht ist, und eine äußere Schicht, die auf die innere Schicht aufgebracht ist.
Hierin wird ein Applikationselement zur Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung offenbart. Das Applikationselement umfasst ein Trägerelement, eine innere Schicht, die auf das Trägerelement aufgebracht ist, und eine äußere Schicht, die auf die innere Schicht aufgebracht ist. Die innere Schicht umfasst eine elastomere Matrix und ein darin verteiltes Funktionsmaterial. Die innere Schicht umfasst Poren mit einer Größe von etwa 5 µm bis etwa 25 µm. Die äußere Schicht umfasst Poren mit einer Größe von weniger als etwa 500 nm.
1 ist eine Querschnittansicht eines Bildgebungselements in einer Trommelkonfiguration gemäß den vorliegenden Ausführungsformen.
2 ist eine Querschnittansicht eines Bildgebungselements in einer Bandkonfiguration gemäß den vorliegenden Ausführungsformen.
3 ist eine Querschnittansicht eines Systems, das ein Applikationselement gemäß den vorliegenden Ausführungsformen implementiert.
4 ist ein alternativer Querschnittansicht eines Systems, das ein Applikationselement gemäß den vorliegenden Ausführungsformen implementiert.
5 ist eine Seitenansicht eines Applikationselements gemäß den vorliegenden Ausführungsformen.
6 ist eine Querschnittansicht eines Applikationselements gemäß den vorliegenden Ausführungsformen.
7 stellt den Verlust von Paraffinöl aus einer Einzelschichtwalze dar.
8 stellt den Verlust von Paraffinöl aus einer Doppelschichtwalze dar.
9 ist ein Drucktestvergleich, der die Ergebnisse von A-Zonen-Löschungen von Drucken, die mit dem System gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen hergestellt wurden, und solchen zeigt, die mit einem Kontrollsystem angefertigt wurden.
Die offenbarten Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen eine Applikationsvorrichtung zum Applizieren einer Schicht eines Funktionsmaterials, das als Schmiermittel fungiert, auf die Oberfläche eines Bildgebungselements. Die Funktionsmaterialschicht fungiert als eine Barriere gegen Feuchtigkeit und/oder Oberflächenverunreinigungen, um dadurch die Oberfläche des Bildgebungselements zu schützen. Die Vorrichtung stellt eine verbesserte Verschleißfestigkeit, geringe Reibung und reduzierte Bildfehler infolge von Löschung unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit bereit, was zu einer verbesserten xerografischen Leistung der Bildgebungselemente führt.
Ein langlebiger Fotorezeptor (F/R) ermöglicht eine erhebliche Kostensenkung. Im Allgemeinen wird die Lebensverlängerung eines Fotorezeptors mit einer verschleißfesten Deckschicht erreicht. Verschleißfeste Deckschichten sind jedoch mit einer Zunahme der A-Zonen-Löschung (eines Druckfehlers, der bei hoher Feuchtigkeit auftritt) verbunden. Die meisten Materialien für organische Fotorezeptoren erfordern eine Mindestverschleißrate von 2 nm/kc (Scorotron-Ladesystem) oder von etwa 5 nm/kc bis etwa 10 nm/kc (BCR-Ladesystem) zur Unterdrückung von A-Zonen-Löschung. Außerdem verursachen verschleißfeste Deckschichten ein hohes Drehmoment, das zu Problemen bei Ladesystemen mit Vorspannungsladungswalze (BCR für engl. bias charging roller) führt, wie beispielsweise Motorausfall und Rakelbeschädigung (die zu Tonerstreifenbildung bei Drucken führt).
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 20 aufgebracht ist, kann ebenfalls enthalten sein. Das Substrat 10 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 10 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 18 auch auf die Oberseite der Ladungstransportschicht 20 aufgebracht sein. Es versteht sich von selbst, dass die Funktionskomponenten dieser Schichten alternativ zu einer einzigen Schicht kombiniert werden können.
s2 stellt ein Bildgebungselement bzw. 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. Ein beispielhafter Fotorezeptor mit einer Bandkonfiguration wird in US-Patent Nr. 5,069,993 beschrieben.
