DE102013204803B4

DE102013204803B4 - Abgabegerät und bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE102013204803B4
Application number: DE102013204803.3A
Authority: DE
Inventors: Sarah J. VELLA; Nan-Xing Hu; Yu Liu; Richard A. Klenkler
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2024-02-22
Anticipated expiration: 2033-03-20
Also published as: US8831501B2; US20130251432A1; DE102013204803A1; JP2013196002A

Abstract

Abgabeelement (38) zur Verwendung in einem Bilderzeugungsgerät, umfassend:ein Trägerelement (46), undeine innere Schicht (50), die eine elastomere Matrix (47), ein poröses Material (48) und ein darin dispergiertes Funktionsmaterial umfasst, wobei die innere Schicht (50) auf dem Trägerelement (46) angeordnet ist, undeine äußere Schicht (51), die auf der inneren Schicht (50) angeordnet ist, wobei die äußere Schicht (51) Poren umfasst, die eine Größe von weniger als 1 µm aufweisen, und wobei die äußere Schicht (51) ein Dicke von 0,1 µm bis 1 mm aufweist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Abgabegerät zur Verwendung in einem Bilderzeugungsgerät, sowie ein Bilderzeugungsgerät.
Bei der Elektrophotographie bzw. dem elektrophotographischen Drucken wird die Ladungen erhaltende Oberfläche, die typischerweise als Photorezeptor bezeichnet wird, elektrostatisch geladen und dann einem Lichtmuster eines Originalbildes ausgesetzt, um die Oberfläche in Übereinstimmung mit diesem selektiv zu entladen. Das sich ergebende Muster von geladenen und entladenen Flächen auf dem Photorezeptor bildet ein elektrostatisches Ladungsmuster, das als latentes Bild bezeichnet wird und dem Originalbild entspricht. Das latente Bild wird entwickelt, indem es mit einem fein geteilten, elektrostatisch anziehbaren Pulver, das als Toner bezeichnet wird, in Kontakt gebracht wird. Der Toner wird durch die elektrostatische Ladung an der Oberfläche des Photorezeptors auf den Bildflächen gehalten. Somit wird ein Tonerbild gemäß einem Lichtbild des kopierten oder gedruckten Originals erzeugt. Das Tonerbild kann dann auf ein Substrat oder Trägerelement (z.B. Papier) übertragen werden, und zwar direkt oder durch die Verwendung eines Zwischenübertragungselements und des daran fixierten Bildes, um eine dauerhafte Aufzeichnung des zu kopierenden oder zu druckenden Bildes zu formen. Nach dem Entwickeln wird überschüssiger Toner, der auf der Ladungen erhaltenden Oberfläche verbleibt, von der Oberfläche gereinigt. Der Prozess ist nützlich zum Lichtlinsenkopieren von einem Original oder zum Drucken von elektronisch generierten oder gespeicherten Originalen, wie etwa mit einem Rasterausgabe-Scanner (ROS), wobei eine geladene Oberfläche Bild für Bild verschiedenartig entladen werden kann.
Der beschriebene elektrophotographische Kopierprozess ist wohlbekannt und wird gewöhnlich zum Lichtlinsenkopieren eines Originaldokuments verwendet. Es gibt auch analoge Prozesse bei anderen elektrophotographischen Druckanwendungen, wie beispielsweise digitales Laserdrucken und Kopieren, wobei die Ladung als Reaktion auf elektronisch generierte oder gespeicherte Bilder an einer Ladungen erhaltenden Oberfläche abgeschieden wird.
Um die Oberfläche eines Photorezeptors zu laden, wurde eine kontaktartige Ladevorrichtung verwendet, wie sie etwa in der US 4,387,980 A und der US 7,580,655 B2 beschrieben wird. Die kontaktartige Ladevorrichtung, die auch als „Polarisationsladungswalze“ (BCR) bezeichnet wird, umfasst ein leitfähiges Element, dem eine Spannung aus einer Energiequelle zugeführt wird, wobei eine Gleichspannung einer Wechselspannung von nicht weniger als zweimal dem Pegel der Gleichspannung überlagert wird. Die Ladevorrichtung berührt die Oberfläche des Bildträgerelements (Photorezeptor), das ein zu ladendes Element ist. Die äußere Oberfläche des Bildträgerelements wird an der Kontaktfläche geladen. Die kontaktartige Ladevorrichtung lädt das Bildträgerelement bis auf ein vorherbestimmtes Potenzial.
Elektrophotographische Photorezeptoren können in verschiedenen Formen bereitgestellt werden. Beispielsweise können die Photorezeptoren eine homogene Schicht aus einem einzigen Material sein, wie etwa aus glasigem Selen, oder es kann sich um eine Verbundschicht handeln, die eine photoleitfähige Schicht und ein anderes Material enthält. Zudem kann der Photorezeptor geschichtet sein. Mehrschichtige Photorezeptoren oder Bildgebungselemente weisen mindestens zwei Schichten auf und können ein Substrat, eine leitfähige Schicht, eine optionale Unterschicht (manchmal als „Ladungen blockierende Schicht“ oder „Löcher blockierende Schicht“ bezeichnet), eine optionale Klebschicht, eine photogenerierende Schicht (manchmal als „Ladungsgenerierungsschicht“, „Ladungen generierende Schicht“ oder „Ladungsgeneratorschicht“ bezeichnet), eine Ladungen transportierende Schicht und eine optionale Schutzbeschichtungsschicht entweder in biegsamer Riemenform oder in einer unbiegsamen Trommelkonfiguration umfassen. Bei der mehrschichtigen Konfiguration sind die aktiven Schichten des Photorezeptors die Ladungen generierende Schicht (CGL) und die Ladungen transportierende Schicht (CTL). Eine Verbesserung des Ladungstransports durch diese Schichten sorgt für eine bessere Photorezeptorleistung. Mehrschichtige biegsame Photorezeptorelemente können eine Antiaufrollschicht auf der Rückseite des Substrats, gegenüber der Seite der elektrisch aktiven Schichten umfassen, um die gewünschte Flachheit des Photorezeptors sicherzustellen.
Um die Betriebslebensdauer des Photorezeptors weiter zu verbessern, wurde auch die Verwendung von Schutzbeschichtungsschichten umgesetzt, um die Photorezeptoren zu schützen und die Leistung, wie etwa die Verschleißbeständigkeit, zu verbessern. Diese verschleißarmen Schutzbeschichtungen sind jedoch auf Grund einer A-Zonenauslassung in einer feuchten Umgebung, in dem Maße wie die Verschleißraten auf ein gewisses Niveau sinken, mit schlechter Bildqualität verbunden. Zudem verursacht auch das hohe Drehmoment, das mit verschleißarmen Schutzbeschichtungen in der A-Zone verbunden ist, schwerwiegende Probleme mit den BCR-Ladesystemen, wie etwa Motorversagen und Messerbeschädigung. Daher ist die Verwendung einer verschleißarmen Schutzbeschichtung weiterhin eine Herausforderung, und es besteht ein Bedarf daran, Möglichkeiten zu finden, um die Lebensdauer des Photorezeptors zu verlängern.
US 6,028,148 A betrifft eine Silikongummizusammensetzung, die einen Silikonkautschuk und ein poröses, anorganisches Pulver mit einem Dimethyl-Silikonöl enthält.
DE 10 2012 218 309 A1 offenbart ein 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.
Es wird hier ein Abgabeelement zur Verwendung in einem Bilderzeugungsgerät offenbart. Das Abgabeelement umfasst ein Trägerelement und eine erste Schicht, die eine elastomere Matrix, ein poröses Material und ein darin dispergiertes Funktionsmaterial umfasst. Die erste Schicht wird auf dem Trägerelement angeordnet.
Es wird hier ein Abgabeelement zur Verwendung in einem Bilderzeugungsgerät offenbart. Das Abgabeelement umfasst ein Trägerelement und eine innere Schicht, die auf dem Trägerelement angeordnet ist. Die innere Schicht umfasst eine elastomere Matrix, ein poröses Material und ein darin dispergiertes Funktionsmaterial. Eine äußere Schicht ist auf der inneren Schicht angeordnet, und die äußere Schicht umfasst Poren, die eine Größe von weniger als ungefähr 1 µm aufweisen. Die äußere Schicht umfasst eine Dicke von ungefähr 0,1 µm bis ungefähr 1 mm.
Es wird hier ein Bilderzeugungsgerät offenbart, das ein Bildgebungselement umfasst, das eine Ladungen erhaltende Oberfläche aufweist, um darauf ein elektrostatisches latentes Bild zu entwickeln. Das Bildgebungselement umfasst ein Substrat und ein photoleitfähiges Element, das auf dem Substrat angeordnet ist. Das Bilderzeugungsgerät umfasst eine Ladeeinheit, um eine elektrostatische Ladung an das Bildgebungselement auf einem vorherbestimmten elektrischen Potenzial anzulegen. Das Bilderzeugungsgerät umfasst ein Abgabeelement, das in Kontakt mit der Oberfläche des Bildgebungselements oder einer Oberfläche der Ladeeinheit angeordnet ist. Das Abgabeelement umfasst ein Trägerelement und eine innere Schicht, die auf dem Trägerelement angeordnet ist. Die innere Schicht umfasst eine elastomere Matrix, ein poröses Material und ein darin dispergiertes Funktionsmaterial. Das Abgabeelement umfasst eine äußere Schicht, die auf der inneren Schicht angeordnet ist. Die äußere Schicht umfasst Poren, die eine Größe von weniger als ungefähr 1 µm aufweisen. Die äußere Schicht umfasst eine Dicke von ungefähr 0,1 µm bis ungefähr 1 mm
Es zeigen:

1 eine Querschnittsansicht eines Bildgebungselements in einer Trommelkonfiguration gemäß den vorliegenden Ausführungsformen.
