DE102013200953A1

DE102013200953A1 - Plastifizierte Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung für flexibles Bildgebungselement

Info

Publication number: DE102013200953A1
Application number: DE102013200953A
Authority: DE
Inventors: Robert C.U. Yu; Edward F. Grabowski
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: US8614038B2; US20130202995A1; JP5989550B2; JP2013161088A; DE102013200953B4

Abstract

Die vorliegend offenbarten Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen ein flexibles Bildgebungselement mit einer Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung, die ein flüssiges Plastifizierungsmittel umfasst, und wobei das Bildgebungselement im Wesentlichen flach ist.

Description

Die vorliegend offenbarten Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen die Formulierung einer Schicht, die Flachheit für flexible Bildgebungselemente und Komponenten zur Verwendung in elektrostatografischen Vorrichtungen bereitstellt. Insbesondere betreffen die Ausführungsformen ein Bildgebungselementband, das eine Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung umfasst, die so formuliert ist, dass sie ein mechanisch robustes Copolymer-Bindemittel umfasst, das eine verbesserte Verschleißfestigkeit und eine verbesserte Bildgebungselementkräuselungskontrolle aufweist.
Bekannte elektrofotografische Bildgebungselementbänder, die entweder eine Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung oder eine strukturell vereinfachte kräuselfreie Konstruktion ohne Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung umfassen, wurden mit viel versprechenden Ergebnissen erfolgreich entwickelt und verbessert. Solche elektrofotografischen Bildgebungselemente umfassen jedoch eine obere äußerste, frei liegende Grundstreifenschicht (benachbart zur Ladungstransportschicht (CTL für engl. charge transport layer) gemeinsam aufgetragen, um elektrische Konnektivität zwischen fotoelektrisch aktiven Schichten in den Elementen zu bewirken), die Unzulänglichkeiten und Mängel aufweist, welche bei modernen Kopier-, Duplizier- und Druckgeräten mit automatischer, zyklischer elektrofotografischer Bildgebung unerwünscht sind.
Es besteht daher ein Bedarf an der Bereitstellung einer ACBC-Formulierung, welche eine robuste physikalische und mechanische Funktion aufweist, um Substratschutz zu bewirken. Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird ein flexibles Bildgebungselement bereitgestellt, das ein Substrat; eine Ladungserzeugungsschicht (CGL für engl. charge generation layer), die auf das Substrat aufgetragen ist; eine CTL, die auf die CGL aufgetragen ist, und eine Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung umfasst, die auf das Substrat auf einer Seite gegenüber der CTL aufgetragen ist, wobei die Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung ein Polycarbonat-Bindemittel und ein flüssiges Plastifizierungsmittel umfasst.
In Ausführungsformen weist das Plastifizierungsmittel die folgende Formel auf:
wobei Y für O oder null steht; R₁ und R₂ jeweils unabhängig für C₁-C₆-Alkyl stehen, oder R₁ und R₂ zusammen mit dem O-Atom der Estergruppen, an welches sie gebunden sind, und einem Teil des Benzenrings einen heterozyklischen Ring bilden; R₃ für H oder -C(O)OR₄ steht; und R₄ für C₁-C₆-Alkyl steht.
1 ist eine schematische Querschnittansicht einer ersten beispielhaften Ausführungsform eines flexiblen Bildgebungselements mit einer Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung, die gemäß den vorliegenden Ausführungsformen hergestellt ist.
2 ist eine schematische Querschnittansicht einer zweiten beispielhaften Ausführungsform, in welcher die Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung des flexiblen Bildgebungselements gemäß den vorliegenden Ausführungsformen hergestellt ist.
3 ist eine schematische Querschnittansicht einer dritten beispielhaften Ausführungsform, in welcher die Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung des flexiblen Bildgebungselements gemäß den vorliegenden Ausführungsformen hergestellt ist.
4 ist eine schematische Querschnittansicht einer vierten beispielhaften Ausführungsform, in welcher die Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung des flexiblen Bildgebungselements gemäß den vorliegenden Ausführungsformen hergestellt ist.
Die Begriffe „Flachheit“ oder „wesentliche Flachheit“ oder „annähernd flach“ beziehen sich auf ein flexibles Bildgebungselement, das die plastifizierte(n) Schicht(en) umfasst, die gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist/sind, und eine Aufwärtskräuselung von mindestens gleich wie oder größer als 14 Zoll im Krümmungsdurchmesser aufweist, da diese Kräuselungsgröße vollständig beseitigt/abgeflacht wird, wenn das flexible Bildungselementband zum Umschließen eines Maschinenbandträgermoduls und unter einer Bandbreitenspannung von einem Pfund pro Zoll montiert wird.
1 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines negativ geladenen mehrlagigen flexiblen elektrofotografischen Bildgebungselements. Konkret stellt sie ein flexibles mehrlagiges elektrofotografisches Bildgebungselement dar, das eine ACBC 1, ein Substrat 10, eine optionale leitende Schicht 12, eine optionale Löchersperrschicht 14 über der optionalen leitenden Schicht 12 und eine optionale Klebstoffschicht 16 über der Sperrschicht 14, eine Ladungserzeugungsschicht (CGL) 18, eine Ladungstransportschicht (CTL) 20, eine optionale Grundstreifenschicht 19, welche die CGL 18 und die CTL 20 funktionell mit der optionalen leitenden Schicht 12 verbindet, und eine optionale Deckschicht 32 umfasst. Eine Grundstreifenschicht 19 kann enthalten sein, um elektrische Leitfähigkeit zu bewirken. Die optionale Deckschicht 32 kann enthalten sein, um Abrieb-/Verschleißschutz für die CTL 20 bereitzustellen. Typischerweise wird die ACBC-Schicht 1, welche die äußerste untere Schicht ist, auf die Rückseite des Substrats 10 gegenüber den elektrisch aktiven Schichten aufgebracht, um die Bildgebungselementkräuselungskontrolle zu beeinflussen und Schutz des Substrats 10 gegen Kratzer und Verschleißausfall bereitzustellen.
Zurück zu 1 ist eine Ausführungsform eines negativ geladenen flexiblen mehrlagigen elektrofotografischen Bildgebungselements mit einer Bandkonfiguration dargestellt. Wie zu sehen ist, ist die Bandkonfiguration mit einer Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung 1 (ACBC für engl. anti-curl back coating), einem Trägersubstrat 10, einer elektrisch leitenden Grundfläche 12, einer Löchersperrschicht 14, einer Klebstoffschicht 16, einer CGL 18 und einer CTL 20 versehen. Eine optionale Deckschicht 32 und ein optionaler Grundstreifen 19 können ebenfalls enthalten sein. Ein beispielhafter Fotorezeptor mit einer Bandkonfiguration wird in US-Patent Nr. 5,069,993 beschrieben, das durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Die US-Patente Nr. 7,462,434 ; 7,455,941 ; 7,166,399 und 5,382,486 offenbaren ferner beispielhafte Fotorezeptoren und Fotorezeptorschichten, wie beispielsweise eine leitende ACBC-Schicht.
