DE602004007969T2

DE602004007969T2 - Gemischtes Fluorsilikontrennmittel für polymere Schmelzfixierelemente

Info

Publication number: DE602004007969T2
Application number: DE200460007969
Authority: DE
Inventors: Samuel Kaplan; Clifford O. Eddy; Santokh S. Badesha; Arnold W. Henry; Che C. Chow; David J. Gervasi; Alexander N. Klymachyov
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2024-03-18
Also published as: CA2460775C; US20040185270A1; JP2004280101A; CA2460775A1; DE602004007969D1; EP1460491A1; US6808814B2; BRPI0400717A; EP1460491B1; JP4230941B2; MXPA04002523A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Schmelzfixierelemente, die in elektrostatographischen Reproduziervorrichtungen verwendbar sind, einschließlich digitaler, Bild-auf-Bild und elektrostatischer Kontaktdruckvorrichtungen. Die vorliegenden Schmelzfixierelemente können als Schmelzfixierelemente, Druckelemente, Transfuse- oder Transfix-Elemente und dergleichen verwendet werden. In einer Ausführungsform umfassen die Schmelzfixierelemente eine äußere Schicht, die ein Polymer umfasst. In Ausführungsformen ist das Polymer ein Silikonkautschuk, ein Fluorpolymer, ein Fluorelastomer oder anderes Polymer. In Ausführungsformen ist das Ablösemittel ein gemischtes Fluorsilikon-Ablösemittel. In Ausführungsformen hat das Fluorsilikon-Ablösemittel seitenständige Fluorkohlenstoffgruppen und ist mit einem funktionellen Ablösemittel vermischt. In Ausführungsformen schließt die Funktionalität des funktionellen Ablösemittels Amino-funktionelle, Mercapto-funktionelle, Hydrid-funktionelle, Carboxy-funktionelle oder andere Funktionalität ein.
US-Patent Nr. 5 698 320, Ebisu et al., offenbart eine Fixiervorrichtung, die mit einem Fluorharz und mit einem Fluorsilikonpolymer-Ablösemittel beschichtet ist. Zusätzlich lehrt die Literaturstelle, dass Fluorsilikonöle mit herkömmlichen Silikonölen vermischt werden können.
US-Patent Nr. 5 698 320 offenbart die Verwendung von Fluorsilikonpolymeren zur Verwendung auf Fixierwalzen mit äußersten Schichten von Perfluoralkoxy- und Tetrafluorethylenharzen.
Die vorliegende Erfindung stellt bereit:

(1) ein Schmelzfixierelement, umfassend ein Substrat, eine äußere Polymerschicht und eine Ablösemittelmaterial-Beschichtung auf der äußeren Polymerschicht, wobei die Ablösemittelmaterial-Beschichtung umfasst a) ein funktionelles Polydimethylsiloxan-Ablösemittel, welches eine Funktionalität hat, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer Aminofunktionalität, einer Mercaptofunktionalität, einer Hydridfunktionalität und einer Carboxyfunktionalität, und b) ein fluoriniertes Silikon-Ablösemittel gemäß der folgenden Formel I:
worin m eine Zahl von 0 bis 25 ist und n eine Zahl von 1 bis 25 ist; x/(x + y) ist von 0,1 Prozent bis 100 Prozent; R₁ und R₂ sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl-, Arylalkyl-, Amino- und Alkylaminogruppen; und R₃ ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl-, Arylalkyl-, Polyorganosiloxanketten, und einer Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃, worin o eine Zahl von 0 bis 25 und p eine Zahl von 1 bis 25 ist;
(2) das Schmelzfixierelement gemäß (1), worin das fluorinierte Silikon-Ablösemittel in der Ablösemittelmaterial-Beschichtung in einer Menge von 10 bis 90 Gewichtsprozent enthalten ist;
(3) Schmelzfixierelement gemäß (2), worin das fluorinierte Silikon-Ablösemittel in der Ablösemittelmaterial-Beschichtung in einer Menge von 20 bis 50 Gewichtsprozent ist;
(4) das Schmelzfixierelement gemäß (1), worin m eine Zahl von 1 bis 10 ist;
(5) das Schmelzfixierelement gemäß (1), worin n eine Zahl von 2 bis 12 ist;
(6) das Schmelzfixierelement gemäß (1), worin x/(x + y) von 0,5 Prozent bis 10 Prozent;
(7) das Schmelzfixierelement gemäß (6), worin x/(x + y) von 1 Prozent bis 5 Prozent;
(8) das Schmelzfixierelement gemäß (1), worin o eine Zahl von 1 bis 10 ist;
(9) das Schmelzfixierelement gemäß (1), worin p eine Zahl von 2 bis 12 ist;
(10) das Schmelzfixierelement gemäß (1), worin das Ablösemittel gemäß der folgenden Formel III ist:
worin x/(x + y) 2,4 Prozent ist;