2 eine Querschnittsansicht eines Bildgebungselements in einer Riemenkonfiguration gemäß den vorliegenden Ausführungsformen.
3 eine Querschnittsansicht eines Systems, das ein Abgabeelement gemäß den vorliegenden Ausführungsformen umsetzt.
4 eine alternative Querschnittsansicht eines Systems, das ein Abgabeelement gemäß den vorliegenden Ausführungsformen umsetzt.
5 eine Seitenansicht und eine Querschnittsansicht eines Abgabeelements gemäß den vorliegenden Ausführungsformen.
6 eine Seitenansicht eines Abgabeelements gemäß den vorliegenden Ausführungsformen.
7 einen Drucktest nach 2000 Ausdrucken, der Ergebnisse einer A-Zonenauslassung von Ausdrucken, die mit dem System gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen gemacht wurden, darstellt.
8 einen Drucktest nach 5000 Ausdrucken, der Ergebnisse einer A-Zonenauslassung von Ausdrucken, die mit dem System gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen gemacht wurden, darstellt.
9 einen Drucktest nach 2000 Ausdrucken, der Ergebnisse einer A-Zonenauslassung von Ausdrucken, die mit einem Kontrollsystem gemacht wurden, darstellt.

Die offenbarten Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen das Abgabegerät zum Auftragen einer Schicht eines als Schmiermittel dienenden Funktionsmaterials auf die Oberfläche eines Bildgebungselements. Die Schicht Funktionsmaterial dient als Barriere gegen Feuchtigkeit und/oder oberflächliche Schmutzstoffe, um dadurch die Oberfläche des Bildgebungselements zu schützen. Das Gerät stellt eine bessere Verschleißbeständigkeit, geringe Reibung und reduzierte Bilddefekte durch Auslassung unter sehr feuchten Bedingungen bereit, was zu einer besseren xerographischen Leistung bei den Bildgebungselementen führt.
Ein langlebiger Photorezeptor (P/R) ermöglicht eine erhebliche Kostenreduzierung. Im Allgemeinen wird eine Verlängerung der Lebensdauer des P/R durch eine verschleißbeständige Schutzbeschichtung erreicht. Verschleißbeständige Schutzbeschichtungen sind jedoch mit einer Zunahme der A-Zonenauslassung verbunden (ein Druckdefekt, der bei starker Feuchtigkeit auftritt). Die meisten organischen Photorezeptormaterialien benötigen eine minimale Verschleißrate von 2 nm/K-Zyklus (Scorotron-Ladesystem) oder von ungefähr 5 nm/K-Zyklus bis ungefähr 10 nm/K-Zyklus (BCR-Ladesystem), um die A-Zonenauslassung zu unterdrücken. Zudem verursachen verschleißbeständige Schutzbeschichtungen ein höheres Drehmoment, das zu Problemen mit den BCR- (Polarisationsladungswalze) Ladesystemen führt, wie etwa zu Motorversagen und Messerbeschädigung (was zu Streifenbildung des Toners in den Ausdrucken führt).
1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines mehrschichtigen elektrophotographischen Bildgebungselements oder Photorezeptors, der eine Trommelkonfiguration aufweist. Das Substrat kann ferner in einer Zylinderkonfiguration vorliegen. Wie ersichtlich, umfasst das beispielhafte Bildgebungselement ein unbiegsames Trägersubstrat 10, eine elektrisch leitfähige Erdungsebene 12, eine Unterschicht 14, eine Ladungen generierende Schicht 18 und eine Ladungen transportierende Schicht 20. Eine optionale Schutzbeschichtungsschicht 32, die auf der Ladungen transportierenden Schicht 20 angeordnet ist, kann ebenfalls enthalten sein. Das Substrat 10 kann ein Material sein, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Metall, einer Metalllegierung, Aluminium, Zirkonium, Niob, Tantal, Vanadium, Hafnium, Titan, Nickel, Edelstahl, Chrom, Wolfram, Molybdän und Mischungen derselben besteht. Das Substrat 10 kann auch ein Material umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Metall, einem Polymer, Glas, Keramik und Holz besteht.
Die Ladungen generierende Schicht 18 und die Ladungen transportierende Schicht 20 bilden eine Bildgebungsschicht, die hier als zwei getrennte Schichten beschrieben wird. Bei einer Alternative zu dem, was in der Figur gezeigt wird, kann die Ladungen generierende Schicht 18 auch auf der Ladungen transportierenden Schicht 20 angeordnet sein. Es versteht sich, dass die Funktionskomponenten dieser Schichten alternativ zu einer einzigen Schicht kombiniert werden können.
2 zeigt ein Bildgebungselement oder einen Photorezeptor, das bzw. der eine Riemenkonfiguration gemäß den Ausführungsformen aufweist. Wie gezeigt, ist die Riemenkonfiguration mit einer Antiaufrollbeschichtung 1, einem Trägersubstrat 10, einer elektrisch leitfähigen Erdungsebene 12, einer Unterschicht 14, einer Klebschicht 16, einer Ladungen generierenden Schicht 18 und einer Ladungen transportierenden Schicht 20 versehen. Eine optionale Schutzbeschichtungsschicht 32 und ein Massestreifen 19 können ebenfalls enthalten sein. Ein beispielhafter Photorezeptor, der eine Riemenkonfiguration aufweist, wird in der US 5,069,993 A offenbart.
Wie zuvor besprochen, umfasst ein elektrophotographisches Bildgebungselement im Allgemeinen mindestens eine Substratschicht, eine Bildgebungsschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist, und eine optionale Schutzbeschichtungsschicht, die auf der Bildgebungsschicht angeordnet ist. Bei weiteren Ausführungsformen umfasst die Bildgebungsschicht eine Ladungen generierende Schicht, die auf dem Substrat angeordnet ist, und die Ladungen transportierende Schicht, die auf der Ladungen generierenden Schicht angeordnet ist. Bei anderen Ausführungsformen kann eine Unterschicht enthalten sein und befindet sich im Allgemeinen zwischen dem Substrat und der Bildgebungsschicht, obwohl zusätzliche Schichten vorhanden sein können und sich zwischen diesen Schichten befinden können. Das Bildgebungselement kann auch eine Antiaufrollbeschichtungsschicht bei bestimmten Ausführungsformen umfassen. Das Bildgebungselement kann bei dem Bildgebungsprozess der Elektrophotographie verwendet werden, wobei die Oberfläche einer elektrophotographischen Platte, einer Trommel, eines Riemen oder dergleichen (Bildgebungselement oder Photorezeptor), die bzw. der eine photoleitfähige Isolierschicht auf einer leitfähigen Schicht enthält, zuerst einheitlich elektrostatisch geladen wird. Das Bildgebungselement wird dann einem Muster aus einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung, wie etwa Licht, ausgesetzt. Die Strahlung führt selektiv die Ladung auf den beleuchteten Flächen der photoleitfähigen Isolierschicht ab und lässt dabei ein elektrostatisches latentes Bild zurück. Dieses elektrostatische latente Bild kann dann entwickelt werden, um durch Abscheiden von geladenen Teilchen der gleichen oder entgegengesetzten Polarität an der Oberfläche der photoleitfähigen Isolierschicht ein sichtbares Bild zu formen. Das sich ergebende sichtbare Bild kann dann von dem Bildgebungselement direkt oder indirekt (wie etwa durch eine Übertragung oder ein anderes Element) auf ein Drucksubstrat, wie etwa Folie oder Papier, übertragen werden. Der Bildgebungsprozess kann mit wiederverwendbaren Bildgebungselementen vielfach wiederholt werden.
Übliche Probleme bei der Druckqualität sind stark von der Qualität und Interaktion dieser Photorezeptorschichten abhängig. Wenn beispielsweise ein Photorezeptor zusammen mit einem Kontaktladegerät verwendet wird und ein Toner, der durch chemische Polymerisation erzielt wird (Polymerisationstoner), kann die Bildqualität beeinträchtigt werden, weil die Oberfläche des Photorezeptors durch ein Entladungsprodukt, das bei der Kontaktladung erzeugt wird, oder durch Polymerisationstoner, der nach einem Reinigungsschritt übrigbleibt, verfärbt wird. Ferner führt wiederholtes Durchlaufen dazu, dass die äußerste Schicht des Photorezeptors ein hohes Ausmaß an Reibungskontakt mit anderen Bauteilen des Maschinenteilsystems erfährt, die verwendet werden, um den Photorezeptor zur Bildgebung während jedes Zyklus zu reinigen und/oder vorzubereiten. Wenn er wiederholt zyklischen mechanischen Interaktionen an den Bauteilen des Maschinenteilsystems ausgesetzt wird, kann der Photorezeptor schweren Reibungsverschleiß an der äußersten Oberfläche der organischen Photorezeptorschicht erfahren, der die Nutzdauer des Photorezeptors stark reduzieren kann. Letztendlich beeinträchtigt der sich ergebende Verschleiß die Leistung des Photorezeptors und somit die Bildqualität. Eine andere Art eines geläufigen Bilddefekts ergibt sich anscheinend aus der Ansammlung einer Ladung an einer beliebigen Stelle in dem Photorezeptor. Wenn demnach ein nachfolgendes Bild gedruckt wird, führt die angesammelte Ladung zu Änderungen der Bilddichte in dem aktuellen gedruckten Bild, welches das zuvor gedruckte Bild durchscheinen lässt. Bei dem xerographischen Prozess befinden sich räumlich unterschiedliche Mengen positiver Ladungen von der Übertragungsstation an der Oberfläche des Photorezeptors wieder. Wenn diese Variation groß genug ist, erscheint sie als Variation im Bildpotenzial im folgenden xerographischen Zyklus und wird als Defekt gedruckt.