Obwohl die Bildung und der Auftrag der CGL 18 und der CTL 20 des negativ geladenen Bildgebungselements hierin in allen vier Figuren als zwei getrennte Schichten beschrieben und dargestellt werden, versteht es sich jedoch von selbst, dass die funktionellen Komponenten dieser Schichten auch zu einer einzigen Schicht kombiniert und formuliert werden können, um ein strukturell vereinfachtes Bildgebungselement zu ergeben. Alternativ kann die CGL 18 auf die Oberseite der CTL 20 aufgetragen werden, so dass das Bildgebungselement, wie hergestellt, in ein positiv geladenes Bildgebungselement umgewandelt wird.
Ladungstransportschicht
Obwohl die CTL insbesondere im Hinblick auf eine einzige Schicht 20 erörtert wird, gelten die Einzelheiten auch für Ausführungsformen mit zwei oder mehreren Ladungstransportschichten. Typischerweise ist die CTL 20 eine Beschichtungslösung, die über der CGL 18 aufgebracht wird. In bestimmten Ausführungsformen wird die CTL mit einer benachbarten Grundstreifenschicht auf die CGL aufgetragen. In bestimmten Ausführungsformen kann die CTL 20 ein lichtdurchlässiges organisches Polymer oder ein nichtpolymeres Materialmaterial umfassen. Solche lichtdurchlässigen organischen Polymere und nichtpolymeren Materialien sind in der Lage, die Injektion von fotogenerierten Löchern oder Elektronen aus der CGL 18 zu unterstützen, um den Transport dieser Löcher bzw. Elektronen durch die CTL 20 zu ermöglichen, um die Oberflächenladung auf der Oberfläche des Bildgebungselements selektiv zu entladen. In bestimmten Ausführungsformen unterstützt die CTL 20 Löchertransport und schützt die CGL 18 gegen Abrieb oder chemischen Angriff, um dadurch die Lebensdauer des Bildgebungselements zu verlängern. Interessanterweise kann die CTL 20 ein im Wesentlichen nicht fotoleitendes Material sein und unterstützt dennoch die Injektion von fotogenerierten Löchern aus der CGL 18 darunter.
Die CTL 20 ist normalerweise lichtdurchlässig in einer Wellenlängenregion, in welcher das elektrofotografische Bildgebungselement verwendet werden soll, wenn Belichtung darauf erfolgt, um sicherzustellen, dass der Großteil der einfallenden Strahlung durch die darunter liegende CGL 18 genutzt wird. Die CTL 20 sollte eine ausgezeichnete optische Durchlässigkeit bei vernachlässigbarer Lichtabsorption und keine Ladungserzeugung aufweisen, wenn einer Wellenlängen von für die Xerografie verwendbarem Licht, z. B. 400 bis 900 Nanometer, ausgesetzt. Falls das Bildgebungselement mit der Verwendung eines lichtdurchlässigen Trägersubstrats 10 sowie einer lichtdurchlässigen leitenden Grundfläche 12 hergestellt wird, kann eine bildweise Belichtung oder Löschung durch das Substrat 10 erreicht werden, wobei das gesamte Licht durch die Rückseite des Trägersubstrats 10 durchtritt. In diesem besonderen Fall brauchen die Materialien der CTL 20 nicht zum Durchlassen von Licht in der Wellenlängenregion zur Verwendung für elektrofotografische Bildgebungsprozesse in der Lage zu sein, wenn die CGL 18 zwischen dem Trägersubstrat 10 und der CTL 20 eingefügt ist. Auf alle Fälle ist die frei liegende, äußerste CTL 20 in Verbindung mit der CGL 18 insoweit ein Isolator, als eine elektrostatische Ladung, die über der Ladungstransportschicht aufgebracht bzw. angelegt wird, bei Fehlen von Strahlungsbeleuchtung nicht gleitet wird. Wichtig ist, dass die CTL 20 nur minimale oder gar keine Ladungen abfangen sollte, wenn die Ladung während der Bildkopier- und -druckprozesse durch dieselbe durchtritt.
Die CTL 20 kann jede geeignete Ladungstransportkomponente oder aktivierende Verbindung umfassen, die als Zusatzstoff verwendet werden kann, der in einem elektrisch inaktiven polymeren Material, wie beispielsweise einem Polycarbonat-Bindemittel, 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 Ladungstransportmoleküle, die im Polymer verteilt werden, wobei die kleinen Moleküle im Polymer in einem molekularen Maßstab verteilt werden.
Die Ladungstransportkomponente kann einem plastifizierten filmbildenden polymeren Material zugegeben werden, welches sonst nicht in der Lage ist, die Injektion von fotogenerierten Löchern aus dem Ladungserzeugungsmaterial zu unterstützen, und nicht in der Lage ist, den Transport dieser Löcher durch dasselbe zu ermöglichen. Die Zugabe wandelt das elektrisch inaktive polymere Material in ein Material um, das zum Unterstützen der Injektion von fotogenerierten Löchern aus der CGL 18 in der Lage ist und zum Ermöglichen des Transports dieser Löcher durch die CTL 20 in der Lage ist, um die Oberflächenladung auf der CTL 20 zu entladen. Die Ladungstransportkomponente mit hoher Mobilität kann kleine Moleküle einer organischen Verbindung umfassen, welche zusammenwirken, um Ladung zwischen Molekülen und schließlich zur Oberfläche der CTL 20 zu transportieren.
Es können etliche Ladungstransportverbindungen in der CTL 20 enthalten sein. Beispiele für Ladungstransportkomponenten sind Arylamine der folgenden Formeln:
wobei X jeweils unabhängig für Alkyl, Alkyoxy, Aryl und Derivate davon oder ein Halogen oder Mischungen davon steht. In bestimmten Ausführungsformen steht X jeweils unabhängig für Cl oder Methyl. Zusätzliche Beispiele für Ladungstransportkomponenten sind Arylamine der folgenden Formeln:
wobei X, Y und Z unabhängig für Alkyl, Alkoxy, Aryl, Halogen oder Mischungen davon stehen, und wobei mindestens eines von Y und Z vorhanden ist.
Alkyl und Alkoxy können substituiert oder unsubstituiert sein und 1 bis etwa 25 Kohlenstoffatome und insbesondere 1 bis etwa 12 Kohlenstoffatome enthalten, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl und die entsprechenden Alkoxide. Aryl kann substituiert oder unsubstituiert sein und 6 bis etwa 36 Kohlenstoffatome enthalten, wie beispielsweise Phenyl und dergleichen. Halogen umfasst Chlorid, Bromid, Iodid und Fluorid.
Beispielhafte Ladungstransportkomponenten umfassen Arylamine, wie beispielsweise N,N′-Diphenyl-N,N′-bis(methylphenyl)-1,1-biphenyl-4,4′-diamin, N,N,N',N'-Tetra-p-tolyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin, N,N′-Diphenyl-N,N′-bis(chlorphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamin, N,N′-Bis(4-butylphenyl)-N,N′-di-p-tolyl-[p-terphenyl]-4,4′-diamin, N,N′-Bis(4-butylphenyl)-N,N′-di-m-tolyl-[p-terphenyl]-4,4′-diamin, N,N′-Bis(4-butylphenyl)-N,N′-di-o-tolyl-[p-terphenyl]-4,4′-diamin, N,N′-Bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis-(4-isopropylphenyl)-[p-terphenyl]-4,4′-diamin, N,N′-Bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis-(2-ethyl-6-methylphenyl)-[p-terphenyl]-4,4′-diamin, N,N′-Bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis-(2,5-dimethylphenyl)-[p-terphenyl]-4,4′-diamin, N,N′-Diphenyl-N,N′-bis(3-chlorphenyl)-[p-terphenyl]-4,4′-diamin. In einer Ausführungsform ist die Ladungstransportkomponente N,N'-Diphenyl-N,N’-bis(3-methyl phenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin (TPD) und N,N,N',N'-Tetra-p-tolyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin (TM-TPD) und dergleichen. Es können andere bekannte Ladungstransportkomponenten in Ausführungsformen ausgewählt werden, siehe zum Beispiel die US-Patente 4,921,773 und 4,464,450 , deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden.