(11) das Schmelzfixierelement gemäß (1), worin die äußere Polymerschicht ein Material umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Silikongummi, Fluorpolymeren, Fluorelastomeren und Polyimiden;
(12) das Schmelzfixierelement gemäß (11), worin das Material ein Fluorelastomer ist;
(13) das Schmelzfixierelement gemäß (12), worin die Funktionalität des funktionellen Ablösemittels Aminofunktionalität ist;
(14) das Schmelzfixierelement gemäß (12), worin das Fluorelastomer ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus a) Copolymeren von zwei von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen, b) Terpolymeren von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen, und c) Tetrapolymeren von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen, Tetrafluorethylen und einem Härtungsstellenmonomer;
(15) das Schmelzfixierelement gemäß (14), worin das Fluorelastomer 35 Gewichtsprozent Vinylidenfluorid, 34 Gewichtsprozent Hexafluorpropylen, 29 Gewichtsprozent Tetrafluorethylen und 2 Gewichtsprozent Härtungsstellenmonomer umfasst;
(16) das Schmelzfixierelement gemäß (11), worin das Material ein Fluorpolymer ist;
(17) das Schmelzfixierelement gemäß (16), worin die Funktionalität des funktionellen Ablösemittels Mercaptofunktionalität ist;
(18) das Schmelzfixierelement gemäß (16), worin das Fluorpolymer ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polytetrafluorethylen, fluoriniertem Ethylenpropylen, Perfluoralkoxy und Polymeren davon;
(19) das Schmelzfixierelement gemäß (18), worin das Fluorpolymer Polytetrafluorethylen ist;
(20) das Schmelzfixierelement gemäß (1), worin das fluorinierte Silikon-Ablösemittel eine Viskosität von 75 bis 1 500 cS hat;
(21) das Schmelzfixierelement gemäß (20), worin das fluorinierte Silikon-Ablösemittel eine Viskosität von 200 bis 1 000 cS hat;
(22) das Schmelzfixierelement gemäß (1), worin das funktionelle Polydimethylsiloxan-Ablösemittel und das fluorinierte Silikon-Ablösemittel copolymerisiert sind;
(23) ein Schmelzfixierelement, umfassend ein Substrat, eine äußere Polymerschicht und eine Ablösemittelmaterial-Beschichtung auf der äußeren Polymerschicht, worin die Ablösemittelmaterial-Beschichtung umfasst a) ein funktionelles Polydimethylsiloxan-Ablösemittel, welches eine Funktionalität hat, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer Aminofunktionalität, einer Mercaptofunktionalität, einer Hydridfunktionalität und einer Carboxyfunktionalität, und b) ein fluoriniertes Silikon-Ablösemittel gemäß der folgenden Formel III:
worin x/(x + y) 2,4 Prozent ist; und
(24) eine bildbildende Vorrichtung zur Bildung von Bildern auf einem Aufnahmemedium, umfassend: eine Ladung zurückhaltende Oberfläche, um ein elektrostatisches latentes Bild darauf zu bilden; eine Entwicklungskomponente, um ein Entwicklungsmaterial auf die die Ladung zurückhaltende Oberfläche aufzubringen, um das elektrostatische latente Bild zu entwickeln, um ein entwickeltes Bild auf der die Ladung zurückhaltenden Oberfläche zu bilden; eine Übertragungskomponente, um das entwickelte Bild von der die Ladung zurückhaltenden Oberfläche auf ein Kopiersubstrat zu übertragen; und eine Schmelzfixierkomponente, um das übertragene, entwickelte Bild auf das Kopiersubstrat zu schmelzen, worin das Schmelzfixierelement umfasst a) ein Substrat; b) eine äußere Polymerschicht und c) einen Ablösemittelmaterial-Überzug auf der äußeren Polymerschicht, worin der Ablösemittelmaterial-Überzug umfasst i) ein funktionelles Polydimethylsiloxan-Ablösemittel mit einer Funktionalität, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer Aminofunktionalität, einer Mercaptofunktionalität, einer Hydridfunktionalität und einer Carboxyfunktionalität, und ii) ein fluoriniertes Silikon-Ablösemittel gemäß der folgenden Formel I:
worin m eine Zahl von 0 bis 25 und n eine Zahl von 1 bis 25 ist; x/(x + y) ist von 0,1 Prozent bis 100 Prozent; R₁ und R₂ sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl-, Arylalkyl-, Amino- und Alkylaminogruppen; und R₃ ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl, Arylalkyl und einer Polyorganosiloxankette und einer Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃, worin o eine Zahl von 0 bis 25 und p eine Zahl von 1 bis 25 ist.

Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen schließen ein: ein Schmelzfixierelement, umfassend ein Substrat, eine äußere Polymerschicht und eine Ablösemittelmaterial-Beschichtung auf der äußeren Polymerschicht, worin die Ablösemittelmaterial-Beschichtung umfasst a) ein funktionelles Polydimethylsiloxan-Ablösemittel, welches eine Funktionalität hat, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer Aminofunktionalität, einer Mercaptofunktionalität, einer Hydridfunktionalität und einer Carboxyfunktionalität, und b) ein fluoriniertes Silikon-Ablösemittel gemäß der folgenden Formel I:
worin m eine Zahl von 0 bis 25 und n eine Zahl von 1 bis 25 ist; x/(x + y) ist von 0,1 Prozent bis 100 Prozent; R₁ und R₂ sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl-, Arylalkyl-, Amino- und Alkylaminogruppen; und R₃ ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl, Arylalkyl und einer Polyorganosiloxankette und einer Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃, worin o eine Zahl von 0 bis 25 und p eine Zahl von 1 bis 25 ist.
Ausführungsformen schließen auch ein: ein Schmelzfixierelement, umfassend ein Substrat, eine äußere Polymerschicht und eine Ablösemittelmaterial-Beschichtung auf der äußeren Polymerschicht, worin die Ablösemittelmaterial-Beschichtung umfasst a) ein funktionelles Polydimethylsiloxan-Ablösemittel mit Funktionalität, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer Aminofunktionalität, einer Mercaptofunktionalität, einer Hydridfunktionalität und einer Carboxyfunktionalität, und b) ein fluoriniertes Silikon-Ablösemittel gemäß der folgenden Formel III:
worin x/(x + y) 2,4 Prozent ist.
Ausführungsformen schließen weiterhin ein: eine bildbildende Vorrichtung zur Bildung von Bildern auf einem Aufnahmemedium, umfassend: eine Ladung zurückhaltende Oberfläche, um ein elektrostatisches latentes Bild darauf zu bilden; eine Entwicklungskomponente, um ein Entwicklungsmaterial auf die die Ladung zurückhaltende Oberfläche aufzubringen, um das elektrostatische latente Bild zu entwickeln, um ein entwickeltes Bild auf der die Ladung zurückhaltenden Oberfläche zu bilden; eine Übertragungskomponente, um das entwickelte Bild von der die Ladung zurückhaltenden Oberfläche auf ein Kopiersubstrat zu übertragen; und eine Schmelzfixierkomponente, um das übertragene, entwickelte Bild auf das Kopiersubstrat zu schmelzen, worin das Schmelzfixierelement umfasst a) ein Substrat; b) eine äußere Polymerschicht und c) einen Ablösemittelmaterial-Überzug auf der äußeren Polymerschicht, worin der Ablösemittelmaterial-Überzug umfasst i) ein funktionelles Polydimethylsiloxan-Ablösemittel mit einer Funktionalität, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer Aminofunktionalität, einer Mercaptofunktionalität, einer Hydridfunktionalität und einer Carboxyfunktionalität, und ii) ein fluoriniertes Silikon-Ablösemittel gemäß der folgenden Formel I:
worin m eine Zahl von 0 bis 25 und n eine Zahl von 1 bis 25 ist; x/(x + y) ist von 0,1 Prozent bis 100 Prozent; R₁ und R₂ sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl-, Aryl alkyl-, Amino- und Alkylaminogruppen; und R₃ ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl, Arylalkyl und einer Polyorganosiloxankette und einer Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃, worin o eine Zahl von 0 bis 25 und p eine Zahl von 1 bis 25 ist.
1 ist eine schematische Erläuterung einer Bildvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Seitenansicht einer Ausführungsform eines Schmelzfixierelements, die das Schmelzfixierelement mit einem Substrat, einer Zwischenschicht, äußeren Schicht und Ablösemittelbeschichtungsschicht zeigt.
3 ist eine Zeichnung der Tröpfchenoberflächenbedeckung gegen Ausbreitungszeit in Minuten, die das überlegene Ausbreiten von Tröpfchen eines Ablösemittels mit Silikonfluid und Aminoöl auf einer Fluorelastomeroberfläche, verglichen mit einem Aminoöl, zeigt.
Die vorliegende Erfindung betrifft Schmelzfixierelemente mit einem Ablösemittel, in Kombination damit. Das Schmelzfixierelement hat eine äußere Polymerschicht in Kombination mit einem Ablösemittel, umfassend ein funktionelles Trennmittel und ein Fluorsilikontrennmittel. Die Kombination sorgt bei Ausführungsformen für ausreichendes Benetzen des Schmelzfixierelements. Das Ablösemittel stellt in Ausführungsformen verminderte Wechselwirkung mit Kopiersubstraten, wie Papier, bereit, sodass das Ablösemittel weniger Wechselwirkung mit den Haftmitteln und POST-IT^(R)-Notizen (von 3M) und ähnliche Streifen, die an dem Kopiersubstrat, wie Papier, anhaften, aufweist. Die Ablösemittelkombination ermöglicht in Ausführungsformen eine Erhöhung der Standzeit des Schmelzfixierelements durch verbessertes Ausbreiten des Ablösemittels. Die Ablösemittelkombination stellt weiterhin in Ausführungsformen ein Ablösemittel bereit, das verminderte Wechselwirkung mit anderen Tonerbestandteilen bereitstellt und die Schmelzfixierfluidgelierung nicht fördert, was somit die Schmelzfixierelementstandzeit erhöht. Auch kann die Menge an Metalloxid und anderen Ankerstellen an der Schmelzfixierelementoberfläche durch die Anwendung der Fluorsilikon-Ablösemittelkombination vermindert werden, was somit Sicherheitsdenken vermindert und die Schmelzfixierelementherstellungskosten senkt. Die Verminderung oder Entfernung von den Metalloxiden ist erwünscht, da die Oxide eine erhöhte Reaktivität mit Polymeroberflächen gegen Ladungssteuerungsmittel im Toner unter Verkürzen der Walzenlebensdauer katalysieren. Zusätzlich vermindert die Ablösemittelkombination in Ausführungsformen die Schmelzelementverunreinigung oder entfernt sie.