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 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 Reinigungsschritt 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 jeden Zyklus zu reinigen und/oder vorzubereiten. Wenn ein Fotorezeptor wiederholt zyklischen mechanischen Wechselwirkungen mit den Subsystemkomponenten der Maschine ausgesetzt wird, kann er 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 gedruckten Bild, 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) 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 Materialien für organische Fotoleiter (OPC für engl. organic photoconductor) einen bestimmten Grad an Verschleißrate, um A-Zonen-Löschung zu unterdrücken, wodurch die Lebensdauer eines Fotorezeptors beschränkt wird. Die vorliegenden Ausführungsformen haben jedoch eine Abnahme der Verschleißrate eines Fotorezeptors bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Bildqualität des Fotorezeptors, wie beispielsweise weniger Bildlöschungen, gezeigt. Die vorliegenden Ausführungsformen stellen eine Fotorezeptortechnologie für BCR-Ladesysteme mit einer wesentlich längeren Lebensdauer bereit.
Hierin werden eine Applikationsvorrichtung und ein Applikationssystem offenbart, die eine bessere Applikation des Funktionsmaterials oder Schmiermittels auf die Oberfläche der Bildgebungsvorrichtung, typischerweise eines Fotorezeptors, bereitstellen. Die Applikationswalze umfasst zwei Schichten:
eine innere Schicht, die als Reservoir für das Funktionsmaterial fungiert, und eine äußere Schicht, die so wirkt, dass sie die Applikation des Funktionsmaterials kontrolliert. In einer Ausführungsform wird ein Doppelschichtwalze bereitgestellt, wobei die innere Schicht ein Funktionsmaterial umfasst, das in einer elastomeren Matrix verteilt ist, und die äußere Schicht ein Elastomer umfasst. Die äußere Schicht hat kleinere Poren (kleiner als etwa 1 µm oder kleiner als etwa 500 nm oder kleiner als etwa 300 nm) als die innere Schicht (die Poren sind etwa 1 µm bis etwa 50 µm groß, oder die Poren sind etwa 8 µm bis etwa 20 µm groß, oder die Poren sind etwa 10 µm bis etwa 17 µm groß). Die Poren der inneren Schicht sind mit Funktionsmaterial gefüllt. Die kleineren Poren der äußeren Schicht kontrollieren die Diffusion des Funktionsmaterials aus der inneren Schicht. Die Doppelschichtwalze trägt einen ultradünnen Film des Funktionsmaterials entweder direkt oder indirekt auf die Oberfläche eines Fotorezeptors auf, welcher i) das Drehmoment zwischen dem Fotorezeptor und der Reinigungsrakel reduziert und ii) A-Zonen-Löschungen eliminiert, wobei beides die Bildqualität verbessert.
Die vorliegenden Ausführungsformen setzen eine Applikationsvorrichtung und ein Applikationssystem ein, um eine Schicht von Funktionsmaterialien entweder direkt oder durch eine Ladewalze auf die Oberfläche des Fotorezeptors zu applizieren. Das Funktionsmaterial wird auf die Oberfläche des Fotorezeptors aufgetragen und fungiert als Schmiermittel und/oder eine Barriere gegen Feuchtigkeit und Oberflächenverunreinigungen und verbessert die xerografische Leistung unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit, wie beispielsweise in einer A-Zonen-Umgebung. Die ultradünne Schicht kann in einem Nanomaßstab oder auf molekularer Ebene bereitgestellt werden.
In Ausführungsformen wird ein Funktionsmaterial kontinuierlich auf den Fotorezeptor appliziert, um eine ultradünne Schicht zum Schützen der Subsystemkomponenten der Maschine 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 von Schmiermittel 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.
In Ausführungsformen wird eine Bilderzeugungsvorrichtung bereitgestellt, die ein Applikationselement zum Applizieren von Funktionsmaterialien auf einen Fotorezeptor umfasst. Die Vorrichtung umfasst typischerweise ein Bildgebungselement; eine Ladeeinheit, die eine Ladewalze umfasst, die in Kontakt mit der Oberfläche des Bildgebungselements angeordnet ist; und eine Applikationseinheit, die in Kontakt mit der Oberfläche der Ladewalze angeordnet ist, wobei die Applikationseinheit eine Schicht des Funktionsmaterials auf die Oberfläche der Ladewalze aufträgt und die Ladewalze ihrerseits eine Schicht des Funktionsmaterials auf die Oberfläche des Bildgebungselements aufträgt. In einer Ausführungsform appliziert die Applikationswalze ein Funktionsmaterial direkt auf die Oberfläche des Bildgebungselements.
3 bis 6 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 eines 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 Wiedergabe 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.