In einer Ausführungsform ist die Ladungstransportkomponente N,N'-Diphenyl-N,N-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin (TPD). In einer anderen Ausführungsform ist die Ladungstransportkomponente N,N,N',N'-Tetra-p-tolyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin (TM-TPD).
Beispiele für die Bindemittelmaterialien, die für CTL 20 ausgewählt werden, umfassen Komponenten wie beispielsweise jene, die in US-Patent 3,121,006 beschrieben werden, dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird. Spezifische Beispiele von polymeren Bindemittelmaterialien umfassen Polycarbonate, Polyarylate, Acrylatpolymere, Vinylpolymere, Cellulosepolymere, Polyester, Polysiloxane, Polyamide, Polyurethane, Poly(cycloolefine), Epoxidharze sowie statistische oder alternierende Copolymere davon. In einer Ausführungsform enthält die CTL Polycarbonate. Typischerweise ist die Formulierung der CTL 20 eine feste Lösung, welche eine Ladungstransportverbindung umfasst, die in einem filmbildenden Polycarbonat-Bindemittel, wie beispielsweise Poly(4,4′-isopropylidendiphenylcarbonat) (d. h. Bisphenol-A-Polycarbonat) oder Poly(4,4′-diphenyl-1,1′-cyclohexancarbonat) (d. h. Bisphenol-Z-Polycarbonat), molekular verteilt oder aufgelöst ist.
Bisphenol-A-Polycarbonat, das für die Formulierung der CTL 20 verwendet wird, ist im Handel erhältlich: MAKROLON (von Farbensabricken Bayer AG) oder FPC 0170 (von Mitsubishi Chemicals). Bisphenol-A-Polycarbonat, Poly(4,4′-isopropylidendiphenylcarbonat), weist eine gewichtsmittlere relative Molekülmasse von etwa 80.000 bis 250.000 und eine Molekülstruktur der folgenden Formel X auf:
Formel X wobei m der Polymerisationsgrad von etwa 310 bis etwa 990 ist. Bisphenol-Z-Polycarbonat, Poly(4,4′-diphenyl-1,1′-cyclohexancarbonat), weist eine gewichtsmittlere relative Molekülmasse von etwa 80.000 bis etwa 250.000 und eine Molekülstruktur der folgenden Formel Y auf:
Formel Y wobei n der Polymerisationsgrad von etwa 270 bis etwa 850 ist.
Die CTL 20 ist insoweit ein Isolator, als die elektrische Ladung, die an die Oberfläche der CTL 20 angelegt wird, bei Fehlen von Beleuchtung bei einer Rate, die ausreicht, um die Bildung und Erhaltung eines elektrostatischen Latentbildes darauf zu verhindern, nicht geleitet wird. Die CTL 20 ist im Wesentlichen nicht absorbierend für sichtbares Licht oder Strahlung in der Region der beabsichtigten Verwendung. Die CTL 20 ist dennoch elektrisch „aktiv“, da sie die Injektion von fotogenerierten Löchern aus der CGL 18 zulässt, um durch sie selbst durch transportiert zu werden, um eine auf der Oberfläche der CTL 20 vorhandene Oberflächenladung selektiv zu entladen.
Plastifizierte Ladungstransportschicht und Grundstreifenschicht
Es wurde festgestellt, dass zur Minimierung der nicht übereinstimmenden thermischen Dimensionskontraktionsgröße zwischen der CTL und dem Substrat die Einmischung von flüssigen Plastifizierungsmittel(n) in die CTL 20, um eine Reduktion der Tg_CTL und der inneren Formänderung Є zu bewirken, das Ergebnis einer erfolgreichen Unterdrückung von Kräuselung des Bildgebungselements gemäß Gleichung (1) liefert. Die Auswahl von brauchbaren Plastifizierungsmittel(n) zur Einmischung in die CTL beruht auf den Tatsachen, dass sie (a) Hochsieder-Flüssigkeiten mit einem Siedepunkt von über 250 °C sind, (b) sowohl mit dem polymeren Bindemittel als auch mit der Ladungstransportkomponente vollkommen mischbar bzw. kompatibel sind, derart dass ihre Einmischung in die CTL-Materialmatrix keine schädliche fotoelektrische Funktion des resultierenden Bildgebungselements verursacht, und (c) die optische Klarheit der hergestellten plastifizierten CTL aufrechterhalten. Eine plastifizierte CTL wird in der US-Patentschrift Nr. 2010-0279219 beschrieben, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
In Ausführungsformen kann die CTL das gleiche flüssige Plastifizierungsmittel in der hierin beschriebenen Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung umfassen. Solche flüssigen Plastifizierungsmittel können sowohl mit dem Polycarbonat als auch mit der Ladungstransportverbindung gemischt werden. Neben dem Erfolg der CTL-Plastifizierung wird außerdem der weitere Versuch einer Plastifizierung der Grundstreifenschicht angestrebt, um gleichermaßen eine ergänzende Kontrolle der Kräuselung des Bildgebungselements bereitzustellen. Zurück zu 1 beträgt die Menge von Plastifizierungsmittel zur Einmischung in jede der CTL 20 oder der Grundstreifenschicht 19 zwischen etwa 5 und etwa 20 Gewichtsprozent oder zwischen etwa 8 und etwa 12 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht jeder jeweiligen plastifizierten Schicht. Die typische Dicke einer plastifizierten CTL 20 (die eine einzel-, doppel- oder mehrlagige CTL ist) nach dem Trocknen beträgt etwa 10 Mikrometer bis etwa 40 Mikrometer oder etwa 15 Mikrometer bis etwa 35 Mikrometer für optimale fotoelektrische und mechanische Ergebnisse. Die plastifizierte CTL 20, die ein Polycarbonat-Bindemittel verwendet, weist einen Young'schen Modul im Bereich von etwa 2,5 × 10⁵ psi (1,7 × 10⁴ Kg/cm²) bis etwa 4,5 × 10⁵ psi (3,5 × 10⁴ Kg/cm²), einen thermischen Kontraktionskoeffizienten von etwa 5 × 10^–5/ °C bis etwa 12 × 10^–5 / °C und eine Glasübergangstemperatur Tg_CTL von über 50 °C auf.
Plastifizierte Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung
Der Versuch der Einmischung von Plastifizierungsmittel sowohl in die CTL 20 als auch in die Grundstreifenschicht 19 war erfolgreich, um die Vorteile des Bewirkens einer Unterdrückung der Bildgebungselementkräuselung zur ACBC-Beseitigung und des Ergebnisses einer Verlängerung der CTL-Lebensdauer im Hinblick auf mechanische Ermüdungsrissbildung während der Bildgebungszyklusfunktion des Geräts bereitzustellen. Trotzdem verursacht das Ausgesetztsein des Substratträgers 10 (ohne den Schutz einer ACBC) gegenüber der Gleitkontaktreibung gegen die Komponenten des Trägermoduls des Bildgebungselementbandes während des xerografischen Bildgebungsprozesses die Entwicklung eines frühen Beginns von Verschleißausfall unter normaler Nutzung des Geräts.
Eine plastifizierte ACBC 1 kann auf die Rückseite des Substrats 10 aufgebracht werden, um Schutz bereitzustellen und die Flachheit des Bildgebungselements zu erbringen.. Die plastifizierte ACBC 1 kann eines oder mehreres von einem filmbildenden Polymer, einem flüssigen Plastifizierungsmittel und einem Copolyester-Adhäsionsbeschleuniger umfassen.
Typisch filmbildende Polymere, die für die plastifizierte ACBC 1 ausgewählt werden, können die gleichen wie jene, die in der CTL 20 verwendet werden, oder verschieden davon sein. Nicht einschränkende Beispiele für Polymere umfassen Polycarbonate mit einer gewichtsmittleren relativen Molekülmasse von etwa 80.000 bis etwa 250.000 und den Molekülstrukturen, die im Folgenden dargestellt sind:
(Bisphenol-A-Carbonat) Formel A-1;
Formel A-2;
(Bisphenol-Z-Carbonat) Formel A-3;
Formel A-4;
Formel A-5; oder