Wenn mit einer äußeren Polymeroberfläche verwendet, verbreitet sich das Fluorsilikonschmelzmittelfluid schneller und stellt somit eine komplettere Oberflächenbedeckung bereit, als die nichtfunktionellen, Amino-funktionellen oder Mercaptofunktionellen Fluids. Dieses schnelle Ausbreiten, teilweise aufgrund der niedrigeren Oberflächenspannung von fluorinierten Fluids, hat auch einen Nivelliereffekt, was Ölstreifen auf der Kopie vermindert.
Wenn in Kombination mit einer Silikonschmelzwalzenoberfläche verwendet, stellt das Fluorsilikon-Ablösemittel viel weniger Quellen auf der Oberfläche bereit, als nichtfunktionelle, Amino-funktionelle oder Mercapto-funktionelle Fluids.
Durch Kombinieren eines Fluorsilikonfluids mit den vorstehend genannten Vorteilen mit einem funktionellen Ablösemittel können die Vorteile von beiden Fluids erhalten werden. Zum Beispiel reagieren Amino- oder Mercapto-funktionelle Ablösemittel mit Fluorelastomer oder Fluorelastomeradditiven, um eine robuste Oberflächenbeschichtung von Ablösefluid herzustellen, jedoch verbreiten sich die Fluids auf der Walzenoberfläche nicht schnell. Das Vermischen von Fluorsilikonfluid mit den Amino- oder Mercapto-funktionellen Silikon-Ablösemitteln in Ausführungsformen erhöht die Ausbreitungsgeschwindigkeit, und somit bleibt vollständige Fluidbedeckung der Walzenoberfläche während des Druck- oder Kopiervorgangs. Das Fluorsilikon-Ablösemittel wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit erhöhen, während die Amino- oder Mercaptogruppen das Fluid an der Walzenoberfläche verankern werden. Der kombinierte Effekt von den zwei Fluids sollte eine robuste, sich schnell bildende Schutz-Ablösemittelschicht auf der Fluorelastomeroberfläche erzeugen. Auch wird angenommen, dass Fluorsilikone gute Aufdruckeigenschaften, ähnlich zu jenen von nichtfunktionellen Fluids, ha ben. Deshalb sollte ein Fluorsilikon-Ablösemittel, in Kombination mit einem Mercapto-funktionellen Fluid, die Schmelzmittelleistung erhöhen, ohne die Fähigkeit, auf bedruckte Kopien zu schreiben, negativ zu beeinflussen.
Bezug nehmend auf 1 wird in einer typischen elektrostatographisch reproduzierenden Apparatur ein helles Bild von dem zu kopierenden Original in Form eines elektrostatisch latenten Bildes auf ein lichtempfindliches Teil aufgezeichnet und das latente Bild wird anschließend durch die Auftragung von elektroskopisch thermoplastischen Harzteilchen, die üblicherweise als Toner bezeichnet werden, sichtbar gemacht. Insbesondere wird Photorezeptor 10 auf seiner Oberfläche mit Hilfe von Lader 12 geladen, an den eine Spannung von Stromzuführung 11 angelegt wurde. Der Photorezeptor wird dann bildmäßig Licht ausgesetzt, von einem optischen System oder einer Bildeingabeapparatur 13, wie einer Laser und Licht emittierenden Diode, um darauf ein elektrostatisches Latentbild zu bilden. Im Allgemeinen wird das elektrostatische Latentbild durch Bringen des Entwicklergemisches aus der Entwicklerstation 14, in Kontakt damit, entwickelt. Die Entwicklung kann durch Verwendung einer Magnetbürste, Pulverwolke oder eines anderen bekannten Entwicklungsverfahrens bewirkt werden. Ein Trockenentwicklergemisch umfasst gewöhnlich Trägergranulate mit Tonerteilchen, die triboelektrisch daran anhaften. Die Tonerteilchen werden von den Trägergranulaten zu dem latenten Bild angezogen, um ein Tonerpulverbild darauf zu bilden. Alternativ kann ein flüssiges Entwicklermaterial angewendet werden, das einen flüssigen Träger mit darin dispergierten Tonerteilchen einschließt. Das flüssige Entwicklermaterial wird in Kontakt mit dem elektrostatischen latenten Bild vorgeschoben und die Tonerteilchen werden in Bildkonfiguration darauf abgeschieden.