Ein herkömmlicher Lösungsansatz zur Verlängerung der Lebensdauer des Photorezeptors besteht darin, eine Schutzbeschichtungsschicht mit Verschleißbeständigkeit aufzutragen. Für Ladesysteme mit Polarisationsladungswalzen (BCR) sind Schutzbeschichtungsschichten mit einem Kompromiss zwischen A-Zonenauslassung (d.h. einem Bilddefekt, der in einer A-Zone auftritt: 28 °C, 85 % RH), und Photorezeptor-Verschleißrate verbunden. Beispielsweise benötigen die meisten organischen photoleitenden (OPC) Materialiensätze ein gewisses Verschleißratenniveau, um die A-Zonenauslassung zu unterdrücken, wodurch die Lebensdauer eines Photorezeptors eingeschränkt wird. Die vorliegenden Ausführungsformen haben jedoch eine Abnahme der Verschleißrate eines Photorezeptors nachgewiesen und dabei die Bildqualität des Photorezeptors, wie etwa verringerte Bildlöschungen, beibehalten. Die vorliegenden Ausführungsformen stellen eine Photorezeptor-Technologie für BCR-Ladesysteme mit deutlich verlängerter Lebensdauer bereit.
Es werden hier eine Abgabevorrichtung und ein System offenbart, die eine bessere Abgabe des Funktionsmaterials oder Schmiermittels auf die Oberfläche der Bildgebungsvorrichtung, typischerweise ein Photorezeptor, bereitstellen. Die Abgabewalze umfasst eine Schicht, die als Reservoir für das Funktionsmaterial dient und die Abgabe des Funktionsmaterials steuert. Bei bestimmten Ausführungsformen umfasst die Abgabevorrichtung eine äußere Schicht, die funktioniert, um die Abgabe des Funktionsmaterials zu steuern.
Bei einer Ausführungsform wird eine Abgabewalze bereitgestellt, die eine Schicht aufweist, die eine elastomere Matrix und ein poröses Material und ein Funktionsmaterial, das in der elastomeren Matrix dispergiert ist, umfasst. Bei einer Ausführungsform ist die Schicht, die das poröse Material und das Funktionsmaterial, das in der elastomeren Matrix dispergiert ist, enthält, mit einer äußeren Schicht überzogen, die ein Elastomer umfasst. Die äußere Schicht weist Poren auf, die kleiner als ungefähr 1 µm oder kleiner als ungefähr 500 nm oder kleiner als ungefähr 300 nm sind. Das poröse Material weist eine Porosität von ungefähr 50 Prozent bis ungefähr 99,9 Prozent auf. Das poröse Material dient als Reservoir, um das Funktionsmaterial zu speichern. Die Poren des porösen Materials sind von ungefähr 2 nm bis ungefähr 50 Mikrometer groß, oder die Poren sind von ungefähr 10 nm bis ungefähr 20 Mikrometer groß, oder die Poren sind von ungefähr 100 nm bis ungefähr 17 Mikrometer groß. Die Poren des porösen Materials sind mit Funktionsmaterial gefüllt. Wenn eine äußere Schicht in einer Abgabewalze bereitgestellt wird, kann die äußere Schicht dazu beitragen, die Diffusion des Funktionsmaterials von der inneren Schicht aus zu steuern. Die Abgabewalze trägt auf die Oberfläche eines Photorezeptors entweder direkt oder indirekt einen ultradünnen Film Funktionsmaterial auf, der: i) das Drehmoment zwischen dem P/R und dem Reinigungsmesser reduziert und ii) A-Zonenauslassungen beseitigt, wodurch sich in beiden Fällen die Bildqualität verbessert.
Das Einarbeiten eines festen, porösen Materials, beispielsweise eines Siliziumdioxid-Aerogels, erhöht die Menge von Funktionsmaterial (insbesondere eines Materials, das mit der elastomeren Matrix nicht kompatibel ist), das in der Abgabewalze gespeichert wird. Paraffinöl und PDMS sind nicht mischbar, was die Menge von Paraffinöl, die in einer PDMS-Matrix dispergierbar ist, auf ungefähr 33 Gewichtsprozent der Schicht einschränkt. Siliziumdioxid-Aerogele, die Porositäten bis zu 99,9 Prozent aufweisen können, absorbieren Paraffinöl und stabilisieren seine Dispersion in der elastomeren Matrix. Die hier beschriebene Abgabewalze bietet eine Möglichkeit, größere Mengen von Funktionsmaterial in der Abgabewalze zu speichern und ihre gesamte Lebensdauer zu erhöhen.
Die vorliegenden Ausführungsformen verwenden ein Abgabegerät und ein System, um entweder direkt oder über eine Ladewalze eine Schicht Funktionsmaterial auf die Oberfläche des Photorezeptors abzugeben. Das Funktionsmaterial wird auf die Oberfläche des Photorezeptors aufgetragen und dient als Schmiermittel und/oder als Barriere gegen Feuchtigkeit und oberflächliche Schmutzstoffe und verbessert die xerographische Leistung unter Bedingungen starker Feuchtigkeit, wie beispielsweise in einer A-Zonenumgebung. Die ultradünne Schicht kann im Nanobereich oder auf Molekülniveau bereitgestellt werden.
Bei bestimmten Ausführungsformen wird ein Funktionsmaterial durchgehend auf den Photorezeptor abgegeben, um eine ultradünne Schicht Schmiermittel zu bilden, um Bauteile des Maschinenteilsystems zu schützen, indem die Reibung zwischen dem Reinigungsmesser und der Oberfläche des Photorezeptors oder an der Kontaktgrenzfläche zwischen der Oberfläche des Photorezeptors und anderen betreffenden Bauteilen reduziert wird. Dieses Schmiermittel reduziert ferner das sich ergebende Drehmoment und die Vibrationen, so dass das Stellglied und die betreffenden Übertragungsmechanismen den Photorezeptor oder andere betreffende Bauteile gleichmäßiger bewegen kann bzw. können. Daher verbessert das Schmiermittel die Druckbildqualität, die aus den zuvor erwähnten Gründen beeinträchtigt werden kann, und schützt ferner diese Bauteile und verlängert ihre Betriebslebensdauer.
Bei bestimmten Ausführungsformen wird ein Bilderzeugungsgerät bereitgestellt, das ein Abgabeelement umfasst, um Funktionsmaterialien auf einen Photorezeptor abzugeben. Das Gerät umfasst typischerweise ein Bildgebungselement; eine Ladeeinheit, die eine Ladewalze umfasst, die in Kontakt mit der Oberfläche des Bildgebungselements angeordnet ist; und eine Abgabeeinheit, die in Kontakt mit der Oberfläche der Ladewalze angeordnet ist, wobei die Abgabeeinheit eine Schicht Funktionsmaterial auf die Oberfläche der Ladewalze aufträgt und die Ladewalze wiederum eine Schicht des Funktionsmaterials auf die Oberfläche des Bildgebungselements aufträgt. Bei einer Ausführungsform gibt die Abgabewalze ein Funktionsmaterial direkt auf die Oberfläche des Bildgebungselements ab.
In 3 ist ein Bilderzeugungsgerät in einem BCR-Ladesystem abgebildet. Wie gezeigt, umfasst das Bilderzeugungsgerät einen Photorezeptor 34, eine BCR 36 und ein Abgabeelement 38. Das Abgabeelement 38 berührt den Photorezeptor 34, um eine ultradünne Schicht eines Funktionsmaterials auf die Oberfläche des Photorezeptors 34 abzugeben. Anschließend wird der Photorezeptor 34 durch die BCR 36 im Wesentlichen gleichmäßig geladen, um den Prozess der elektrophotographischen Kopie zu starten. Der geladene Photorezeptor wird dann einem Lichtbild ausgesetzt, um ein elektrostatisches latentes Bild auf dem photorezeptiven Element (nicht gezeigt) zu formen. Dieses latente Bild wird anschließend von einem Tonerentwickler 40 zu einem sichtbaren Bild entwickelt. Danach wird das entwickelte Tonerbild von dem Photorezeptorelement durch ein Aufzeichnungsmedium auf ein Kopierblatt oder ein anderes Bildträgersubstrat übertragen, auf dem das Bild dauerhaft fixiert werden kann, um eine Kopie des Originaldokuments (nicht gezeigt) zu erzeugen. Die Oberfläche des Photorezeptors wird dann im Allgemeinen mit einer Reinigungsvorrichtung 42 gereinigt, um eventuelles restliches Entwicklungsmaterial davon zu reinigen, als Vorbereitung für nachfolgende Bildgebungszyklen.