Formel A-6 wobei z von etwa 200 bis etwa 1200 oder von etwa 250 bis etwa 1000 ist. Im Allgemeinen ist das Polycarbonat in einer Menge von etwa 50 bis etwa 90 Gewichtsprozent, von etwa 60 bis etwa 85 Gewichtsprozent oder von etwa 70 bis etwa 80 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der ACBC vorhanden. Die ACBC der vorliegenden Offenbarung umfasst ein flüssiges Plastifizierungsmittel. Das flüssige Plastifizierungsmittel in der ACBC kann das gleiche wie das Plastifizierungsmittel in der CTL oder verschieden davon sein. Geeignete flüssige Plastifizierungsmittel umfassen (1) organische flüssige Plastifizierungsmittel, wie beispielsweise Phthalate, und Bisphenolflüssigkeiten, (2) flüssige oligomere Styrole oder Derivate davon, wie beispielsweise Polystyrole mit einer niedrigen relativen Molekülmasse, und (3) fluorhaltige organische Flüssigkeiten, welche zum Senken der Oberflächenenergie der formulierten Beschichtungslage imstande sind.
(1) ORGANISCHE FLÜSSIGE PLASTIFIZIERUNGSMITTEL
Organische flüssige Plastifizierungsmittel weisen die folgende Formel auf:
wobei Y für O oder null steht; R₁ und R₂ jeweils unabhängig für C₁-C₆-Alkyl stehen, oder R₁ und R₂ zusammen mit dem O-Atom der Estergruppen, an welches sie gebunden sind, und einem Teil des Benzenrings einen heterozyklischen Ring bilden; R₃ für H oder -C(O)OR₄ steht; und R₄ für C₁-C₆-Alkyl steht. In einigen Ausführungsformen stehen R₁, R₂ und R₄ jeweils unabhängig für Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl.
Nicht einschränkende beispielhafte Phthalate umfassen die Folgenden:
Formel (I)
Formel (IA)
Formel (II)
Formel (IIA)
Formel (III)
Formel (IV)
Formel (V)
Formel (VI)
Formel (VII); und Mischungen davon.
Nicht einschränkende beispielhafte monomere Carbonate umfassen die Folgenden:
Formel (1)
Formel (2) bis (5) können praktischerweise von Formel (1) abgeleitet werden:
Formel (2)
Formel (3)
Formel (4)
Formel (5)
Diethylenglycol-bis(allylcarbonat) Formel (6); und Mischungen davon.
(2) FLÜSSIGE OLIGOMERE STYROLE
Nicht einschränkende beispielhafte Styrole umfassen die Folgenden:
Formel (B)
Nicht einschränkende beispielhafte flüssige Polystyrole mit einer niedrigen relativen Molekülmasse umfassen die Folgenden:
Formel (A) wobei R aus der Gruppe bestehend aus H, CH₃, CH₂CH₃ und CH=CH₂ ausgewählt ist, und wobei m zwischen 0 und 3 ist.
(3) FLUORHALTIGE ORGANISCHE FLÜSSIGKEITEN
Die fluorhaltigen organischen Flüssigkeiten erbringen eine plastifizierende Wirkung zur Beseitigung des Aufbaus von innerer Spannung bzw. Formänderung in der CTL und Grundstreifenschicht für die Kontrolle der Kräuselung und stellen die Wirkung einer Reduktion der Oberflächenenergie bereit, um eine Verbesserung der Oberflächenglätte in der resultierenden CTL und Grundstreifenschicht zu beeinflussen. Die gleichen fluorhaltigen organischen Flüssigkeiten können in der ACBC verwendet werden. Die fluororganischen Flüssigkeiten umfassen Fluorketone mit der folgenden Formel:
wobei R₅ für C₁-C₆-Alkyl, Perhaloalkyl oder Haloalkyl steht; Z null ist oder für Alkylen steht; n 0 oder 1 ist; R₆ für H, C₁-C₆-Alkoxy, Perhaloalkyl oder Haloalkyl steht.
Nicht einschränkende Beispiele für Fluorketone sind 3-(Trifluormethyl)phenylaceton, 2′-(Trifluormethyl)propiophenon, 2,2,2-Trifluor-2′,4′-dimethoxyacetophenon, 3′,5′-Bis(trifluormethyl)acetophenon, 3′-(Trifluormethyl)propiophenon, 4′-(Trifluormethyl)propiophenon, 4,4,4-Trifluor-1-phenyl-1,3-butandion, 4,4-Difluor-1-phenyl-1,3-butandion und dergleichen. Die Strukturen dieser Fluorketone sind im Folgenden dargestellt.
Die Menge von Plastifizierungsmittel in der ACBC (oder plastifizierten ACBC) in den offenbarten Ausführungsformen von Bildgebungselementen beträgt etwa 5 bis etwa 20 Gewichtsprozent, etwa 8 bis etwa 16 Gewichtsprozent oder etwa 12 bis etwa 16 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der plastifizierten ACBC-Formulierung.
Copolyester-Adhäsionsbeschleuniger können der ACBC zugegeben werden, um die Adhäsionsbindung von ACBC an das Substrat zu verbessern.. Nicht einschränkende spezifische Beispiele der Copolyester-Adhäsionsbeschleuniger von ACBC an das Substrat sind 49000 Harz (Rohm and Haas), Vitel PE-100, Vitel PE-200, Vitel PE-2200, Vitel PE-307 (von Bostik Inc.). Die wirksame Menge eines in der ACBC vorhandenen Adhäsionsbeschleunigers ist in einem Gewichtsverhältnis von Polycarbonat zu Copolyester-Adhäsionsbeschleuniger von etwa 80:20 bis etwa 99:1, von etwa 85:15 bis etwa 95:5 oder etwa 90:10.
Die Menge von Adhäsionsbeschleuniger in der ACBC (oder plastifizierten ACBC) in den offenbarten Ausführungsformen von Bildgebungselementen beträgt etwa 1 bis etwa 15 Gewichtsprozent, etwa 3 bis etwa 10 Gewichtsprozent oder etwa 5 bis etwa 8 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der plastifizierten ACBC-Formulierung.
In bestimmten Ausführungsformen kann die ACBC 1 eine Dispersion von organischen Teilchen umfassen. Wie in 2 dargestellt, wird ein flexibles mehrlagiges elektrofotografisches Bildgebungselement gezeigt, das gemäß genau den gleichen Materialformulierungen, Zusammensetzungen, Schichtabmessungen, Methoden und Prozeduren wie jenen hergestellt ist, die in jeder der in 1 beschriebenen Ausführungsformen beschrieben werden, mit der Ausnahme, dass die offenbarte plastifizierte ACBC 1 eine Dispersion von organischen Teilchen in ihrer Materialmatrix enthält. Dies bedeutet, dass die Bildgebungselemente genau das gleiche Substrat 10, genau die gleiche leitende Grundfläche 12, Löchersperrschicht 14, Klebstoffzwischenschicht 16, CGL 18, plastifizierte Grundstreifenschicht 19, plastifizierte CTL 20, plastifizierte ACBC 1 und eine optionale Deckschicht 32 umfassen, aber mit der Ausnahme, dass die plastifizierte ACBC 1 in jedem Bildgebungselement modifiziert ist, um eine homogene Dispersion von organischen Teilchen 36 in ihre Schichtmatrix einzumischen, um eine Reduktion der Gleitkontaktreibung zum Bewirken einer Verbesserung der Kratz- und Verschleißfestigkeit zu erbringen. Die organischen Teilchen 36, die in der Materialmatrix der ACBC 1 verteilt sind, umfassen zum Beispiele Polytetrafluorethylen (PTFE), das als ZONYL MP1100 und ZONYL MP1000 von E.I. du Pont de Nemours & Company erhältlich ist; wächsernes Polyethylen mit der Molekülformel CH₃(CH₂)_mCH₃, wobei m zwischen etwa 5 und etwa 15 ist, das als ACUMIST von Allied-Signal, Inc. erhältlich ist; Petrac Oleamide mit der Molekülformel CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇C=OCNH₂, das von Synthetic Products Company erhältlich ist; und Petrac Erucamide mit der Molekülformel CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₁₁C=OCNH₂, das von Synthetic Products Company erhältlich ist. Die mittlere Teilchengröße des organischen Teilchens beträgt etwa 0,02 Mikrometer bis etwa 3 Mikrometer oder etwa 0,01 Mikrometer bis etwa 2 Mikrometer. Das organische Teilchen ist in einer Menge von etwa 1 bis etwa 10 Gewichtsprozent oder von etwa 4 bis 8 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der resultierenden Schicht ACBC 1 vorhanden.