Nachdem die Tonerteilchen auf der lichtleitfähigen Oberfläche in Bildkonfiguration abgeschieden wurden, werden sie auf ein Kopierblatt 16 durch Übertragungsmittel 15 übertragen, das Druckübertragung oder elektrostatische Übertragung sein kann. Alternativ kann das entwickelte Bild auf ein Zwischenübertragungsteil oder Biasübertragungsteil überführt werden und anschließend auf ein Kopierblatt überführt werden.
Beispiele für Kopiersubstrate schließen Papier, transparentes Material, wie Polyester, Polycarbonat oder dergleichen, Tuch, Holz oder jedes andere gewünschte Material ein, auf dem das fertige Bild angeordnet wird.
Nachdem die Übertragung des entwickelten Bildes vollständig ist, wird das Kopierblatt 16 zu der Schmelzstation 19 weitergerückt, angegeben in 1 als Schmelzwalze 20 und Druckwalze 21, wobei das entwickelte Bild auf das Kopierblatt 16 mittels Durchleiten von Kopierblatt 16 zwischen den Schmelzfixier- und Druckelementen geschmolzen wird, wodurch ein permanentes Bild erzeugt wird. Alternativ können Übertragung und Schmelzen durch eine Transfixauftragung bewirkt werden.
Der Photorezeptor 10 rückt anschließend an die Übertragung zur Reinigungsstation 17 vor, wo auf dem Photorezeptor 10 verbliebener Toner durch Anwendung eines Blatts (wie in 1 gezeigt), einer Bürste oder einer anderen Reinigungsvorrichtung gereinigt wird.
2 ist eine vergrößerte schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Schmelzfixierelements, das die verschiedenen möglichen Schichten zeigt. Wie in 2 gezeigt, hat Substrat 1 darauf eine Zwischenschicht 2. Die Zwischenschicht 2 kann zum Beispiel ein Gummi, wie Silikongummi oder anderes geeignetes Gummimaterial, sein. Auf Zwischenschicht 2 wird äußere Schicht 3 positioniert, die ein wie vorstehend beschriebenes Polymer umfasst. Auf der äußeren Polymerschicht 3 positioniert ist eine äußerste Ablöseschicht 4, d.h. eine Flüssigkeitskombination aus Fluorsilikon und funktionellem PDMS.
Beispiele für die äußere Oberfläche der Schmelzfixiersystemelemente schließen Fluorelastomere, Fluorpolymere, Fluorsilikone, Silikonkautschuke, Polyimide und dergleichen ein.
Insbesondere sind geeignete Fluorelastomere jene, die im Einzelnen in US-Patenten Nummern 5 166 031, 5 281 506, 5 366 772 und 5 370 931, zusammen mit US-Patenten Nummern 4 257 699, 5 017 432 und 5 061 965, beschrieben werden. Wie hierin beschrieben, sind diese Elastomere von der Klasse 1) Copolymere von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen; 2) Terpolymere von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen; und 3) Tetrapolymere von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen, Tetrafluorethylen und Härtungsstellenmonomer, die kommerziell unter verschiedenen Bezeichnungen bekannt sind, wie VITON A^(R), VITON B^(A), VITON E^(R), VITON E 60C^(R), VITON E430^(R), VITON 910^(R), VITON GH^(R) und VITON GF^(R). Die Bezeichnung VITON^(R) ist eine Handelsmarke von E.I. DuPont de Nemours, Inc. Das Härtungsstellenmonomer kann 4-Bromperfluorbuten-1, 1,1-Dihydro-4-bromperfluorbuten-1,3-Bromperfluorpropen-1,1,1-di-hydro-3-bromperfluorpropen-1 oder beliebiges anderes geeignetes, bekanntes Härtungsstellenmonomer, das von DuPont kommerziell erhältlich ist, sein. Andere kommerziell erhältliche Fluorpolymere schließen FLUOREL 2170^(R), FLUOREL 2174^(R), FLUOREL 2176^(R), FLUOREL 2177^(R) und FLUOREL LVS 76^(R), FLUOREL^(R) ist eine Handelsmarke der 3M Company, ein. Zusätzliche kommerziell erhältliche Materialien schließen VITON ETP^(R), ein Poly(ethylentetrafluorethylenperfluormethylvinylether), AFLAS^(TM), ein Poly(propylentetrafluorethylen), und FLUOREL II^(R) (LII900), ein Poly(propylentetrafluorethylenvinylidenfluorid), beide erhältlich von 3M Company, sowie die Technoflons, ausgewiesen als FOR-60KIR^(R), FOR-LHF^(R), NM^(R) FOR-THF^(R), FOR-TFS^(R), TH^(R) und TN505^(R), erhältlich von Montedison Specialty Chemical Company, ein.