In 4 ist ein Bilderzeugungsgerät einer alternativen Ausführungsform in einem BCR-Ladesystem abgebildet. Wie gezeigt, umfasst das Bilderzeugungsgerät einen Photorezeptor 34, eine BCR 36 und ein Abgabeelement 38. Das Abgabeelement 38 berührt die BCR 36, die wiederum den Photorezeptor 34 berührt, um eine ultradünne Schicht eines Funktionsmaterials auf die Oberfläche des Photorezeptors 34 abzugeben. Der Photorezeptor 34 wird von der BCR 36 im Wesentlichen einheitlich geladen, um den Prozess der elektrophotographischen Kopie einzuleiten. Der geladene Photorezeptor wird dann einem Lichtbild ausgesetzt, um ein elektrostatisches latentes Bild auf dem photorezeptiven Element (nicht gezeigt) zu erstellen. Dieses latente Bild wird anschließend durch einen Tonerentwickler 40 zu einem sichtbaren Bild entwickelt. Danach wird das entwickelte Tonerbild von dem Photorezeptorelement über ein Aufzeichnungsmedium auf ein Kopierblatt oder ein anderes Bildträgersubstrat übertragen, auf dem das Bild dauerhaft fixiert werden kann, um eine Kopie des Originaldokuments (nicht gezeigt) zu erzeugen. Die Oberfläche des Photorezeptors wird dann im Allgemeinen mit einer Reinigungsvorrichtung 42 gereinigt, um eventuelles restliches Entwicklungsmaterial davon zu entfernen, als Vorbereitung für nachfolgende Bildgebungszyklen.
5 bildet ein Abgabeelement 38 gemäß diversen Ausführungsformen ab. Das Abgabeelement 38 umfasst eine doppelte Schicht, die eine innere Schicht 50 und eine äußere Schicht 51 umfasst. Die innere Schicht 50 umfasst eine elastomere Matrix 47, die ein darin dispergiertes poröses Material 48 aufweist. Das poröse Material 48 dient als Reservoir, um ein Funktionsmaterial zu speichern. Die innere Schicht 50 ist um ein Trägerelement 46 herum angeordnet. Die äußere Schicht 51 ist über der inneren Schicht 50 angeordnet. Die äußere Schicht 51 ist ein elastomeres Material, das Poren enthält, die eine Größe von weniger als 1 µm aufweisen.
6 bildet ein Abgabeelement 38 gemäß diversen Ausführungsformen ab. Das Abgabeelement 38 umfasst eine einzelne Schicht, die eine erste Schicht 50 umfasst. Die erste Schicht 50 umfasst eine elastomere Matrix 47, in der ein poröses Material 48 dispergiert ist. Das poröse Material dient als Reservoir, um ein Funktionsmaterial zu speichern. Die erste Schicht 50 wird um ein Trägerelement 46 herum angeordnet.
Bei bestimmten Ausführungsformen ist das Trägerelement 46 ein Edelstahlstab. Das Trägerelement 46 kann ferner ein Material umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Metall, Metalllegierung, Kunststoff, Keramik und Glas und Mischungen derselben besteht.
Der Durchmesser des Trägerelements 46 und die Dicke der inneren Schicht 50 können je nach den Bedürfnissen der Anwendung geändert werden. Bei spezifischen Ausführungsformen weist das Trägerelement einen Durchmesser von ungefähr 3 mm bis ungefähr 10 mm auf. Bei spezifischen Ausführungsformen weist die innere Schicht eine Dicke von ungefähr 20 µm bis ungefähr 100 mm auf.
Bei den vorliegenden Ausführungsformen wird das Funktionsmaterial, das in dem porösen Material 48 der inneren Schicht 50 enthalten ist, an die Oberfläche der äußeren Schicht 51 (5) abgegeben, oder das Funktionsmaterial wird direkt an die Oberfläche der Schicht 50 (6) abgegeben. Das Funktionsmaterial wird auf die Oberfläche des Bildgebungselements direkt ( 3) oder indirekt durch Übertragung auf die BCR-Oberfläche (4) übertragen. Abgabeelemente, die gemäß den vorliegenden Ausführungsformen hergestellt werden, haben gezeigt, dass sie ausreichende Mengen des Funktionsmaterials enthalten, um der Oberfläche des BCR/Photorezeptors eine ultradünne Schicht des Funktionsmaterials zuzuführen.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Funktionsmaterial eine organische oder anorganische Verbindung, ein Oligomer oder Polymer oder eine Mischung davon sein. Die Funktionsmaterialien können als Flüssigkeit, Wachs oder Gel oder einer Mischung davon vorliegen. Das Funktionsmaterial kann auch aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Schmiermittel, einem wasserabweisenden Material, einem ölabweisenden Material, einem amphiphilen Material und Mischungen davon besteht. Erläuternde Beispiele der Funktionsmaterialien können beispielsweise ein flüssiges Material umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Kohlenwasserstoffen, Fluorkohlenstoffen, Mineralöl, synthetischem Öl, natürlichem Öl und Mischungen davon besteht. Die Funktionsmaterialien können ferner eine Funktionsgruppe, welche die Adsorption der Funktionsmaterialien an der Oberfläche des Photorezeptors ermöglicht, und wahlweise eine Reaktionsgruppe, welche die Oberfläche des Photorezeptors chemisch ändern kann, enthalten. Beispielsweise können die Funktionsmaterialien paraffinische Verbindungen, Alkane, Fluoralkane, Alkylsilane, Fluoralkylsilane, Alkoxysilane, Siloxane, Glykole oder Polyglykole, Mineralöl, synthetisches Öl, natürliches Öl oder eine Mischung davon enthalten.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann die innere Schicht 50 in 5 oder die erste Schicht 50 in 6 aus einem Polymer 47 bestehen, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polysiloxanen, Polyurethanen, Polyestern, Fluorsilikonen, Polyolefin, Fluorelastomeren, synthetischem Kautschuk, natürlichem Kautschuk und Mischungen davon besteht.
Das poröse Material 48 wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus Aerogelteilchen, Keramikteilchen, Polymeren, Schaumstoff, Zellulose und Glas besteht. Die Porosität des porösen Materials 48 reicht von ungefähr 50 Prozent bis ungefähr 99,9 Prozent. Bei bestimmten Ausführungsformen reicht die Porosität des porösen Materials von ungefähr 60 Prozent bis ungefähr 99 Prozent oder von ungefähr 65 Prozent bis ungefähr 95 Prozent. Das poröse Material und das Funktionsmaterial umfassen von ungefähr 50 Gewichtsprozent bis ungefähr 90 Gewichtsprozent der ersten Schicht oder der inneren Schicht 50. Bei bestimmten Ausführungsformen umfassen das poröse Material und das Funktionsmaterial ungefähr 55 Gewichtsprozent bis ungefähr 85 Gewichtsprozent der ersten Schicht oder der inneren Schicht 50, oder das poröse Material und das Funktionsmaterial umfassen ungefähr 60 Gewichtsprozent bis ungefähr 80 Gewichtsprozent der ersten Schicht oder der inneren Schicht 50.
Das Nenndrehmoment zwischen einer standardmäßigen Photorezeptortrommel (d.h. einer Trommel ohne Schutzbeschichtungsschicht) und einer BCR beträgt ungefähr 0,8 Nm. Das Drehmoment zwischen einer schutzbeschichteten Photorezeptortrommel und einer BCR beträgt weit mehr als 1 Nm; ein derartiges Drehmoment führt zu einer Beschädigung des Reinigungsmessers des Photorezeptors, das nicht mehr wirksam ist, um eine Verschmutzung anderer Bauteile, wie etwa der BCR, zu verhindern. Eine unwirksame Entfernung von Toner und Zusatzstoffen durch das Reinigungsmesser führt zu einer schlechten Bildqualität bei den Ausdrucken. Das Einführen der Abgabewalzenvorrichtung in das System, das eine ultradünne Schicht Funktionsmaterial auf die Oberfläche des Photorezeptors überträgt, verringert das Drehmoment zwischen dem Photorezeptor und der BCR auf -0,65 Nm, was weniger als das Drehmoment einer standardmäßigen Trommel ist.
Aerogele können allgemein als Gele beschrieben werden, die zu einer festen Phase getrocknet wurden, indem Porenfluid entfernt wird und das Porenfluid durch Luft ersetzt wird. Wie der Begriff hier verwendet wird, bezieht sich ein „Aerogel“ auf ein Material, das im Allgemeinen ein keramischer Feststoff sehr geringer Dichte ist, der typischerweise aus einem Gel gebildet wird. Der Begriff „Aerogel“ wird somit verwendet, um Gele anzugeben, die getrocknet wurden, so dass das Gel beim Trocknen wenig schrumpft, wodurch seine Porosität und damit verbundene Charakteristiken erhalten bleiben. Dagegen wird der Begriff „Hydrogel“ verwendet, um feuchte Gele zu beschreiben, bei denen die Porenfluide wässrige Fluide sind. Der Begriff „Porenfluid“ beschreibt ein Fluid, das in den Porenstrukturen während der Bildung des oder der Porenelemente enthalten ist. Nach dem Trocknen, wie etwa durch superkritisches Trocknen, bilden sich Aerogelteilchen, die eine erhebliche Menge Luft enthalten, was zu einem Feststoff geringer Dichte und zu einem hohen Flächeninhalt führt. Bei diversen Ausführungsformen sind Aerogele somit mikrozellulare Materialien geringer Dichte, die durch geringe Massendichten, große spezifische Flächeninhalte und sehr hohe Porositäten gekennzeichnet sind. Aerogele sind durch ihre einzigartigen Strukturen gekennzeichnet, die eine große Anzahl von kleinen miteinander verbundenen Poren umfassen. Nachdem das Lösemittel entfernt wurde, wird das polymerisierte Material in einer Schutzgasatmosphäre pyrolisiert, um das Aerogel zu bilden.