In bestimmten Ausführungsformen kann die ACBC ferner ein anorganisches Teilchen umfassen. Die Ausführungsformen von flexiblen Bildgebungselementen, die in 3 dargestellt sind, werden ebenfalls gemäß genau den gleichen Materialformulierungen, Zusammensetzungen, Schichtabmessungen, Methoden und Prozeduren wie jenen hergestellt, die in jeder der in 2 beschriebenen Ausführungsformen beschrieben werden, aber mit der Ausnahme, dass die organischen Teilchen 36, die in der plastifizierten ACBC 1 in jedem Bildgebungselement verteilt sind, durch eine homogene Dispersion von anorganischen Teilchen 40 in ihrer plastifizierten ACBC-Materialmatrix ersetzt sind. Die anorganischen Teilchen 40 sind harte kratz- und verschleißfeste Teilchen, wie beispielsweise mikrokristallines Silica, das von Malvern Minerals Co. erhältlich ist, amorphes Silica, das von Degussa Corp. erhältlich ist, und verschiedene Metalloxide, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Titandioxid, Zirconiumdioxide, und dergleichen. Die mittlere Teilchengröße des anorganischen Teilchens beträgt etwa 0,02 Mikrometer bis etwa 3 Mikrometer oder etwa 0,01 Mikrometer bis etwa 2 Mikrometer. Das anorganische Teilchen ist in einer Menge von etwa 1 bis etwa 10 Gewichtsprozent oder von etwa 4 bis 8 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der resultierenden Schicht ACBC 1 vorhanden.
In bestimmten Ausführungsformen kann die offenbarte plastifizierte ACBC 1 eine gemischte Dispersion eines organischen Teilchens und eines anorganischen Teilchens umfassen. Die Ausführungsformen von flexiblen Bildgebungselementen, die in 4 dargestellt sind, werden ebenfalls gemäß genau den gleichen Materialformulierungen, Zusammensetzungen, Schichtabmessungen, Methoden und Prozeduren wie jenen hergestellt, die in jeder der in 1 beschriebenen Ausführungsformen beschrieben werden, aber mit der Ausnahme, dass die plastifizierte ACBC 1 eine homogene Dispersion eines binären Gemisches von organischen Teilchen 36 und anorganischen Teilchen 40 in der Schichtmatrix umfasst, um die zweifachen Vorteile einer Reduktion des Gleitkontakts und einer Verbesserung der Kratz- und Verschleißfestigkeit zu erteilen. Das Gewichtsverhältnis der organischen Teilchen zu den anorganischen Teilchen (in allen Kombinationsvarianten) beträgt etwa 10:90 bis etwa 90:10, etwa 70:30 bis etwa 30:70 oder etwa 50:50. Das binäre Dispersionsgemisch von organischen und anorganischen Teilchen ist in einer Menge von etwa 1 bis etwa 10 Gewichtsprozent oder von etwa 4 bis 8 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der resultierenden Schicht ACBC 1 vorhanden.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst die plastifizierte ACBC 1 ein Polycarbonat, einen Copolyester-Adhäsionsbeschleuniger und ein flüssiges Plastifizierungsmittel. In bestimmten erweiterten Ausführungsformen umfasst die plastifizierte ACBC 1 eine Teilchendispersion gemäß den ausführlichen Beschreibungen in der jeder vorhergehenden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
In spezifischen Ausführungsformen umfasst die ACBC etwa 70 bis etwa 80 Gewichtsprozent Polycarbonat, etwa 8 bis etwa 16 Prozent Plastifizierungsmittel, etwa 5 bis etwa 8 Gewichtsprozent Adhäsionsbeschleuniger und etwa 4 bis etwa 8 Gewichtsprozent Dispersion von organischen oder anorganischen Teilchen oder eines 50:50-Gemisches von organischen und anorganischen Teilchen bezogen auf das Gesamtgewicht der plastifizierten ACBC..
Typischerweise weist die plastifizierte ACBC 1 eine Dicke von etwa 5 Mikrometern bis etwa 40 Mikrometer, von etwa 10 Mikrometern bis etwa 30 Mikrometer oder von etwa 10 Mikrometern bis etwa 20 Mikrometern Dicke auf.. In bestimmten Ausführungsformen weist die plastifizierte ACBC 1 eine Dicke von etwa 10 Mikrometern bis etwa 20 Mikrometer für ein Bildgebungselement mit einer plastifizierten CTL 20 mit einer Dicke von etwa 15 Mikrometern bis etwa 35 Mikrometer auf.
In bestimmten Ausführungsformen sind das filmbildende Polycarbonat und das Plastifizierungsmittel in der ACBC 1 die gleichen wie in der CTL 20. Die plastifizierte ACBC 1 gemäß solch einer Ausführungsform weist gleichermaßen einen Young'schen Modul im Bereich von etwa 2,5 × 10⁵ psi (1,7 × 10⁴ Kg/cm²) bis etwa 4,5 × 10⁵ psi (3,5 × 10⁴ Kg/cm²) und einen thermischen Kontraktionskoeffizienten von etwa 5 × 10^–5/ °C bis etwa 12 × 10^–5/ °C auf.
In den erweiterten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die CTL 20 und die Grundstreifenschicht 19 alle genau die gleichen Zusammensetzungen, Aufbaumaterialien, Abmessungen und identische Herstellungsprozeduren aufweisen, die in allen vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben werden, aber mit der Ausnahme, dass kein Plastifizierungsmittel in die CTL eingemischt wurde.
Beispiel 1
KONTROLLE
Eine Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung (ACBC) wurde durch Kombinieren von 88,2 Gramm Bisphenol-A-Polycarbonatharz (FPC170 von Mitsubishi Chemicals), 7,12 Gramm VITEL PE-2200 Copolyester (erhältlich von Bostik, Inc. Middleton, MA) und 1,071 Gramm Methylenchlorid in einem Ballonbehälter hergestellt, um eine Beschichtungslösung mit einem Feststoffgehalt von 8,2 Prozent zu bilden. Der Behälter wurde fest abgedeckt und für etwa 24 Stunden auf einer Walzenmühle angeordnet, bis das Polycarbonat und der Polyester im Methylenchlorid aufgelöst wurden, um die ACBC-Lösung zu bilden. Die ACBC-Lösung wurde dann gemäß standardmäßigen Handauftragsprozeduren auf ein biaxial ausgerichtetes Polyethylen-Naphthalat-Substrat mit einer Dicke von 3,5 mils (89 Mikrometern) (PEN, KADALEX, erhältlich von DuPont Teijin Films) aufgebracht und im Zwangsluftofen für eine Minute auf eine Höchsttemperatur von 125 °C getrocknet, um eine optisch klare getrocknete ACBC mit einer Dicke von 17 Mikrometern zu erzeugen. Die erhaltene ACBC über dem PEN, wenn nicht zurückgehalten, kräuselte sich spontan zu einer Rolle von 1 ½ Zoll und wurde verwendet, um als Kontrolle zu dienen.
Das verwendete Bisphenol-A-Polycarbonat weist eine gewichtsmittlere relative Molekülmasse von 120.000 und die folgende Molekülformel auf:
wobei z etwa 470 ist.
Beispiel 2
Vier ACBC-Formulierungen (2a, 2b, 2c und 2d) der Offenbarung wurden unter Verwendung der identischen Materialien und Zusammensetzungen sowie gemäß genau den gleichen Prozeduren hergestellt, wie im vorstehenden Kontrollbeispiel der Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung beschrieben, mit der Ausnahme, dass 8, 10, 12 und 14 Gewichtsprozent Plastifizierungsmittel Diethylphthalat (DEP) ((bezogen auf das Gesamtgewicht der neuformulierten ACBC-Schichtmatrix) in jede der ACBC-Formulierungen zur Beurteilung der jeweiligen Kräuselungskontrolle aufgenommen wurden. Das Plastifizierungsmittel DEP (erhältlich von Sigma-Aldrich Company) weist einen Siedepunkt von etwa 295 °C und die folgende Molekülformel auf:
Die resultierenden plastifizierten ACBC-Schichten, die auf diese Weise erhalten wurden, waren nach dem Trocknen und Abkühlen auf Raumtemperatur optisch klar und wiesen eine merkliche Reduktion der Aufwärtskräuselung in Bezug auf die Erhöhung des DEP-Gehalts gemäß den in nachstehender Tabelle 1 aufgeführten Daten auf: Tabelle 1