Beispiele von für die Oberflächen der Schmelzfixierelemente verwendbaren Fluorelastomeren schließen Fluorelastomere, wie Fluorelastomere, auf Vinylidenfluorid basierende Fluorelastomere, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen als Comonomere, ein. Es gibt auch Copolymere von einem von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen. Beispiele für drei bekannte Fluorelastomere sind (1) eine Klasse von Copolymeren von zwei von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen, wie jene, die kommerziell als VITON A^(R) bekannt sind; (2) eine Klasse von Terpolymeren von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen, kommerziell bekannt als VITON B^(R); und (3) eine Klasse von Tetrapolymeren von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen, Tetrafluorethylen, und Härtungsstellenmonomer, kommerziell bekannt als VITOM GH^(R) oder VITON GF^(R).
Die Fluorelastomere VITON GH^(R) und VITON GF^(R) haben relativ geringe Mengen an Vinylidenfluorid. Das VITON GF^(R) und Viton GH^(R) haben 35 Gewichtsprozent Vinylidenfluorid, 34 Ge wichtsprozent Hexafluorpropylen und 29 Gewichtsprozent Tetrafluorethylen, mit 2 Gewichtsprozent Härtungsstellenmonomer.
Beispiele für Fluorpolymere schließen Fluorkunststoffe oder Fluorpolymere, wie Polytetrafluorethylen, fluoriniertes Ethylenpropylenharz, Perfluoralkoxy, und andere TEFLON^(R)-artige Materialien, und Polymere davon ein.
In Ausführungsformen kann ein Fluorelastomer auch mit nichtfluoriniertem Ethylen oder nichtfluoriniertem Propylen vermischt oder copolymerisiert werden.
Beispiele für geeignete Silikonkautschuke schließen Hoch-Temperatur-Vulkanisierungs-(HTV)-Silikonkautschuke und Nieder-Temperatur-Vulkanisierungs-(LTV)-Silikonkautschuke ein. Diese Kautschuke sind bekannt und kommerziell leicht erhältlich, wie SILASTIC^(R) 735 black RTV und SILASTIC^(R) 732 RTV, beide von Dow Corning; und 106 RTV Silikonkautschuk und 90 RTV Silikonkautschuk, beide von General Electric. Andere geeignete Silikonmaterialien schließen die Siloxane (wie Polydimethylsiloxane); Fluorsilikone, wie Silikonkautschuk 552, erhältlich von Sampson Coatings, Richmond, Virginia; flüssige Silikonkautschuke, wie Vinyl-vernetzte, wärmehärtbare Kautschuke, oder Silanol, bei Raumtemperatur vernetzte Materialien, und dergleichen ein. Ein weiteres spezielles Beispiel ist Dow Corning Sylgard 182.
Beispiele für geeignete Polyimide schließen jene, die von verschiedenen Diaminen und Dianhydriden gebildet werden, wie Polyamidimid (zum Beispiel Amaco Al-10^(R) von BP Amoco Polymers Inc., Alpharetta, Georgia); Polyetherimid; Siloxan-Polyetherimid-Blockcopolymer, wie zum Beispiel SILTEM^(R) STM-1300, erhältlich von General Electric, Pittsfield, Mass.; und dergleichen ein. Andere Beispiele für Polyimide schließen aromatische Polyimide, wie jene, gebildet durch Umsetzen von Pyromellitsäure und Diaminodiphenylether, vertrieben unter dem Handelsnamen KAPTON^(R)-Typ-HN, erhältlich von DuPont, ein. Anderes geeignetes Polyimid, erhältlich von DuPont und vertrieben als KAPTON^(R)-Typ-FPC-E, wird durch Imidisierung von copolymeren Säuren, wie Biphenyltetracarbonsäure, und Pyromellitsäure mit zwei aromatischen Diaminen, wie p-Phenylendiamin und Diaminodiphenylether, hergestellt. Weitere geeignete Polyimide schließen Pyromellitsäuredianhydrid und Benzophenontetracar bonsäuredianhydrid-Copolymere Säuren, umgesetzt mit 2,2-Bis[4-(8-aminophenoxy)phenoxyj-hexafluorpropan, erhältlich als EYMYD Typ L-20N von Ethyl Corporation, Baton Rouge, Louisiana, ein. Weitere geeignete aromatische Polyimide schließen jene ein, die 1,2,1',2'-Biphenyltetracarboximid und Paraphenylengruppen, wie UPILEX^(R)-S, erhältlich von Uniglobe Kisco, Inc., White Planes, N.Y., und jene mit Biphenyltetracarboximid-Funktionalität mit Diphenylether-Endabstandscharakterisierungen, wie UPILEX^(R)-R, auch erhältlich von Uniglobe Kisco, Inc., enthalten. Gemische von Polyimiden können auch verwendet werden.
Die Menge an Polymerverbindung in Lösung in den Lösungen der äußeren Schicht, in Gewichtsprozent Gesamtfeststoffe, ist 10 bis 25 Prozent oder 16 bis 22 Gewichtsprozent Gesamtfeststoffe. Die wie hierin verwendeten Gesamtfeststoffe schließen die Menge an Polymer, Additiven und Füllstoffen, einschließlich Metalloxidfüllstoffe, ein.