Es kann eine beliebige geeignete Aerogelkomponente verwendet werden. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Aerogelkomponente beispielsweise aus anorganischen Aerogelen, organischen Aerogelen, Kohlenstoffaerogelen und Mischungen davon ausgewählt werden. Bei besonderen Ausführungsformen können Keramik-Aerogele geeignet verwendet werden. Diese Aerogele bestehen typischerweise aus Siliziumdioxid, können jedoch auch aus Metalloxiden bestehen, wie etwa Aluminiumoxid, Titandioxid und Zirkondioxid oder Kohlenstoff, und können wahlweise mit anderen Elementen dotiert sein, wie etwa mit einem Metall. Bei einigen Ausführungsformen kann die Aerogelkomponente Aerogele umfassen, die aus polymeren Aerogelen, kolloidalen Aerogelen und Mischungen davon ausgewählt werden.
Die Aerogelteilchen bestimmter Ausführungsformen können Porositäten von ungefähr 50 Prozent bis ungefähr 99,9 Prozent aufweisen, bei denen das Aerogel 99,9 Prozent leeren Raum enthalten kann. Bei bestimmten Ausführungsformen weisen die Aerogelteilchen Porositäten von ungefähr 50 Prozent bis ungefähr 99,0 Prozent oder von 50 Prozent bis ungefähr 98 Prozent auf. Bei bestimmten Ausführungsformen können die Poren von Aerogelkomponenten Durchmesser von ungefähr 2 nm bis ungefähr 500 nm oder von ungefähr 10 nm bis ungefähr 400 nm oder von ungefähr 20 nm bis ungefähr 100 nm aufweisen. Bei besonderen Ausführungsformen können die Aerogelkomponenten Porositäten von mehr als 50 % Poren mit Durchmessern von weniger als 100 nm und sogar weniger als ungefähr 20 nm aufweisen. Bei bestimmten Ausführungsformen können die Aerogelkomponenten in Form von Teilchen vorliegen, die eine Form aufweisen, die sphärisch oder nahezu sphärisch, zylindrisch, stabartig, kugelartig, kubisch, plättchenartig und dergleichen ist.
Bei bestimmten Ausführungsformen umfassen die Aerogelkomponenten Aerogelteilchen, Pulver oder Dispersionen, deren durchschnittliche Volumenteilchengröße von ungefähr1 µm bis ungefähr 100 µm oder von ungefähr 3 µm bis ungefähr 50 µm oder von ungefähr 5 µm bis 20 µm reicht. Die Aerogelkomponenten können Aerogelteilchen umfassen, die wie gut dispergierte einzelne Teilchen aussehen oder wie Agglomerate von mehr als einem Teilchen oder Gruppen von Teilchen in dem Polymermaterial.
Im Allgemeinen können Art, Porosität, Porengröße und Menge des Aerogels, das für eine besondere Ausführungsform verwendet wird, basierend auf den gewünschten Eigenschaften der sich ergebenden Zusammensetzung und den Eigenschaften der Polymere und Lösungen davon, mit denen das Aerogel kombiniert wird, ausgewählt werden. Wenn beispielsweise ein Präpolymer (wie etwa ein niedermolekulares Polyurethan-Monomer, das eine relativ niedrige Prozessviskosität aufweist, beispielsweise weniger als 10 Centistokes) zur Verwendung bei einer Ausführungsform ausgewählt wird, dann kann ein Aerogel mit hoher Porosität, beispielsweise mehr als 80 %, und hohem spezifischen Flächeninhalt, beispielsweise mehr als ungefähr 500 m²/gm, das eine relativ kleine Porengröße aufweist, beispielsweise weniger als ungefähr 100 nm, mit relativ hohen Konzentrationen, beispielsweise von mehr als ungefähr 2 Gewichtsprozent bis ungefähr 20 Gewichtsprozent, in das Präpolymer unter Verwendung von mittel- bis hochenergetischer Mischtechniken, beispielsweise durch geregelte Temperatur, hohe Scherung und/oder Mischung, eingemischt werden. Wenn ein Aerogel der wasserabweisenden Art verwendet wird, kann nach dem Vernetzen und Härten/Aushärten des Präpolymers, um eine unendlich lange Matrix aus Polymer und Aerogelfüllstoff zu bilden, die sich ergebende Zusammensetzung im Vergleich zu einer ähnlich präparierten Probe eines nicht gefüllten Polymers eine bessere Hydrophobie und größere Härte aufweisen. Die verbesserte Hydrophobie kann daher kommen, dass das Polymer und das Aerogel während der Verarbeitung der flüssigen Phase interagieren, wodurch ein Teil der Molekülkette des Polymers in die Poren des Aerogels eindringt, und die Nichtporenbereiche des Aerogels dienen dazu, einen Teil oder den gesamten intermolekularen Raum zu belegen, in den ansonsten Wassermoleküle eindringen und diesen belegen.
Die Aerogele, die gut bei den Ausführungsformen verwendet werden können, kann man in vier Hauptkategorien unterteilen: anorganische Aerogele, Metalloxid-Aerogele, organische Aerogele und Kohlenstoff-Aerogele.
Anorganische Aerogele, wie etwa Siliziumdioxid-Aerogele, werden im Allgemeinen durch Sol-Gel-Polykondensation von Metalloxiden gebildet, um stark vernetzte, transparente Hydrogele zu bilden. Diese Hydrogele werden einer superkritischen Trocknung ausgesetzt, um anorganische Aerogele zu bilden.
Organische Aerogele werden im Allgemeinen durch Sol-Gel-Polykondensation von Resorzin und Formaldehyd gebildet. Diese Hydrogele werden einer superkritischen Trocknung unterzogen, um organische Aerogele zu bilden.
Kohlenstoff-Aerogele werden im Allgemeinen durch Pyrolyse von organischen Aerogelen in einer Schutzgasatmosphäre gebildet. Kohlenstoff-Aerogele bestehen aus kovalent gebundenen Teilchen in Nanometergröße, die in einem dreidimensionalen Netzwerk angeordnet sind. Anders als Kohlenstoffpulver mit hohem Flächeninhalt weisen Kohlenstoff-Aerogele sauerstofffreie Flächen auf, die chemisch modifiziert werden können, um ihre Kompatibilität mit Polymermatrizen zu steigern.
Beispielsweise können bei einer Ausführungsform die Aerogelteilchen ein Siliziumdioxid (Silikat) sein, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 5 bis 15 Mikrometer, eine Porosität von 90 % oder mehr, eine Rohdichte von 40 bis 100 kg/m³ und einen Flächeninhalt von 600 bis 800 m²/g aufweist. Natürlich können je nach Bedarf Materialien, die eine oder mehrere Eigenschaften außerhalb dieser Bereiche aufweisen, verwendet werden.
Im Allgemeinen ist eine große Auswahl von Aerogelkomponenten in der Technik bekannt und wurde bei diversen Anwendungen eingesetzt. Ein spezifisches nicht einschränkendes Beispiel ist das handelsübliche Pulver, das bereits chemisch behandelt wurde, Dow Corning VM-2270 Aerogel Fine Particles, das eine Größe von ungefähr 5 bis 15 Mikrometer aufweist.
Bei bestimmten Ausführungsformen enthält die innere Schicht 50 in 5, oder die erste Schicht 50 in 6, eine elastomere Matrix, die aus einem Polymer besteht, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polysiloxanen besteht, wie etwa Polydialkylsiloxan, wobei das Alkyl ungefähr 1 bis ungefähr 10 Kohlenstoffe aufweist, wie etwa Methyl, Ethyl, Propyl und dergleichen, Silikone, Polyurethane, Polyester, Fluorsilikon, Polyolefin, Fluorelastomer, synthetischen Kautschuk, natürlichen Kautschuk und Mischungen davon. Bei bestimmten Ausführungsformen umfasst die Matrix Polydimethylsiloxan (PDMS).
Bei bestimmten Ausführungsformen ist die innere Schicht 50 in 5, oder die erste Schicht 50 in 6, ein elastomeres Material, das mit dem Funktionsmaterial gemischt ist, das in das poröse Material 48 absorbiert wird und unter Verwendung einer Form um das Trägerelement 46 herum gegossen wird. Danach wird die elastomere Matrix gehärtet. Nach dem Härten wird die elastomere Matrix, die das poröse Material und das Funktionsmaterial enthält, aus der Form entnommen. Bei bestimmten Ausführungsformen wird eine äußere Schicht 51 durch Mischen eines vernetzbaren elastomeren Polymers und dann durch Gießen der Mischung auf die innere Schicht 41 unter Verwendung einer Form präpariert. Das elastomere Material wird dann gehärtet, um das Abgabeelement zu bilden.