4 bis 6 veranschaulichen ein Applikationselement 38 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 6 ist ein Querschnitt des Applikationselements, das in 5 dargestellt ist. Das Applikationselement 38 umfasst eine Doppelschicht, die eine innere Schicht 41 und eine äußere Schicht 44 umfasst. Die innere Schicht 41 umfasst eine elastomere Matrix mit Poren 43 von einer Größe von etwa 5 µm bis etwa 25 µm. Die Poren 43 enthalten Funktionsmaterial. Die innere Schicht 41 ist um ein Trägerelement 46 aufgebracht. Eine äußere Schicht 44 ist auf die innere Schicht 41 aufgebracht. Die äußere Schicht 44 ist ein elastomeres Material, das Poren 45 mit einer Größe von weniger als 500 nm enthält.
In Ausführungsformen ist das Trägerelement 46 eine Stange aus Edelstahl. Das Trägerelement 46 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 46 und die Dicke der inneren Schicht 41 können je nach den Anwendungserfordernissen geändert werden. In spezifischen Ausführungsformen weist das Trägerelement einen Durchmesser von etwa 3 mm bis etwa 10 auf. In spezifischen Ausführungsformen weist die innere Schicht eine Dicke von etwa 20 µm bis etwa 100 mm auf.
In den vorliegenden Ausführungsformen wird das Funktionsmaterial, das in den Poren 43 der inneren Schicht 41 enthalten ist, auf die Oberfläche der äußeren Schicht 44 appliziert. Das Funktionsmaterial wird direkt (3) oder indirekt durch Übertragung auf die BCR-Oberfläche (4) auf die Oberfläche des Bildgebungselements übertragen. Es zeigte 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.
In Ausführungsformen kann das Funktionsmaterial eine organische oder anorganische Verbindung, ein Oligomer oder Polymer oder eine Mischung davon sein. Die Funktionsmaterialien können die Form von Flüssigkeit, Wachs oder Gel und einer Mischung davon aufweisen. Das Funktionsmaterial kann auch aus der Gruppe bestehend aus einem Schmiermittelmaterial, einem hydrophoben Material, einem oleophoben Material, einem amphiphilen Material und Mischungen davon ausgewählt sein. Veranschaulichende Beispiele für Funktionsmaterialien umfassen zum Beispiel ein flüssiges Material, das aus der Gruppe bestehend aus Kohlenwasserstoffen, Fluorkohlenstoffen, Mineralöl, künstlichem Öl, natürlichem Öl und Mischungen davon ausgewählt ist. Die Funktionsmaterialien können ferner eine funktionelle Gruppe, welche die Absorption der Funktionsmaterialien auf der Oberfläche des Fotorezeptors erleichtert, und optional eine reaktive Gruppe enthalten, welche die Oberfläche des Fotorezeptors chemisch modifizieren kann. Zum Beispiel können die Funktionsmaterialien eine Paraffinverbindung, Alkane, Fluoralkane, Alkylsilane, Fluoralkylsilane, Alkoxysilane, Siloxane, Glykole oder Polyglykole, Mineralöl, künstliches Öl, natürliches Öl und Mischungen davon umfassen.
In Ausführungsformen kann die innere Schicht 41 ein Polymer umfassen, das aus der Gruppe bestehend aus Polysiloxanen, Polyurethanen, Polyestern, Fluorsilikonen, Polyolefin, Fluorelastomeren, Kunstkautschuk, Naturkautschuk und Mischungen davon ausgewählt ist.
In Ausführungsformen ist die äußere Schicht 44 ein Polymer, das aus der Gruppe bestehend aus Polysiloxan, Silikonen, Polyurethan, Polyester, Fluorsilikon, Polyolefin, Fluorelastomer, Kunstkautschuk, Naturkautschuk und Mischungen davon ausgewählt ist.
In Ausführungsformen ist die innere Schicht 41 ein elastomeres Material, das durch die Verwendung eines Formwerkzeugs um das Trägerelement 46 gegossen wird. Danach wird die elastomere Matrix ausgehärtet. Die innere Schicht 41 wird mit einem Funktionsmaterial, wie beispielsweise Paraffin, durch Eintauchen imprägniert. Nach dem Aushärten wird die elastomere Matrix, die das Funktionsmaterial enthält, aus dem Formwerkzeug entnommen, und die äußere Schicht 44 wird durch Mischen eines vernetzbaren elastomeren Polymers und anschließendes Gießen der Mischung auf die innere Schicht 41 durch die Verwendung eines Formwerkzeugs hergestellt. Das elastomere Material wird dann ausgehärtet, um das Applikationselement zu bilden.