Ein anorganischer teilchenförmiger Füllstoff kann in Verbindung mit der polymeren äußeren Schicht verwendet werden, um Verankerungsstellen für die funktionellen Gruppen des Fluorsilikonschmelzfixierungsmittels oder funktionellen Schmelzfixierungsmittels bereit. Beispiele für geeignete Füllstoffe schließen einen Metall enthaltenden Füllstoff, wie Metall, Metalllegierung, Metalloxid, Metallsalz oder andere Metallverbindung, ein. Die allgemeinen Klassen von Metallen, die für die vorliegende Erfindung anwendbar sind, schließen jene Metalle der Gruppen 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6b, 7b, 8 und die Seltenerdenelemente des Periodensystems ein. Der Füllstoff kann ein Oxid von Aluminium, Kupfer, Zinn, Zink, Blei, Eisen, Platin, Gold, Silber, Antimon, Wismut, Zink, Iridium, Ruthenium, Wolfram, Mangan, Cadmium, Quecksilber, Vanadium, Chrom, Magnesium, Nickel und Legierungen davon sein. Andere spezielle Beispiele, die anorganische teilchenförmige Füllstoffe einschließen, sind Aluminiumoxid und Kupfer(I)oxid. Andere Beispiele schließen verstärkendes und nichtverstärkendes, calciniertes Aluminiumoxid bzw. tafelförmiges Aluminiumoxid ein.
Die Dicke der äußeren polymeren Oberflächenschicht des Schmelzfixierelements hierin ist 10 bis 250 μm oder 15 bis 100 μm.
Wahlweise Zwischenhaftschichten und/oder Zwischenpolymer- oder Elastomerschichten können aufgetragen werden, um die gewünschten Eigenschaften und Leistungsaufgaben der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Die Zwischenschicht kann zwischen dem Substrat und der äußeren Polymeroberfläche vorliegen. Eine haftende Zwischenschicht kann aus z.B. Epoxidharzen und Polysiloxanen ausgewählt sein. Beispiele für geeignete Zwischenschichten schließen Silikonkautschuke, wie jene, die vorstehend für die äußere Schicht beschrieben wurden, ein.
Es kann eine Haftschicht zwischen dem Substrat und der Zwischenschicht bereitgestellt werden. Es kann auch eine Haftschicht zwischen der Zwischenschicht und der äußeren Schicht vorliegen. In Abwesenheit einer Zwischenschicht kann die Polymerschicht an das Substrat über eine Haftschicht gebunden sein.
Die Dicke der Zwischenschicht ist 0,5 bis 20 mm oder 1 bis 5 mm.
Die Ablösemittel oder Schmelzfixieröle, die hierin beschrieben werden, werden auf der äußeren Schicht des Schmelzfixierelements über einen Abgabemechanismus, wie eine Abgabewalze, bereitgestellt. Die Abgabewalze wird teilweise in einen Sammelbehälter getaucht, der das Schmelzfixieröl oder Ablösemittel beinhaltet. Das Fluorsilikon und funktionelles PDMS-Öl sind dahingehend erneuerbar, dass das Ablöseöl in einem Haltebehälter aufbewahrt wird und für die Schmelzwalze, falls benötigt, gegebenenfalls mit einer Ablösemitteldonorwalze in einer Menge von 0,1 bis 20 mg/Kopie oder 1 bis 12 mg/Kopie bereitgestellt wird. Das System, durch das das Schmelzöl für die Schmelzwalze über einen Haltebehälter und die wahlweise Abgabewalze bereitgestellt wird, ist gut bekannt. Das Ablöseöl kann an dem Schmelzfixierelement in einer kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Phase vorliegen. Das Schmelzfixieröl in der Form eines Films liegt in einer kontinuierlichen Phase vor und bedeckt kontinuierlich das Schmelzfixierelement.
Beispiele für geeignete Fluorsilikon-Ablösemittel schließen jene mit seitenständigen fluorinierten Gruppen, wie -CF₃(CF₂)_n(CH₂)_m-, ein, worin "n" und "m" Zahlen sind, die wiederkehrende Einheiten wiedergeben. In Ausführungsformen schließen Beispiele für Fluorsilikon-Ablösemittel jene mit der nachstehenden Formel I ein:
worin m und n die gleichen oder verschieden sind und m von 0 bis 25 oder 1 bis 10 oder von 2 bis 7 oder 5 ist, und n von 1 bis 25 oder von 2 bis 12 oder von 3 bis 7 oder 5 ist. Das Ausmaß des Einbaus von seitenständigen Fluorkohlenstoffketten, definiert als x/(x + y), ist von 0,1 Prozent bis 100 Prozent oder von 0,5 Prozent bis 10 Prozent oder von 1 Prozent bis 5 Prozent. Die Gruppen R₁ und R₂ können die gleichen oder verschieden sein und sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl- und Arylalkylgruppen, wie jene mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl und dergleichen, oder Methylphenyl, Ethylphenyl, Propylphenyl, Butylphenyl und dergleichen, Amino- und Alkylaminogruppen, wie jene mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie Methylamino, Ethylamino, Propylamino, Butylamino und dergleichen, und worin R₃ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl- und Arylalkylgruppen, wie jene, gerade angeführten, eine Polyorganosiloxankette, wie jene mit 1 bis 300 wiederkehrenden Einheiten, und eine Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃, worin o und p die gleichen Bereiche wie m bzw. n haben, jedoch die gleichen wie oder verschieden von m und n sein können.