Bei einer spezifischen Ausführungsform ist die innere Schicht oder erste Schicht50 ein mit Paraffin imprägniertes Silikon, das um das Trägerelement 46 herum gegossen wird, welches das poröse Material 48 umfasst. Die innere Schicht 50 aus mit Paraffin imprägnierten Silikon wird präpariert, indem Paraffin in das poröse Material 48 absorbiert wird, wie etwa Aerogelteilchen, und indem es mit vernetzbarem Polydimethylsiloxan (PDMS) gemischt wird, und indem die Mischung dann unter Verwendung einer Form auf das Trägerelement 46 gegossen wird. Es ist nicht notwendig, dass das ganze Paraffinöl in das poröse Material absorbiert wird (d.h. es kann mehr Paraffinöl geben, als das poröse Material absorbieren kann). Danach wird das PDMS gehärtet. Nach dem Härten wird der mit PDMS beschichtete Stab aus der Form entnommen. Bei bestimmten Ausführungsformen wird die äußere Schicht 51 präpariert, indem ein vernetzbares Polydimethylsiloxan (PDMS) gemischt wird und die Mischung dann unter Verwendung einer Form auf die innere Schicht 50 gegossen wird. Bei bestimmten Ausführungsformen wird das flüssige vernetzbare PDMS aus einem Zweikomponentensystem präpariert, nämlich aus einem Basismittel und einem Härtungsmittel. Bei weiteren Ausführungsformen liegen das Basismittel und das Härtungsmittel in einem Gewichtsverhältnis von ungefähr 50:1 bis ungefähr 2:1 oder von ungefähr 20:1 bis ungefähr 5:1 sowohl in der inneren als auch in der äußeren Schicht vor. Bei bestimmten Ausführungsformen ist das Gewichtsverhältnis des elastomeren Materials zu dem porösen Material und Funktionsmaterial der Schicht 50 ein Gewichtsverhältnis von ungefähr 20:1 bis ungefähr 1:5 oder von ungefähr 10:1 bis ungefähr 1:5 oder von ungefähr 3:1 bis ungefähr 1:3.
Das Abgabeelement kann als Walze vorliegen oder andere Konfigurationen aufweisen, wie etwa als Bahn. Die Dicke der inneren Schicht und der äußeren Schicht kann geändert werden, beispielsweise misst die innere Schicht von ungefähr 1 mm bis ungefähr 30 mm oder von ungefähr 2 mm bis ungefähr 20 mm oder von ungefähr 3 mm bis ungefähr 10 mm. Die Dicke der äußeren Schicht misst von ungefähr 0,1 Mikrometer bis ungefähr 1 mm oder von ungefähr 0,2 Mikrometer bis ungefähr 0,9 mm oder von ungefähr 0,3 Mikrometer bis ungefähr 0,7 mm. Das Abgabeelement kann eine Oberflächenstruktur aufweisen, die Vertiefungen oder Vorsprünge umfasst, die eine Form aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Kreisen, Stäben, Ovalen, Quadraten, Dreiecken, Vielecken und Mischungen davon besteht.
Die nachstehende Beschreibung beschreibt Ausführungsformen von Photoleitern.
Die Schutzbeschichtungsschicht
Andere Schichten des Bildgebungselement können beispielsweise eine optionale Schutzbeschichtungsschicht 32 umfassen. Die optionale Schutzbeschichtungsschicht 32 kann gegebenenfalls über der Ladungen transportierenden Schicht 20 angeordnet sein, um Oberflächenschutz für das Bildgebungselement bereitzustellen und auch die Abriebbeständigkeit zu verbessern. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Schutzbeschichtungsschicht 32 eine Dicke aufweisen, die von ungefähr 0,1 Mikrometer bis ungefähr 15 Mikrometer oder von ungefähr 1 Mikrometer bis ungefähr 10 Mikrometer oder bei einer spezifischen Ausführungsform von ungefähr 3 Mikrometer bis ungefähr 10 Mikrometer reicht. Diese Schutzbeschichtungsschichten umfassen typischerweise eine Ladungen transportierende Komponente und ein optionales organisches Polymer oder ein anorganisches Polymer. Diese Schutzbeschichtungsschichten können thermoplastische organische Polymere oder vernetzte Polymere umfassen, wie etwa warmaushärtende Harze, UV- oder Elektronstrahl-gehärtete Harze und dergleichen. Die Schutzbeschichtungsschichten können ferner einen Feststoff-Zusatzstoff umfassen, wie etwa Metalloxide, einschließlich Aluminiumoxid und Siliziumoxid oder Polytetrafluorethylen (PTFE) mit geringer Oberflächenenergie, und Kombinationen derselben.
Das Substrat
Das Photorezeptor-Trägersubstrat 10 kann undurchsichtig oder im Wesentlichen durchsichtig sein und kann ein beliebiges geeignetes organisches oder anorganisches Material umfassen, das die erforderlichen mechanischen Eigenschaften aufweist. Das gesamte Substrat kann das gleiche Material umfassen wie das in der elektrisch leitfähigen Oberfläche, oder die elektrisch leitfähige Oberfläche kann nur eine Beschichtung auf dem Substrat sein. Es kann ein beliebiges geeignetes elektrisch leitfähiges Material verwendet werden, wie beispielsweise Metall oder Metalllegierung. Elektrisch leitfähige Materialien umfassen Kupfer, Messing, Nickel, Zink, Chrom, Edelstahl, leitfähige Kunststoffe und Kautschuke, Aluminium, halbtransparentes Aluminium, Stahl, Kadmium, Silber, Gold, Zirkonium, Niob, Tantal, Vanadium, Hafnium, Titan, Nickel, Niob, Edelstahl, Chrom, Wolfram, Molybdän, Papier, das durch Einschluss eines geeigneten Materials darin oder durch Aufbereitung in einer feuchten Atmosphäre, um das Vorliegen eines ausreichenden Wassergehalts sicherzustellen, um das Material leitfähig zu machen, leitfähig gemacht wurde, Indium, Zinn, Metalloxide, einschließlich Zinnoxid und Indium-Zinn-Oxid, und dergleichen. Es könnte sich um eine einzige Metallverbindung oder um doppelte Schichten aus verschiedenen Metallen und/oder Oxiden handeln.
Die Erdungsebene
Die elektrisch leitfähige Erdungsebene 12 kann eine elektrisch leitfähige Metallschicht sein, die beispielsweise auf dem Substrat 10 durch eine beliebige geeignete Beschichtungstechnik, wie etwa eine Vakuumabscheidungstechnik, gebildet wird. Die Metalle umfassen Aluminium, Zirkonium, Niob, Tantal, Vanadium, Hafnium, Titan, Nickel, Edelstahl, Chrom, Wolfram, Molybdän und andere leitfähige Substanzen und Mischungen derselben. Die leitfähige Schicht kann über im Wesentlichen weite Bereiche, die von der optischen Transparenz und Flexibilität abhängig sind, die für das elektrophotoleitfähige Element erwünscht sind, unterschiedlich dick sein. Entsprechend kann für eine biegsame photoreagierende Bildgebungsvorrichtung die Dicke der leitfähigen Schicht mindestens ungefähr 20 Angstrom oder nicht mehr als ungefähr 750 Angstrom oder mindestens ungefähr 50 Angstrom oder nicht mehr als ungefähr 200 Angstrom für eine optimale Kombination von elektrischer Leitfähigkeit, Biegsamkeit und Lichtdurchlässigkeit betragen.
Die Löcher blockierende Schicht
Nach dem Abscheiden der elektrisch leitfähigen Erdungsebenenschicht kann die Löcher blockierende Schicht 14 darauf aufgetragen werden. Elektronen blockierende Schichten für positiv geladene Photorezeptoren erlauben es Löchern von der Bildgebungsoberfläche des Photorezeptors in Richtung auf die leitfähige Schicht zu wandern. Für negativ geladene Photorezeptoren kann eine beliebige geeignete Löcher blockierende Schicht verwendet werden, die in der Lage ist, eine Barriere zu bilden, um eine Lochinjektion von der leitfähigen Schicht in die gegenüberliegende photoleitfähige Schicht zu verhindern. Die Löcher blockierende Schicht kann Polymere, wie etwa Polyvinylbutyral, Epoxidharze, Polyester, Polysiloxane, Polyamide, Polyurethane und dergleichen umfassen, oder es kann sich um stickstoffhaltige Siloxane oder stickstoffhaltige Titanverbindungen handeln, wie etwa Trimethoxysilyl-Propylendiamin, hydrolysiertes Trimethoxysilyl-Propylethylendiamin, N-Beta-(aminoethyl)-gamma-amino-Propyltrimethoxysilan, Isopropyl-4-Aminobenzolsulfonyl, Di(dodecylbenzolsulfonyl)-Titanat, Isopropyl-di(4-aminobenzoyl)-Isostearoyltitanat, Isopropyl-Tri(N-ethylamino-ethylamino)-Titanat, Isopropyl-trianthranil-Titanat, Isopropyl-Tri(N,N-dimethylethylamino)-Titanat, Titan-4-aminobenzolsulfonat-Oxyacetat, Titan-4-aminobenzoat-isostearat-Oxyacetat, [H₂N(CH₂)₄]CH ₃Si(OCH₃)₂, (Gamma-aminobutyl) Methyldiethoxysilan und [H₂N(CH₂)₃]CH₃Si(OCH₃)₂ (Gamma-aminopropyl) Methyldiethoxysilan.