In einer spezifischen Ausführungsform ist die innere Schicht 41 ein mit Paraffin imprägniertes Silikon, das um das Trägerelement 46 gegossen wird. Die innere Schicht 41 aus mit Paraffin imprägniertem Silikon wird durch Einmischen von Paraffin in ein vernetzbares Polydimethylsiloxan (PDMS) und anschließendes Gießen der Mischung auf das Trägerelement 46 durch die Verwendung eines Formwerkzeugs hergestellt. Danach wird das PDMS ausgehärtet. Die innere Schicht 41 wird mit einem Funktionsmaterial, wie beispielsweise Paraffin, durch Eintauchen imprägniert. Nach dem Aushärten wird die PDMS-beschichtete Stange aus dem Formwerkzeug entnommen, und die äußere Schicht 44 wird durch Mischen eines vernetzbaren Polydimethylsiloxans (PDMS) und anschließendes Gießen der Mischung auf die innere Schicht 41 durch die Verwendung eines Formwerkzeugs hergestellt. 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 sowohl in der inneren als auch in der äußeren Schicht in einem Gewichtsverhältnis von etwa 50:1 bis 2:1 oder von etwa 20:1 bis etwa 5:1 vorhanden. In Ausführungsformen ist das Gewichtsverhältnis des Funktionsmaterials zum elastomeren Material der inneren Schicht 41 bei einem Gewichtsverhältnis von etwa 1:10 bis etwa 1:1 oder von etwa 1:8 bis etwa 1:1,5 oder von etwa 1:7 bis etwa 1:2. Das Applikationselement kann die Form einer Walze haben oder andere Konfigurationen, wie beispielsweise die einer Bahn, aufweisen. Die Dicke der inneren Schicht und der äußeren Schicht kann variieren. Zum Beispiel kann die innere Schicht von etwa 1 mm bis etwa 30 mm oder von etwa 2 mm bis etwa 20 µm oder von etwa 3 mm bis etwa 10 mm sein. Die Dicke der äußeren Schicht ist von etwa 0,1 µm bis etwa 1 mm oder von etwa 0,2 µm bis etwa 0,9 mm oder von etwa 0,3 µm bis etwa 0,07 mm. Das Applikationselement kann ein Oberflächenmuster aufweisen, das Vertiefungen oder Vorsprünge umfasst, die eine Form aufweisen, die aus der Gruppe bestehend aus Kreisen, Stangen, Ovalen, Quadraten, Dreiecken, Vielecken und Mischungen davon ausgewählt ist.
In Ausführungsformen sollte die Menge des Funktionsmaterials, 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 molekularer Ebene, oder in Mengen von etwa 1 ng/kc/cm² bis etwa 10 mg/kc/cm² oder von etwa 10 ng/kc/cm² bis etwa 1 μg/kc/cm² oder von etwa 25 μg/kc/cm² bis etwa 5 mg/kc/cm² vorhanden sein. Die vorliegenden Ausführungsformen stellen ein System (Deckschicht-F/R mit einer Applikationswalze) bereit, das sowohl eine reduzierte Fotorezeptor-Verschleißrate als auch eine reduzierte Streifenbildung sowie eine reduzierte A-Zonen-Löschung bei Bildern im Vergleich zu einem System ohne Applikationswalze aufweist.
Die folgende Beschreibung beschreibt Ausführungsformen von Fotoleitern.
Deckschicht
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.
Substrat
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. Elektrisch leitende Materialien umfassen Kupfer, Messing, Nickel, Zink, Chrom, Edelstahl, leitfähige Kunststoffe und Gummis, Aluminium, halbdurchlässiges Aluminium, Stahl, Cadmium, Silber, Gold, Zirconium, Niob, Tantal, Vanadium, Hafnium, Titan, Nickel, Niob, Edelstahl, Chrom, Wolfram, Molybdän, Papier, das durch den Einschluss eines geeigneten Materials darin oder durch Konditionierung in einer feuchten Umgebung, um das Vorhandensein eines ausreichenden Wassergehalts zum Leitfähigmachen des Materials sicherzustellen, leitfähig gemacht wurde, Indium, Zinn, Metalloxide, einschließlich Zinnoxid und Indiumzinnoxid, und dergleichen. Es könnte sich dabei um eine einzige metallische Verbindung oder Doppelschichten aus verschiedenen Metallen und/oder Oxiden handeln.
Grundfläche
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 und 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.
Löchersperrschicht
Nach dem Aufbringen der elektrisch leitenden Grundflächenschicht kann die Löchersperrschicht 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 Löchersperrschicht verwendet werden, die in der Lage ist, eine Barriere zu bilden, um Löcherinjektion aus der leitfähigen Schicht in die gegenüberliegende fotoleitende Schicht zu verhindern.