Beispiel Diethylphthalatgehalt (Gew.-%) Krümmungsdurchmesser

1 0 1,5 Zoll

2a 8 12,0 Zoll

2b 10 14,0 Zoll

2c 12 Annähernd flach

2d 14 Flach
KONTROLL-BILDGEBUNGSELEMENT
Eine Bahn eines herkömmlichen negativ geladenen flexiblen elektrofotografischen Bildgebers wurde durch Bereitstellen eines mit einer 0,02 Mikrometer dicken Titanschicht beschichteten Substrats eines biaxial ausgerichteten Polyethylen-Napthalat-Substrats (PEN, erhältlich als KADALEX von DuPont Teijin Films) mit einer Dicke von 31/2 mils (89 Mikrometern) und Extrusionsbeschichten des titanierten KADALEX-Substrats mit einer Sperrschichtlösung hergestellt, die ein Gemisch von 6,5 Gramm Gamma-Aminopropyltriethoxysilan, 39,4 Gramm destilliertes Wasser, 2,1 Gramm Essigsäure, 752,2 Gramm denaturierten Alkohol mit einem Proofgrad von 200 und 200 Gramm Heptan enthielt. Die resultierende nasse Beschichtungslage wurde für 5 Minuten bei 135 °C in einem Zwangsluftofen trocknen gelassen, um die Lösungsmittel aus der Beschichtung zu entfernen und die Bildung einer vernetzten Silan-Sperrschicht zu bewirken. De resultierende Sperrschicht wies eine mittlere Trockendicke von 0,04 Mikrometern auf, wie mit einem Ellipsometer gemessen.
Danach wurde eine Klebstoffzwischenschicht durch Extrusionsbeschichten der Sperrschicht mit einer Beschichtungslösung aufgebracht, die 0,16 Gewichtsprozent ARDEL Polyarylat, das eine gewichtsmittlere relative Molekülmasse von etwa 54.000 aufwies und von Toyota Hsushu, Inc. erhältlich ist, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung in einem Gewichtsverhältnis des Lösungsmittelgemisches von Tetrahydrofuran/Monochlorbenzen/Methylenchlorid von 8:1:1 enthielt. Die Klebstoffzwischenschicht wurde für 1 Minute bei 125 °C in einem Zwangsluftofen trocknen gelassen. Die resultierende Klebstoffzwischenschicht wies eine Trockendicke von etwa 0,02 Mikrometern auf.
Die Klebstoffzwischenschicht wurde anschließend mit einer CGL beschichtet. Die CGL-Dispersion wurde hergestellt, wie im Folgenden beschrieben:
Einer 4-Unzen-Glasflasche wurden IUPILON 200, ein Polycarbonat von Poly(4,4′-diphenyl)-1,1′-cyclohexancarbonat (PC-z 200, erhältlich von Mitsubishi Gas Chemical Corporation) (0,45 Gramm) und Tetrahydrofuran (50 Milliliter), gefolgt von Hydroxygalliumphthalocyanin Typ V (2,4 Gramm) und einem Edelstahlschuss (300 Gramm) mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll (3,2 Millimeter) zugegeben. Das resultierende Gemisch wurde für etwa 20 bis etwa 24 Stunden auf einer Kugelmühle angeordnet, um einen Schlamm zu erhalten. Anschließend wurde dem Hydroxygalliumphthalocyaninschlamm eine Lösung von Poly(4,4′-diphenyl-1,1′-cyclohexancarbonat) (2,25 Gramm) mit einer gewichtsmittleren relativen Molekülmasse von 20.000 (PC-z 200) aufgelöst in Tetrahydrofuran (46,1 Gramm) zugegeben. Der resultierende Schlamm wurde für 10 Minuten auf einem Schüttelapparat angeordnet und danach durch einen Extrusionsauftragsprozess auf die Klebstoffzwischenschicht aufgetragen, um eine Schicht mit einer Nassdicke von 0,25 mil zu bilden. Ein Streifen von etwa 10 Millimeter Breite entlang einer Kante des Substratbahnausgangsmaterials, welcher die Sperrschicht und die Klebstoffzwischenschicht trug, wurde bewusst ohne CGL-Beschichtung belassen, um einen angemessenen elektrischen Kontakt durch eine später aufzubringende Grundstreifenschicht zu ermöglichen. Die resultierende CGL, die Poly(4,4'-diphenyl)-1,1'-cyclohexancarbonat, Tetrahydrofuran und Hydroxygalliumphthalocyanin enthielt, wurde für 2 Minuten bei 125 °C in einem Zwangsluftofen getrocknet, um eine trockene CGL mit einer Dicke von 0,4 Mikrometern zu bilden.
Dieses beschichtete Bahnausgangsmaterial. wurde durch Coextrusion der Beschichtungsmaterialien gleichzeitig mit einer CTL und einer Grundstreifenschicht beschichtet. Die CTL wurde hergestellt, wie im Folgenden beschrieben:
Einer Braunglasflasche wurden ein Bisphenol-A-Polycarbonat-Thermoplast mit einer mittleren relativen Molekülmasse von etwa 120.000 (FPC 0170, im Handel erhältlich von Mitsubishi Chemicals) und eine Ladungstransportkomponente von N,N′-Diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamin zugegeben. Das Gewichtsverhältnis des Bisphenol-A-Polycarbonat-Thermoplasts und des N,N′-Diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamins betrug 1:1. Das resultierende Gemisch wurde in Methylenchlorid aufgelöst, derart dass der Feststoffanteil in Gewichtsprozent im Methylenchlorid 15 Gewichtsprozent betrug. Solch ein Gemisch wurde durch Extrusion auf die CGL aufgebracht, um eine Beschichtung zu bilden, die nach dem Trocknen in einem Zwangsluftofen eine trockene CTL mit einer Dicke von 29 Mikrometern ergab.
Der etwa 10 Millimeter breite Streifen der Klebstoffschicht, der ohne CGL-Beschichtung belassen wurde, wurde während des Coextrusionsprozesses mit einer Grundstreifenschicht beschichtet. Das Beschichtungsgemisch der Grundstreifenschicht wurde hergestellt, wie im Folgenden beschrieben
Einem Ballonbehälter wurden 23,8 Gramm Bisphenol-A-Polycarbonatharz (FPC 0170) und 332 Gramm Methylenchlorid und Methylenchlorid (332 Gramm) zugegeben. Der Behälter wurde fest abgedeckt und für etwa 24 Stunden auf einer Walzenmühle angeordnet, bis das Polycarbonat aufgelöst wurde, um eine Lösung von 7,9 Gewichtsprozent zu ergeben. Die hergestellte Lösung wurde für 15 bis 30 Minuten mit etwa 94 Gramm Grafitdispersionslösung (erhältlich als RW22790 von Acheson Colloids Company) gemischt, um die Beschichtungslösung der Grundstreifenschicht zu ergeben. (Hinweis: Die Grafitdispersionslösung, RW22790, wie im Handel erhalten, enthielt 12,3 Gewichtsprozent Feststoffe, umfassend 9,41 Gewichtsteile Grafit, 2,87 Gewichtsteile Ethylcellulose und 87,7 Gewichtsteile Lösung).
Um eine homogene Grafitdispersion zu Stande zu bringen, wurde die resultierende Beschichtungslösung der Grundstreifenschicht mit Hilfe eines Messers mit hoher Scherung dispergiert in einem wassergekühlten, ummantelten Behälter gemischt, um eine Überhitzung der Dispersion und einen Verlust von Lösungsmittel zu verhindern. Die resultierende Dispersion wurde dann gefiltert, und die Viskosität wurde mit Hilfe von Methylenchlorid eingestellt. Dieses Beschichtungsgemisch der Grundstreifenschicht wurde dann durch Coextrusion mit der CTL auf die Bahn des elektrofotografischen Bildgebungselements aufgebracht, um eine elektrisch leitende Grundstreifenschicht mit einer Trockendicke von etwa 19 Mikrometern zu bilden.
Das Bahnausgangsmaterial der Bildgebungselements, das alle der zuvor beschriebenen Schichten enthielt, wurde dann für 3 Minuten durch 125 °C in einem Zwangsluftofen durchgeführt, um sowohl die CTL als auch den Grundstreifen gleichzeitig zu trocknen. Da die CTL einen Young'schen Modul von 3,5 × 10⁵ psi (2,4 × 10⁴ Kg/cm²) und einen thermischen Kontraktionskoeffizienten von 6,5 × 10^–5 / °C gegenüber dem Young'schen Modul von 5,5 × 10⁵ psi (3,8 × 10⁴ Kg/cm²) und dem thermischen Kontraktionskoeffizienten von 1,8 × 10^–5 / °C für den PEN-Substratträger aufwies, war die dimensionale Schrumpfung der CTL etwa 3,6-mal größer als die des PEN-Substratträgers. Daher würde sich die Bildgebungsbahn, wenn nicht zurückgehalten, an diesem Punkt zu einer 1½-Zoll-Röhre aufwärts kräuseln.
Um eine Kontrolle der Bildgebungselementkräuselung zu bewirken, wurde eine herkömmliche ACBC durch Kombinieren von 88,2 Gramm FPC170 Bisphenol-A-Polycarbonatharz, 7,12 Gramm VITEL PE-2200 Copolyester (erhältlich von Bostik, Inc. Middleton, MA) und 1,071 Gramm Methylenchlorid in einem Ballonbehälter hergestellt, um eine Beschichtungslösung mit einem Feststoffgehalt von 8,2 Prozent zu bilden. Der Behälter wurde fest abgedeckt und für etwa 24 Stunden auf einer Walzenmühle angeordnet, bis das Polycarbonat und der Polyester im Methylenchlorid aufgelöst wurden, um eine Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtungslösung zu bilden. Die ACBC-Lösung wurde durch Extrusionsbeschichtung auf die Rückfläche (die Seite gegenüber der CGL und CTL) der Bahn des elektrofotografischen Bildgebungselements aufgebracht und in einem Zwangsluftofen für etwa 3 Minuten auf eine Höchsttemperatur von 125 °C getrocknet, um eine getrocknete ACBC mit einer Dicke von 17 Mikrometern zu erzeugen und das Bildgebungselement abzuflachen. Das auf diese Weise erhaltene flexible Bildgebungselement diente als eine Bildgebungselementkontrolle.