Die Ladungen generierende Schicht
Die Ladungen generierende Schicht 18 kann anschließend auf die Unterschicht 14 aufgetragen werden. Es kann ein beliebiges geeignetes Ladungen generierendes Bindemittel verwendet werden, einschließlich eines Ladungen generierenden/ photoleitfähigen Materials, das in Form von Teilchen vorliegen kann und in einem filmbildenden Bindemittel dispergiert sein kann, wie etwa einem inaktiven Harz. Beispiele von Ladungen generierenden Materialien umfassen beispielsweise anorganische photoleitfähige Materialien, wie etwa amorphes Selen, trigonales Selen und Selenlegierungen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Selen-Tellur, Selen-Tellur-Arsen, Selen-Arsen und Mischungen davon besteht, und organische photoleitfähige Materialien, welche diverse Phthalocyanin-Pigmente umfassen, wie etwa die X-Form von metallfreiem Phthalocyanin, Metallphthalocyanine, z.B. Vanadylphthalocyanin und Kupferphthalocyanin, Hydroxy-Gallium-Phthalocyanine, Titanylphthalocyanine, Chinacridone, Dibromanthanthron-Pigmente, Benzimidazolperylen, substituierte 2,4-Diaminotriazine, mehrkernige aromatische Chinone, Enzimidazolperylen und dergleichen und Mischungen derselben, die in einem filmbildenden polymeren Bindemittel dispergiert sind. Selen, Selenlegierung, Benzimidazolperylen und dergleichen und Mischungen derselben können als durchgehende homogene Ladungen generierende Schicht gebildet werden. Benzimidazolperylen-Zusammensetzungen sind wohlbekannt und werden beispielsweise in der US 4,587,189 A beschrieben. Zusammensetzungen aus mehrfachen Ladungen generierenden Schichten können verwendet werden, bei denen eine photoleitfähige Schicht die Eigenschaften der Ladungen generierenden Schicht verstärkt oder reduziert. Andere geeignete Ladungen generierende Materialien, die in der Technik bekannt sind, können ebenfalls je nach Bedarf verwendet werden. Die ausgewählten Ladungen generierenden Materialien sollten auf eine Aktivierungsstrahlung, die eine Wellenlänge zwischen ungefähr 400 und ungefähr 900 nm aufweist, während des Schritts der bildweisen Strahlungsaussetzung in einem elektrophotographischen Bildgebungsprozess ansprechen, um ein elektrostatisches latentes Bild zu formen. Beispielsweise absorbiert Hydroxy-Gallium-Phthalocyanin Licht einer Wellenlänge von ungefähr 370 bis ungefähr 950 Nanometer, wie es beispielsweise in der US 5,756,245 A offenbart wird.
Die Ladungen transportierende Schicht
Bei einem Trommel-Photorezeptor umfasst die Ladungen transportierende Schicht eine einzige Schicht derselben Zusammensetzung. Somit wird die Ladungen transportierende Schicht spezifisch im Sinne einer einzigen Schicht 20 besprochen, doch die Einzelheiten gelten auch für eine Ausführungsform mit doppelten Ladungen transportierenden Schichten. Die Ladungen transportierende Schicht 20 wird anschließend über der Ladungen generierenden Schicht 18 aufgetragen und kann ein beliebiges geeignetes durchsichtiges organisches polymeres oder nichtpolymeres Material umfassen, das in der Lage ist, die Injektion von photogenerierten Löchern oder Elektronen aus der Ladungen generierenden Schicht 18 zu unterstützen, und in der Lage ist, den Transport dieser Löcher/Elektronen durch die Ladungen transportierende Schicht zu erlauben, um die Oberflächenladung selektiv auf die Oberfläche des Bildgebungselements zu entladen. Bei einer Ausführungsform dient die Ladungen transportierende Schicht 20 nicht nur zum Transportieren von Löchern, sondern schützt auch die Ladungen generierende Schicht 18 vor Abrieb und chemischem Angriff und kann daher die Betriebslebensdauer des Bildgebungselements verlängern. Die Ladungen transportierende Schicht 20 kann ein im Wesentlichen nichtphotoleitfähiges Material sein, jedoch ein Material, das die Injektion von photogenerierten Löchern aus der Ladungen generierenden Schicht 18 unterstützt.
Die Klebschicht
Eine optionale getrennte klebende Zwischenschicht kann bei gewissen Konfigurationen bereitgestellt werden, wie beispielsweise bei biegsamen Bahnkonfigurationen. Bei der in 1 abgebildeten Ausführungsform würde sich die Zwischenschicht zwischen der Blockierungsschicht 14 und der Ladungen generierenden Schicht 18 befinden. Die Zwischenschicht kann ein Copolyester-Harz umfassen. Beispielhafte Polyesterharze, die für die Zwischenschicht verwendet werden können, umfassen Polyarylat-Polyvinylbutyrale, wie etwa ARDEL POLYARYLATE (U-100), im Handel erhältlich bei Toyota Hsutsu Inc., 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 klebende Zwischenschicht kann direkt auf die Löcher blockierende Schicht 14 aufgetragen werden. Somit befindet sich die klebende Zwischenschicht bei bestimmten Ausführungsformen in direktem anliegenden Kontakt sowohl mit der darunterliegenden Löcher blockierenden Schicht 14 als auch mit der darüberliegenden Ladungen generierenden Schicht 18, um den Verbund zu verstärken, um eine Bindung bereitzustellen. Bei noch anderen Ausführungsformen wird die klebende Zwischenschicht ganz ausgelassen.
Die klebende Zwischenschicht kann nach dem Trocknen eine Dicke von mindestens ungefähr 0,01 Mikrometer oder nicht mehr als ungefähr 900 Mikrometer aufweisen. Bei bestimmten Ausführungsformen beträgt die getrocknete Dicke ungefähr 0,03 Mikrometer bis ungefähr 1 Mikrometer.
Der Erdungsstreifen
Der Erdungsstreifen kann ein filmbildendes polymeres Bindemittel und elektrisch leitfähige Teilchen umfassen. Es können beliebige geeignete elektrisch leitfähige Teilchen in der elektrisch leitfähigen Erdungsstreifenschicht 19 verwendet werden. Der Erdungsstreifen 19 kann Materialien umfassen, die diejenigen umfassen, die in der US 4,664,995 A aufgeführt werden. Elektrisch leitfähige Teilchen umfassen Carbon Black, Graphit, Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Tantal, Chrom, Zirkon, Vanadium, Niob, Indium-Zinn-Oxid und dergleichen. Die elektrisch leitfähigen Teilchen können eine beliebige geeignete Form aufweisen. Die Formen können unregelmäßige, körnerförmige, sphärische, elliptische, kubische, flockenförmige, filamentartige Formen und dergleichen umfassen. Die elektrisch leitfähigen Teilchen sollten eine Teilchengröße aufweisen, die kleiner als die Dicke der elektrisch leitfähigen Erdungsstreifenschicht ist, um eine elektrisch leitfähige Erdungsstreifenschicht zu vermeiden, die eine zu unregelmäßige äußere Oberfläche aufweist. Eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als ungefähr 10 Mikrometer vermeidet im Allgemeinen übermäßiges Vorstehen der elektrisch leitfähigen Teilchen an der äußeren Oberfläche der getrockneten Erdungsstreifenschicht und stellt eine relativ einheitliche Dispersion der Teilchen in der ganzen Matrix der getrockneten Erdungsstreifenschicht sicher. Die Konzentration der leitfähigen Teilchen, die in dem Erdungsstreifen verwendet werden sollen, ist von Faktoren abhängig, wie etwa der Leitfähigkeit der verwendeten spezifischen leitfähigen Teilchen.
Die Erdungsstreifenschicht kann eine Dicke von mindestens ungefähr 7 Mikrometer, oder nicht mehr als ungefähr 42 Mikrometer oder von mindestens ungefähr 14 Mikrometer, oder nicht mehr als ungefähr 27 Mikrometer aufweisen.
Die Antiaufroll-Beschichtungsschicht
Die Antiaufrollbeschichtung 1 kann organische Polymere oder anorganische Polymere umfassen, die elektrisch isolierend oder geringfügig halbleitfähig sind. Die Antiaufrollbeschichtung sorgt für Flachheit und/oder Abriebbeständigkeit.
BEISPIELE
Eine zusammengesetzte Abgabewalze mit doppelter Schicht (5) wurde typischerweise mit zwei Schichten einer elastomeren Matrix, die um einen Metalldorn herum gegossen wurden, präpariert. Die innere Schicht bestand aus Paraffin, Aerogel und PDMS und die äußere Schicht bestand nur aus PDMS oder aus einem mit Paraffin imprägnierten PDMS mit einem geringeren PDMS/Paraffin-Verhältnis als die innere Schicht. Die innere Schicht wurde präpariert, indem zuerst Paraffin in das Aerogel absorbiert wurde, dann in die vorgehärtete PDMS-Polymer-Matrix eingearbeitet wurde. Die Mischung (PDMS/Paraffinöl/Aerogel) wurde unter Verwendung einer zylindrischen Form auf den Dorn gegossen, woraus das Härten folgte. Nach dem Härten wurde die PDMS/Paraffin/Aerogel-Walze aus der Form entnommen. Die äußere Schicht wurde durch Härten des flüssigen vernetzbaren PDMS um die innere Schicht aus PDMS/Paraffin/Aerogel herum unter Verwendung einer zylindrischen Form, deren Länge und Durchmesser größer waren, präpariert. Das PDMS wurde aus einem handelsüblichen Zweikomponentensystem - einer Basis und einem Härtungsmittel - präpariert.