Ladungserzeugungsschicht
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 aufweisen und in einem filmerzeugenden Bindemittel, wie beispielsweise einem inaktiven Harz, verteilt sein kann. Beispiele für ladungserzeugende Materialien umfassen zum Beispiel anorganische fotoleitende Materialien, wie beispielsweise amorphes Selen, trigonales Selen und Selenlegierungen, die aus der Gruppe bestehend Selen-Tellur, Selen-Tellur-Arsen, Selenarsenid und Mischungen davon ausgewählt sind, und organische fotoleitende Materialien, die verschiedene Phthalocyaninpigmente, wie beispielsweise die X-Form von metallfreiem Phthalocyanin, Metallphthalocyanine, wie beispielsweise Vanadylphthalocyanin und Kupferphthalocyanin, Hydroxygalliumphthalocyanine, Chlorgalliumphthalocyanine, Titanylphthalocyanine, Chinacridone, Dibromanthanthronpigmente, Benzimidazolperylen, substituierte 2,4-Diaminotriazine, polynukleäre aromatische Chinone, Enzimidazolperylen und dergleichen und Mischungen davon umfassen, verteilt in einem filmerzeugenden polymeren Bindemittel. Selen, Selenlegierung, Benzimidazolperylen und dergleichen und Mischungen davon können als eine durchgehende, homogene Ladungserzeugungsschicht gebildet werden. Benzimidazolperylenverbindungen sind allgemein bekannt und werden zum Beispiel in US-Patent Nr. 4,587,189 beschrieben.
Ladungstransportschicht
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 auf 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 aus der Ladungserzeugungsschicht 18 zu unterstützen, und den Transport dieser Löcher bzw. Elektronen durch die Ladungstransportschicht ermöglichen kann, um die Oberflächenladung auf der Oberfläche des Bildgebungselements selektiv 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 aus der Ladungserzeugungsschicht 18 unterstützt.
Klebstoffschicht
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. Beispielhafte Polyesterharze, die für die Zwischenschicht verwendet werden können, umfassen Polyarylatpolyvinylbutyrale, wie beispielsweise ARDEL POLYARYLATE (U-100), das im Handel von Toyota Hsutsu Inc. erhältlich ist, VITEL PE-100, VITEL PE-200, VITEL PE-200D und VITEL PE-222, alle von Bostik, 49.000 Polyester von Rohm Hass, Polyvinylbutyral und dergleichen. Die Klebstoffzwischenschicht kann direkt auf die Löchersperrschicht 14 aufgetragen werden. Demnach ist die Klebstoffzwischenschicht in Ausführungsformen sowohl mit der darunter liegenden Löchersperrschicht 14 als auch mit der darüber liegenden Ladungserzeugungsschicht 18 in direktem, angrenzendem Kontakt, um die Haftbindung zur Bereitstellung einer Verbindung zu verbessern. In noch anderen Ausführungsformen wird die Klebstoffzwischenschicht ganz weggelassen. Grundstreifen
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. Der Grundstreifen 19 kann Materialien umfassen, die jene umfassen, die in US-Pat. Nr. 4,664,995 aufgezählt werden. Elektrisch leitende Partikel umfassen Kohleschwarz, Grafit, Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Tantal, Chrom, Zirconium, Vanadium, Niob, Indiumzinnoxid und dergleichen. Die elektrisch leitenden Partikel können jede geeignete Form aufweisen. Die Formen können unregelmäßig, granulös, sphärisch, elliptisch, kubisch, flockenartig, fadenartig und dergleichen umfassen. Die elektrisch leitenden Partikel sollte eine Partikelgröße aufweisen, die kleiner als die Dicke der elektrischen Grundstreifenschicht ist, um zu vermeiden, dass eine elektrisch leitende Grundstreifenschicht eine übermäßig unregelmäßige Außenfläche aufweist. Eine mittlere Partikelgröße von weniger als etwa 10 µm vermeidet im Allgemeinen ein übermäßiges Hervorragen der elektrisch leitenden Partikel an der Außenfläche der getrockneten Grundstreifenschicht und stellt eine verhältnismäßig gleichmäßige Verteilung der Partikel in der gesamten Matrix der getrockneten Grundstreifenschicht sicher. Die Konzentration der im Grundstreifen zu verwendenden leitenden Partikel hängt von solchen Faktoren ab, wie beispielsweise der Leitfähigkeit der spezifischen leitenden Partikel, die verwendet werden.