BILDGEBUNGSELEMENT DER OFFENBARUNG
Eine Bahn eines negativ geladenen flexiblen elektrofotografischen Bildgebungselements wurde so hergestellt, dass sie genau den gleichen strukturellen Aufbau, identische Materialzusammensetzungen, Schichtabmessungen und Prozeduren wie jene aufwies, die im vorstehenden Beispiel der Herstellung des Kontroll-Bildgebungselements beschrieben wurden, aber mit der Ausnahme, dass die CTL, die Grundstreifenschicht und die ACBC allesamt ein flüssiges DEP-Plastifizierungsmittel enthielten. Im Wesentlichen enthielt das Bildgebungselement genau das gleiche Substrat, genau die gleiche leitende Grundfläche, Löchersperrschicht, Klebstoffzwischenschicht, CGL und Grundstreifenschicht, mit der folgenden Ausnahme:
In die CTL wurden 8 Gewichtsprozent DEP bezogen auf das Gesamtgewicht der resultierenden plastifizierten CTL eingemischt. Gleichermaßen wurden in die Grundstreifenschicht 8 Gewichtsprozent DEP bezogen auf das Gesamtgewicht der resultierenden plastifizierten Grundstreifenschicht eingemischt.
Das Bildgebungselement mit einer plastifizierten CTL mit einer Dicke von 29 Mikrometern, die nach dem Trocknen erhalten wurde, wies eine annähernd flache (eine geringfügig merkliche aufwärts kräuselnde) Konfiguration vor dem Auftrag einer plastifizierten ACBC dieser Offenbarung auf.
Die ACBC, die 12 Gewichtsprozent DEP bezogen auf das Gesamtgewicht der plastifizierten ABC-Schicht enthielt, wurde auf die Rückseite des Substratträgers aufgebracht.
Das resultierende Bildgebungselement, das die Einmischung des DEP-Plastifizierungsmittels in der CTL, der Grundstreifenschicht und der ACBC enthielt, die gemäß der Beschreibung der Neuformulierungen der Materialien dieser Offenbarung hergestellt wurden, wies Flachheit auf.
Im relativen Vergleich betrug der Young’sche Modul der plastifizierten CTL etwa 3,5 × 10⁵ psi (2,4 × 10⁴ Kg/cm²) und der thermische Kontraktionskoeffizient etwa 6,5 × 10^–5/ °C; der Young’sche Modul der plastifizierten ACBC betrug etwa 3,2 × 10⁵ psi (2,2 × 10⁴ Kg/cm²) und der thermische Kontraktionskoeffizient etwa zwischen 6,7 × 10^–5 / °C; und der Young’sche Modul des PEN-Substratträgers betrug etwa 5,5 × 10⁵ psi (3,8 × 10⁴ Kg/cm²) und der thermische Kontraktionskoeffizient etwa 1,8 × 10^–5 / °C.
BILDGEBUNGSELEMENT II DER OFFENBARUNG
Eine zusätzliche Bahn des flexiblen Bildgebungselements wurde gemäß den Prozeduren und unter Verwendung der identischen Materialien zur Bildung aller Schichten wie jenen hergestellt, die im vorstehenden Beispiel I der Herstellung des Bildgebungselements der Offenbarung beschrieben wurden, mit der Ausnahme, dass die plastifizierte ACB weiter modifiziert wurde, um 5 Gew.-% Polytetrafluorethylen(PTFE)-Dispersion (Teilchengröße 0,2 Mikrometer, erhältlich als ZONYL MP1000 von E.I. du Pont de Nemours & Company) in ihrer Schichtmatrix bezogen auf das resultierende Gewicht der offenbarten ACBC zu enthalten. Die plastifizierte und PTFE-haltige ACBC dieser Offenbarung wies optische Klarheit auf und lieferte die resultierende Flachheit des Bildgebungselements.
BEURTEILUNG
Die drei Bildgebungselementbahnen, die gemäß der vorstehenden Offenbarung von Arbeitsbeispielen hergestellt wurden, wurden hinsichtlich der Stärke der Adhäsionsbindung jeder jeweiligen ACBC an das Substrat und ferner hinsichtlich der mechanischen Reibungsverschleißfestigkeit gegenüber der herkömmlichen ACBC in der Bildgebungselementkontrollbahn beurteilt.
Die Stärke der ACBC-Adhäsionsbindung an den Substratträger des Bildgebungselements wurde durch eine 180°-Ablösefestigkeitsmessung bestimmt. Probestücke zur Ablösemessung wurden durch Abschneiden von mindestens drei Bildgebungselementstreifen von 0,5 Zoll (1,2 cm) × 6 Zoll (15,24 cm) von jeder Bildgebungselementbahn der vier Arbeitsbeispiele hergestellt. Für jeden Probestreifen wurde die ACBC (mit Hilfe eines Rasiermessers) teilweise von einem Ende des Probestreifens abgetrennt und dann von Hand abgelöst, um etwa 3,5 Zoll von diesem Ende zu ergeben, um die Substratträgerschicht dem Probestreifen auszusetzen. Dieser Probestreifen wurde dann mit Hilfe eines doppelseitigem Klebebandes an einer 0,05 Zoll (0,254 cm) dicken Aufspannplatte aus Aluminium von 1 Zoll (2,54 cm) × 6 Zoll (15,24 cm) befestigt (mit der CTL gegenüber der Aufspannplatte und daran haftend). Das Ende der resultierenden Anordnung mit der abgelösten ACBC wurde dann in die obere Klemmbacke einer Instron Zugfestigkeitsprüfmaschine eingeführt. Das freie Ende der teilweise abgelösten ACBC wurde in die untere Klemmbacke der Instron Zugfestigkeitsprüfmaschine eingeführt. Die Klemmbacken wurden dann bei einer Traversengeschwindigkeit von einem Zoll/mm, einer Vorschubgeschwindigkeit von zwei Zoll und einem Lastbereich von 200 Gramm aktiviert, um das Probestück mindestens zwei Zoll in einem Winkel von 180° abzulösen. Die Last wurde berechnet, um die Ablösefestigkeit der ABC-Adhäsion am Substrat abzuleiten. Die Ablösefestigkeit wurde als die zum Ablösen der ACBC erforderliche Last geteilt durch die Breite (1,27 cm) des Probestreifens bestimmt.
Zur Beurteilung der Verschleißfestigkeit wurden die Bildgebungselementbahnen aller Arbeitsbeispiele jeweils erneut abgeschnitten, um ein Probestück von einer Größe von 1 Zoll (2,54 cm) mal 12 Zoll (30,48 cm) zu ergeben, das dann auf Festigkeit gegen Verschleiß der ACBC beurteilt wurde. Die Prüfung erfolgte mittels einer dynamischen mechanischen Zyklisierungsvorrichtung, wobei Glasrohre über die Oberfläche der ACBC auf jedem Bildgebungselement gleiten gelassen wurden. Genauer gesagt, wurde ein Ende des Probestücks an eine unbeweglichen Säule geklemmt, und das Probestück wurde auf einem Weg, der im Wesentlichen die Form eines umgekehrten Us beschrieb, aufwärts über drei im gleichen Abstand angeordnete horizontale Glasrohre und dann abwärts über ein unbewegliches Führungsrohr geschlungen, wobei das freie Ende des Probestücks an einem Gewicht befestigt wurde, das eine Breitenspannung von einem Pfund pro Zoll auf das Probestück ausübte. Die Außenfläche des Bildgebungselements, das die ACBC trug, war nach unten gekehrt, so dass sie mit den Glasrohren periodisch in mechanischen Gleitkontakt gebracht wurde. Die Glasrohre wiesen einen Durchmesser von einem Zoll auf.
Jedes Rohr war an jedem Ende an einer benachbarte vertikalen Fläche eines Paares von Scheiben befestigt, die um eine Welle drehbar waren, welche die Mittelpunkte der Scheiben verband. Die Glasrohre waren parallel und in gleichem Abstand zueinander und in gleichem Abstand von der Welle, welche die Mittelpunkte der Scheiben verband. Obwohl die Scheiben um die Welle gedreht wurden, war jedes Glasrohr starr an der Scheibe befestigt, um Drehung der Rohre um jede einzelne Rohrachse zu verhindern. Auf diese Weise wurden zwei Glasrohre, wenn die Scheibe um die Welle gedreht wurde, stets in Gleitkontakt mit der Oberfläche der ACBC gehalten. Die Achse jedes Glasrohrs war etwa 4 cm von der Welle positioniert. Die Bewegungsrichtung der Glasrohre entlang der CTL-Oberfläche war vom gewichtsbelasteten Ende des Probestücks weg in Richtung des an die unbewegliche Säule geklemmten Endes. Da drei Glasrohre in der Prüfvorrichtung vorhanden waren, entsprach jede vollständige Drehung der Scheibe drei Verschleißzyklen, in welchen die Oberfläche der ACBC während der Prüfung in mechanischem Gleitkontakt mit einem einzelnen unbeweglichen Stützrohr war. Die Drehung der drehenden Scheibe wurde so eingestellt, dass sie das Äquivalent von 11,3 Zoll (28,7 cm) pro Sekunde Tangentialgeschwindigkeit bereitstellte. Das Ausmaß des ACBC-Verschleißes durch die Gleitkontaktreibung gegen die Glasrohre wurde unter Verwendung eines Permaskops am Ende einer 330.000 Verschleißzyklen umfassenden Prüfung gemessen.
Die Ergebnisse, die für die 180°-Ablösefestigkeit und die Verschleißfestigkeit der ACBC erzielt wurden, sind in nachstehender Tabelle 2 aufgeführt: TABELLE 2