Um die Bildqualität mit und ohne Paraffin zu vergleichen, wurde eine Abgabewalze mit einer doppelten Schicht aus PDMS:Paraffin verwendet, die nur über einen Teil der Länge des P/R ging. Ein Reinigungs-Schaumstoffstreifen wurde zu einem Teil des BCR-Gehäuses hinzugefügt, um seinen Einfluss auf die Reinigung angesammelter Zusatzstoffe auf der BCR beim Drucken zu bestimmen. Diese Konfiguration erzeugte i) einen Teil des Bildes mit Paraffin, ii) einen Teil mit Paraffin und zusätzlicher Reinigungskapazität und iii) einen Kontrollbereich auf dem Bild ohne Paraffin oder Reinigungsstreifen. Es wurden Drucktests in der A-Zone unter Verwendung einer Maschine Work Centre 7435 ausgeführt. Die Doppelschichtwalze, die verwendet wurde, um die Bilder in 7 und 8 zu erzeugen, umfasst eine innere Schicht mit einem PDMS/Paraffin-Verhältnis von 1:1,5 mit 10 % Aerogel im Verhältnis zu Paraffin und eine äußere Schicht mit einem PDMS-Paraffin-Verhältnis von 20:1 (d.h. 1:0,05). 7 zeigt die Bilder von Ausdrucken nach 2000 Ausdrucken, und 8 zeigt die Bilder nach 5000 Ausdrucken. Zum Vergleich wurde auch eine Einzelschichtwalze mit einem PDMS/Paraffin-Verhältnis von 20:1 benutzt, welche die gleiche Photorezeptortrommel (9) verwendete, und es werden die Bilder nach 2000 Ausdrucken gezeigt.
Die Bilder in 7 und 8 zeigen keine Löschung in den Bereichen, in denen der Photorezeptor mit der Doppelschichtwalze in Kontakt war, was angibt, dass die Walze genug Paraffin für 5000 Ausdrucke (17,5 k-Zyklen) abgab. Die Streifenbildung, die in den Bildern zu sehen ist, wird durch Toner verursacht, der an dem Reinigungsschaumstoff hängen bleibt. Zum Vergleich verhinderte die Einzelschichtwalze (9) keine A-Zonenauslassung nach nur 2000 Ausdrucken (7000 Zyklen) (wie es die starke Auslassung über den gesamten Ausdruck angibt) (9), was angibt, dass diese Walze dem P/R keine ausreichenden Paraffinmengen zuführte. Diese Versuche beweisen, dass Paraffin wirksam von der inneren Schicht in die äußere Schicht diffundiert wird, um an die Oberfläche des Photorezeptors abgegeben zu werden. Doppelschichtwalzen mit der gleichen inneren Schichtzusammensetzung (PDMS/Paraffin-Verhältnis von 1: 1,5 mit 10 Gewichtsprozent Aerogel im Verhältnis zu Paraffin) und einer äußeren Schicht, die nur aus PDMS besteht, zeigten ähnliche Charakteristiken. Obwohl die äußere Schicht anfänglich kein Paraffinöl enthielt, wurde das Paraffin weiter an den Photorezeptor abgegeben, was sich in der Bildqualität der Ausdrucke wiederspiegelte.
Die sich ergebende Zusammensetzung von Paraffin, das in Aerogel absorbiert und anschließend in das PDMS-Präpolymer eingearbeitet und gehärtet wurde, wirkt wie ein gesättigter Schwamm. Wenn Druck auf das elastomere Verbundmaterial ausgeübt wird, wird ohne Weiteres Paraffin freigesetzt. Wenn der ausgeübte Druck aufgehoben wird, wird das Paraffin wieder in die elastomere Verbundmatrix absorbiert. Diese Eigenschaft verhindert das passive Auslaufen von Paraffin aus der Matrix, wie es zu beobachten ist, wenn Paraffin einfach in PDMS dispergiert wird.
Die Absorption von Paraffinöl in Siliziumdioxid-Aerogel und die anschließende Einarbeitung der Mischung in die PDMS-Matrix erhöhte die Ladekapazität der Walze von 2:1 PDMS/Paraffin auf 1:2 PDMS/Paraffin (d.h. von 33 % Paraffinladung auf 67 % Paraffinladung). Eine Verdopplung der Paraffinkapazität sollte die Lebensdauer der Walze zumindest verdoppeln.
Eine Doppelschichtkonstruktion, die eine Walze mit einer inneren Schichtzusammensetzung aus Aerogel, Paraffinöl und PDMS und einer äußeren Schichtzusammensetzung nur aus PDMS umfasst, ist immer noch in der Lage, eine angemessene Menge Paraffinöl auf die Oberfläche des P/R auszugeben zum: i) ausreichenden Reduzieren des Drehmoments und ii) Erhalten einer annehmbaren Bildqualität.
Die Doppelschicht steuert den passiven Verlust von Paraffinöl aus stark geladenen Walzen und führt zu einer effizienteren Verwendung des Funktionsmaterials. Das Steuern des Verlusts von Paraffinöl erhöht die Haltbarkeit der Paraffinölzuführung, um dadurch die Lebensdauer der Walze zu erhöhen. Ferner ist die Verbrauchsrate von Paraffin unter Verwendung einer Doppelschichtwalze geringer als bei einer Einzelschichtwalze, wodurch sich die Lebensdauer der Photorezeptoren erhöht.
Das Aerogel verleiht der Walze strukturellen Halt. Bei einer Walze ohne Aerogel ist das Paraffinöl auf die Poren in dem Elastomer eingeschränkt, die während des Härtungsprozesses erzeugt werden. In dem Maße, wie Paraffin verbraucht wird, könnten Blasen zusammenfallen, und die Walze könnte ihre strukturelle Integrität verlieren. Das Aerogel verleiht der Walze Steifigkeit, welche die Poren daran hindern würde, zusammenzufallen, wenn das Paraffin aufgebraucht ist.
Drucktests (5 k-Drucke, 12,5 k-Zyklen), die erfolgreich in einer A-Zone unter Verwendung einer Doppelschicht-Verbundwalze mit einem verschleißarmen OCL-P/R durchgeführt wurden, gaben an, dass genug Paraffin abgegeben wurde; die Tests ergaben gute Bilder ohne Auslassungen und ohne Motorversagen, was angab, dass das Drehmoment kein Problem war.

Claims

Abgabeelement (38) zur Verwendung in einem Bilderzeugungsgerät, umfassend: ein Trägerelement (46), und eine innere Schicht (50), die eine elastomere Matrix (47), ein poröses Material (48) und ein darin dispergiertes Funktionsmaterial umfasst, wobei die innere Schicht (50) auf dem Trägerelement (46) angeordnet ist, und eine äußere Schicht (51), die auf der inneren Schicht (50) angeordnet ist, wobei die äußere Schicht (51) Poren umfasst, die eine Größe von weniger als 1 µm aufweisen, und wobei die äußere Schicht (51) ein Dicke von 0,1 µm bis 1 mm aufweist.
Abgabeelement nach Anspruch 1, wobei das poröse Material (48) Aerogelteilchen umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Siliziumdioxid, Kohlenstoff, Aluminiumoxid, Titandioxid und Zirkondioxid besteht.
Abgabeelement nach Anspruch 1, wobei das poröse Material (48) Aerogelteilchen und das Funktionsmaterial Paraffin enthält, wobei die innere Schicht (50) ein Gewichtsverhältnis von der elastomeren Matrix (47) zu den Aerogelteilchen und dem Paraffin von 20:1 bis 1:5 umfasst.
Bilderzeugungsgerät, umfassend: a) ein Bildgebungselement (34), das eine Ladungen erhaltende Oberfläche umfasst, um darauf ein elektrostatisches latentes Bild zu entwickeln, wobei das Bildgebungselement (34) Folgendes umfasst: ein Substrat, und ein photoleitfähiges Element, das auf dem Substrat angeordnet ist; b) eine Ladeeinheit (36) zum Anlegen einer elektrostatischen Ladung an das Bildgebungselement auf einem vorherbestimmten elektrischen Potenzial; und c) ein Abgabeelement (38), das in Kontakt mit der Oberfläche des Bildgebungselements (34) oder einer Oberfläche der Ladeeinheit (36) angeordnet ist, wobei das Abgabeelement (38) Folgendes umfasst: (i) ein Trägerelement (46), (ii) eine innere Schicht (50), die eine elastomere Matrix (47), Aerogelteilchen und ein darin dispergiertes Funktionsmaterial umfasst, wobei die innere Schicht (50) auf dem Trägerelement (46) angeordnet ist; und (iii) eine äußere Schicht (51), die auf der inneren Schicht (50) angeordnet ist, wobei die äußere Schicht (51) Poren umfasst, die eine Größe von weniger als 1 µm aufweisen, und wobei die äußere Schicht (51) ein Dicke von 0,1 µm bis 1 mm aufweist.