Antikräusel-Rückseitenbeschichtungslage
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.
Herstellung der Doppelschichtverbund-Applikationswalze:
Die Doppelschichtverbund-Applikationswalze (6) umfasst zwei Schichten einer elastomeren Matrix, die um einen Metalldorn gegossen sind. Die innere Schicht besteht aus einem mit Paraffin imprägnierten Silikonpolymer, und die äußere Schicht besteht nur aus dem Silikonpolymer oder einem mit Paraffin imprägnierten Silikonpolymer mit einem niedrigeren Verhältnis als die innere Schicht. Die innere, mit Paraffin imprägnierte Silikonschicht wurde durch Einmischen von Paraffinöl in ein vernetzbares, flüssiges Polydimethylsiloxan (PDMS) vor dem Aushärten des PDMS-Polymers hergestellt. Die Mischung (PDMS/Paraffinöl) wurde unter Verwendung eines zylindrischen Formwerkzeugs auf den Dorn gegossen und anschließend ausgehärtet. Nach dem Aushärten wurde die PDMS/Paraffin-beschichtete Stange aus dem Formwerkzeug entnommen. Die äußere Schicht wurde durch Aushärten des flüssigen, vernetzbaren PDMS oder einer Mischung aus PDMS und Paraffin um die innere PDMS/Paraffin-Verbundschicht unter Verwendung eines sowohl in der Länge als auch dem Durchmesser größeren Formwerkzeugs hergestellt. Das PDMS wurde aus einem im Handel erhältlichen (Dow Corning Corporation) Zweikomponentensystem – einer Basis und einem Härtungsmittel – hergestellt. 6 ist eine Abbildung eines Querschnitts einer Doppelschichtwalze. REM-Bilder bestätigten, dass die Poren Paraffinöl in der PDMS-Matrix der inneren Schicht 41 der Walze enthielten.
Es wurden Einzelschicht- und Doppelschichtwalzen hergestellt, um den passiven Verlust von Paraffin aus der Walze über mehrere Tage in verschiedenen Zonen zu überwachen. Die Einzelschichtwalzen (d = 9 mm) bestanden aus Paraffin:PDMS im Verhältnis von 1:2 und die Doppelschichtwalzen bestanden aus einer inneren Schicht (d = 8 mm) aus Paraffin:PDMS im Verhältnis 1:2 und einer äußeren Schicht (d = 9 mm) nur aus PDMS (d. h. die Dicke der äußeren Schicht betrug 0,5 mm). Der passive Verlust von Paraffin aus den Walzen in jeder von A-, B- und J-Zonen wurde durch tägliches Zusammenballen überwacht. In allen Zonen diffundierte Paraffin passiv aus den Einzelschichtwalzen, obwohl die Menge mit der Zeit abnahm. Die Doppelschichtwalzen verhinderten passiven Verlust von Paraffin in allen Zonen. 7 zeigt den passiven Verlust von Paraffin im Zeitablauf aus einer Einzelschicht-Applikationswalze, und 8 zeigt den Verlust von Paraffin im Zeitablauf aus einer Doppelschicht-Applikationswalze in der B-Zone. Der mittlere Paraffinverlust über einen Zeitraum von 30 Tagen für die Einzelschicht betrug 14 mg/Tag (7). Die Doppelschicht verzeichnete einen mittleren Verlust von weniger als 1 mg/Tag über einen Zeitraum von 20 Tagen (8). In der A-Zone betrug der mittlere Paraffinverlust aus einer Einzelschichtwalze 25 mg/Tag, und aus einer Doppelschicht betrug er weniger als 1 mg/Tag. In der J-Zone betrug der mittlere Paraffinverlust aus einer Einzelschichtwalze 7 mg/Tag, und aus einer Doppelschicht betrug er weniger als 1 mg/Tag.