Bildgebungselement PTFE in ACBC Dicke Ablösefestigkeit (gms/cm) Verschleiß (Mikrometer)

Kontrolle Keine 86 10,8

BEISPIEL I Keine 91 11,2

BEISPIEL II 5 Gew.-% 85 1,4
Tabelle 2 zeigt, dass das elektrofotografische Bildgebungselement mit der plastifizierten ACBC mit dem herkömmlichen 4,4’-Isopropylidendiphenolpolycarbonat (dem Bisphenol-A-Polycarbonat), PE 2200 Adhäsionsbeschleuniger und dem DEP-Plastifizierungsmittel eine gute Stärke der Adhäsionsbindung an das PEN-Substrat und eine Verschleißfestigkeit gleich den Werten aufwies, die für die herkömmliche ACBC des Beispiels des Kontroll-Bildgebungselements erhalten wurden. Außerdem stellte die plastifizierte ACBC, die so hergestellt wurde, dass sie eine PTFE-Teilchendispersion in ihrer Materialmatrix enthielt, eine signifikante Verbesserung der Verschleißfestigkeit der ACBC bereit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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Claims

Flexibles Bildgebungselement, umfassend: ein Substrat; eine Ladungserzeugungsschicht, die auf das Substrat aufgetragen ist; eine Ladungstransportschicht, die auf die Ladungserzeugungsschicht aufgetragen ist; und eine Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung, die auf das Substrat auf einer Seite gegenüber der Ladungstransportschicht aufgetragen ist, wobei die Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung ein Polycarbonat und ein flüssiges Plastifizierungsmittel umfasst.
Flexibles Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei das flexible Bildgebungselement im Wesentlichen flach ist.
Flexibles Bildgebungselement nach Anspruch 2, wobei das flexible Bildgebungselement eine Aufwärtskräuselung von mindestens gleich wie oder größer als 14 Zoll im Krümmungsdurchmesser aufweist.
Flexibles Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei das Polycarbonat aus der Gruppe bestehend aus Folgendem ausgewählt ist:
Formel A-1;
Formel A-2;
Formel A-3;
Formel A-4;
Formel A-5; und
Formel A-6 wobei Z von etwa 200 bis etwa 1200 ist.
Flexibles Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei das flüssige Plastifizierungsmittel die folgende Formel aufweist:
wobei Y für O oder null steht; R₁ und R₂ jeweils unabhängig für C₁-C₆-Alkyl stehen, oder R₁ und R₂ zusammen mit dem O-Atom der Estergruppen, an welches sie gebunden sind, und einem Teil des Benzenrings einen heterozyklischen Ring bilden; R₃ für H oder -C(O)OR₄ steht; und R₄ für C₁-C₆-Alkyl steht.
Flexibles Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei das flüssige Plastifizierungsmittel ein Phthalat, das aus der Gruppe bestehend aus Folgendem ausgewählt ist:
Formel (I)
Formel (IA)
Formel (II)
Formel (IIA)
Formel (III)
Formel (IV)
Formel (V)
Formel (VI)
Formel (VII) und Mischungen davon, oder einem Carbonat, das aus der Gruppe bestehend aus Folgendem ausgewählt ist:
Formel (1)
Formel (2)
Formel (3)
Formel (4)
Formel (5)
Diethylenglycol-bis(allylcarbonat) Formel (6) und Mischungen davon, oder eine Verbindung, die aus der Gruppe bestehend aus Folgendem ausgewählt ist:
Formel (B) oder
Formel (A) wobei R aus der Gruppe bestehend aus H, CH₃, CH₂CH₃ und CH=CH₂ ausgewählt ist, und wobei m zwischen 0 und 3 ist, oder eine Verbindung, die aus der Gruppe bestehend aus Folgendem ausgewählt ist:
wobei R₅ für C₁-C₆-Alkyl, Perhaloalkyl oder Haloalkyl steht; Z null ist oder für Alkylen steht; n 0 oder 1 ist; R₆ für H, C₁-C₆-Alkoxy, Perhaloalkyl oder Haloalkyl steht, oder ein Fluorketon ist, das aus der Gruppe bestehend aus 3-(Trifluormethyl)phenylaceton, 2′-(Trifluormethyl)propiophenon, 2,2,2-Trifluor-2′,4′-dimethoxyacetophenon, 3′,5′-Bis(trifluormethyl)acetophenon, 3′-(Trifluormethyl)propiophenon, 4′-(Trifluormethyl)propiophenon, 4,4,4-Trifluor-1-phenyl-1,3-butandion, 4,4-Difluor-1-phenyl-1,3-butandion ausgewählt ist.
Flexibles Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei das flüssige Plastifizierungsmittel in einer Menge von etwa 5 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung vorhanden ist.
Flexibles Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei die Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung ferner einen Copolyester-Adhäsionsbeschleuniger umfasst.
Flexibles Bildgebungselement nach Anspruch 8, wobei das Gewichtsverhältnis von Polycarbonat zu Copolyester-Adhäsionsbeschleuniger in der Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung etwa 80:20 bis etwa 99:1 beträgt.
Flexibles Bildgebungselement nach Anspruch 1, wobei die Anti-Kräusel-Rückseitenbeschichtung eine Dicke von etwa 5 Mikrometern bis etwa 40 Mikrometer aufweist.