Maschinentest an einer Olympia-Maschine
Um die Bildqualität mit und ohne Paraffin zu vergleichen, wurde eine PDMS/Paraffin-Doppelschicht-Applikationswalze verwendet, die sich über zwei Drittel der Länge des Fotorezeptors (F/R) erstreckte; dies erzeugte zwei Drittel des Bildes mit Paraffin und eine Kontrollregion auf dem Bild ohne Paraffin (es wurden 5000 Drucke (12,5 Kilozyklen) durchgeführt). 9 ist ein Bild eines Druckes, das nach 5000 Drucken (12,5 Kilozyklen) unter Verwendung der Doppelschichtverbund-Walze mit einer Trommel, die mit einer Deckschicht (DS) versehen war, in der A-Zone erhalten wurde. 9 zeigt deutlich, dass in Regionen, in welchen das Paraffinöl auf den Fotorezeptor aufgetragen war, das Bild keine Fehler aufwies, was darauf hinweist, dass es keine nachteiligen Auswirkungen auf die elektrischen Eigenschaften des Fotorezeptors und keine Drehmomentprobleme gab. Im Gegensatz dazu wies die Region ohne Paraffin sowohl Löschungs- als auch Streifenbildungsfehler auf. Das Bild (T = 5000, 12,5 Kilozyklen) wurde von einer Olympia-Maschine unter Verwendung einer DS-Trommel in der A-Zone und einer Doppelschichtverbund-Applikationswalze erhalten. Die linke Seite des Bildes von den zwei Dritteln des Fotorezeptors in Kontakt mit der Applikationswalze zeigt keine Bildfehler; die rechte Seite des Bildes von dem einen Drittel des Fotorezeptors ohne die Applikationswalze zeigt A-Zonen-Löschungen und Streifenbildung (was auf eine Rakelbeschädigung infolge des Drehmoments hindeutet).
Eine Zusammenfassung der Ergebnisse zeigt, dass eine Doppelschichtverbund-Applikationswalze mit paraffinimprägniertem PDMS die folgenden Vorteile aufweist. Die innere Schicht ist ein Reservoir für das Funktionsmaterial (Paraffinöl). Die äußere PDMS-Schicht verhindert den passiven Verlust von Paraffin, wenn hohe Fraktionen von Paraffinöl im PDMS verteilt sind. Der Einbau der Doppelschichtwalze hat keine nachteiligen Auswirkungen auf die elektrische Funktionsweise der F/R-Vorrichtungen. Der F/R-Oberfläche werden unter Verwendung einer Doppelschichtwalze trotzdem ausreichende Mengen Paraffinöl zugeführt, um die Bildqualität gegenüber der Bildqualität ohne Paraffinauftrag zu verbessern.
Eine Verbund-Applikationswalze besteht aus zwei Schichten, einer inneren Schicht, die als Reservoir fungiert, und eine äußere Schicht, die so wirkt, dass sie die Freigabe des Funktionsmaterials im Reservoir kontrolliert, und außerdem der Walze Robustheit verleiht. Die Kontrolle des passiven Verlusts von Paraffinöl aus hoch beladenen Walzen führt zu einer effizienteren Nutzung des Funktionsmaterials. Das Kontrollieren des Verlusts von Paraffinöl erhöht die Nachhaltigkeit der Paraffinölzufuhr, wodurch die Lebensdauer der Walze verlängert wird. Der Auftrag des Paraffinöls auf den Fotorezeptor wirkt sich nicht nachteilig auf die elektrischen Eigenschaften des Fotorezeptors aus. Die elastomere Beschaffenheit der Walze kann den Kontakt zwischen der Walze und der Rezeptorwalze erleichtern. Drehmoment-Tests weisen darauf hin, dass ein niedrigeres Drehmoment erreicht wird, wenn die Verbundwalze verwendet wird, um das Paraffin auf einen Fotorezeptor mit Deckschicht aufzutragen. Drucktests (5000 Drucke, 12,5 Kilozyklen), die unter Verwendung einer Doppelschichtverbund-Walze mit einem DS-Fotorezeptor in der A-Zone erfolgreich durchgeführt wurden, zeigten, dass ausreichend Paraffin appliziert wurde; die Tests führten zu guten Bildern ohne Löschungen oder Streifenbildung sowie ohne Motorausfälle, was zu erkennen gibt, dass das Drehmoment kein Problem darstellte. Die Verschleißrate eines Fotorezeptors wird verringert, wenn Paraffinöl aufgetragen wird.
Ein anderes Problem im Zusammenhang mit einer organischen Deckschicht ist A-Zonen-Löschung. Mechanische Untersuchungen haben gezeigt, dass A-Zonen-Löschung folgende Ursachen hat: 1) die Bildung von hydrophilen chemischen Spezies auf der Oberfläche des Fotorezeptors infolge der hohen Energieladung durch die BCR; 2) die Aufnahme von Wasser in die hydrophile F/R-Oberfläche in einer feuchten Umgebung; und 3) die Erhöhung der Oberflächenleitfähigkeit des Fotorezeptors infolge der Wasseraufnahme der Schicht und von Tonerverunreinigungen. Es wird angenommen, dass ein hohes Drehmoment ebenfalls der Oberflächenchemie zuzuschreiben ist. Die Doppelschicht ermöglicht einer höhere Ladung von Paraffinöl in der inneren Schicht, was das interne Reservoir vergrößert. Die Doppelschichtwalze ist in der Lage, eine angemessene Menge Paraffinöl an die Oberfläche des Fotorezeptors abzugeben, um: i) das Drehmoment ausreichend zu reduzieren, und ii) eine annehmbare Bildqualität aufrechtzuerhalten. Die Verbund-Applikationsschicht ist in zwei Schritten leicht herzustellen:
i) Aushärten der inneren Walze, die aus PDMS und Paraffinöl besteht, gefolgt von ii) Aushärten des äußeren Abschnitts der Walze, der nur aus PDMS oder aus PDMS und Paraffinöl (in einem niedrigeren Verhältnis als die innere Schicht) besteht. Beide Materialien sind kostengünstig, im Handel erhältlich und nicht toxisch.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4387980 [0004]
US 7580655 [0004]
US 5069993 [0023]
US 4587189 [0048]
US 4664995 [0051]

Claims

Applikationselement zur Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung, umfassend: ein Trägerelement, und eine innere Schicht, die eine elastomere Matrix umfasst, die ein Material, das aus der Gruppe bestehend aus Polysiloxan, Polyurethan, Polyester, Polyfluorsilioxanen, Polyolefin, Fluorelastomer, Kunstkautschuk, Naturkautschuk und Mischungen davon ausgewählt ist, und ein Funktionsmaterial umfasst, das darin verteilt ist, wobei die innere Schicht auf das Trägerelement aufgebracht ist; und eine äußere Schicht, die auf die innere Schicht aufgebracht ist, wobei das Funktionsmaterial dadurch diffundieren kann.
Applikationselement nach Anspruch 1, wobei das Funktionsmaterial aus der Gruppe bestehend aus Alkanen, Fluoralkanen, Alkylsilanen, Fluoralkylsilanen, Alkoxysilanen, Siloxanen, Glykolen oder Polyglykolen, Mineralöl, künstlichem Öl, natürlichem Öl und Mischungen davon ausgewählt ist.
Applikationselement nach Anspruch 1, wobei die innere Schicht eine Dicke von etwa 1 mm bis etwa 30 mm aufweist.
Applikationselement nach Anspruch 1, wobei die innere Schicht Poren mit einer Größe von etwa 1 µm bis etwa 50 µm umfasst.
Applikationselement nach Anspruch 1, wobei die äußere Schicht ein Polymer umfasst, das aus der Gruppe bestehend aus Polysiloxan, Polyurethan, Polyester, Polyfluorsilioxanen, Polyolefin, Fluorelastomer, Kunstkautschuk, Naturkautschuk und Mischungen davon ausgewählt ist, wobei die äußere Schicht eine Dicke von etwa 0,1 µm bis etwa 1 mm aufweist.
Applikationselement nach Anspruch 1, wobei die äußere Schicht Poren mit einer Größe von etwa weniger als etwa 1 µm umfasst.
Bilderzeugungsvorrichtung, umfassend: a) ein Bildgebungselement mit einer Ladungsretentionsoberfläche zur Entwicklung eines elektrostatischen Latentbildes darauf, wobei das Bildgebungselement umfasst: ein Substrat, und ein fotoleitendes Element, das aus 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 einer Oberfläche der Ladeeinheit angeordnet ist, wobei das Applikationselement umfasst: (i) ein Trägerelement, und (ii) eine innere Schicht, die eine elastomere Matrix und ein darin verteiltes Funktionsmaterial umfasst, wobei die innere Schicht auf das Trägerelement aufgebracht ist; und (iii) eine äußere Schicht, die auf die innere Schicht aufgebracht ist.
Applikationselement zur Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung, umfassend: ein Trägerelement, und eine innere Schicht, die eine elastomere Matrix und ein darin verteiltes Funktionsmaterial umfasst, wobei die innere Schicht auf das Trägerelement aufgebracht ist, wobei die innere Schicht Poren mit einer Größe von etwa 1 µm bis etwa 50 µm umfasst; und eine äußere Schicht, die auf die innere Schicht aufgebracht ist, wobei die äußere Schicht Poren mit einer Größe von etwa weniger als etwa 1 µm umfasst.
Applikationselement nach Anspruch 8, wobei das Funktionsmaterial Paraffinöl umfasst.