Ein spezielles Beispiel einer seitenständigen Fluorsilikongruppe in dem Fluorsilikon-Ablösemittel ist jenes mit der nachstehenden Formel II:
worin x/(x + y) 2,4 Prozent ist und die Gesamtlänge der Polymerkette, x + y, jene ist, die einer Viskosität von 246 cS entspricht.
Ein spezielles Beispiel von einem Fluorsilikon-Ablösemittel ist jenes mit der nachstehenden Formel III:
In der vorstehenden Formel kann x/(x + y) 2,4 Prozent sein und die Gesamtlänge der Polymerkette x + y kann jene sein, die einer Viskosität von 246 cS entspricht.
In Ausführungsformen können die Siloxanpolymer enthaltenden, seitenständigen fluorinierten Gruppen der Formeln 2, II oder III in einem Polydimethylsiloxan-(PDMS)-Ablösemittel, das Polydimethylsiloxan umfasst, vorliegen. In Ausführungsformen kann das Siloxanpolymer, das seitenständige fluorinierte Gruppen, wie in vorstehenden Formeln I bis III, enthält, in dem Ablösemittel in Mengen von 1 bis 100 Prozent oder von 10 bis 90 Prozent oder von 20 bis 40 Gewichtsprozent der Gesamtfeststoffe vorliegen. Verwendbare Bereiche der Gemischzusammensetzungen werden durch Mischbarkeit der fluorinierten und nicht-fluorinierten Fluids, die durch den Fluorgehalt von dem fluorinierten Fluid, Viskositäten der beiden Fluids und die Temperatur gesteuert werden, bestimmt werden. Die Mischbarkeit kann weiter durch Einbau von kompatibilisierenden Gruppen in die fluorinierte Fluidpolymerkette verstärkt werden.
In Ausführungsformen hat das fluorinierte Silikon-Ablösemittel eine Viskosität von 75 bis 1 500 cS oder von 200 bis 1 000 cS.
Beispiele für funktionelle Ablösemittel, die in Kombination mit dem Fluorsilikon-Ablösemittel verwendet werden können, schließen Amino-funktionelle, Mercapto-funktionelle, Hydrid-funktionelle, Carboxy-funktionelle, Hydroxy-funktionelle, Chlor-funktionelle und dergleichen funktionelle Ablösemittel ein.
Das Fluorsilikon-Ablösemittel kann als ein Copolymer mit einem funktionellen Ablösemittelöl über Copolymerisation der funktionellen Silanmonomere oder cyclischen Stoffe mit Fluor enthaltenden Silanmonomeren oder cyclischen Stoffen hergestellt werden. Ein Beispiel für ein Copolymer wird durch Formel IV gezeigt:
Für den Fall eines Copolymers mit fluorinierten und Amino-Seitengruppen liegen die Amino-funktionellen Gruppen mit einem Anteil von z/(x + y + z) vor, der im Bereich von 0,01 Prozent bis 0,20 Prozent oder von 0,03 Prozent bis 0,10 Prozent liegt. Die Fluor-funktionellen Gruppen können mit einem Anteil von x/(x + y + z) vorliegen, der im Bereich von 0,1 Prozent bis 100 Prozent oder von 0,5 Prozent bis 10 Prozent liegt.
Ein Gemisch von 1 bis 100 Prozent oder 10 bis 90 Prozent oder von 20 bis 50 Gewichtsprozent an Gesamtfeststoffen von einem Fluorsilikon-Ablösemittel in einem funktionellen Silikonfluid kann verwendet werden, um die Vorteile von beiden einzelnen Fluids zu kombinieren. In Ausführungsformen enthält das Fluorsilikon-Ablösemittel weniger als 6 Prozent fluorinierte seitenständige Gruppen.
Ein funktionelles Öl, wie hierin verwendet, bezieht sich auf ein Ablösemittel mit funktionellen Gruppen, die chemisch mit dem Schmelzfixierelement der äußeren polymeren Schicht oder mit Füllstoffen, die auf der Oberfläche des Schmelzfixierelements vorliegen, um die Oberflächenenergie zu vermindern und bessere Ablösung von Tonerteilchen von der Oberfläche des Schmelzfixierelements bereitstellen, reagieren. Wenn die Oberflächenenergie nicht vermindert ist, werden die Tonerteilchen in der Regel an der Schmelzfixierwalzenoberflä che oder an Füllstoffteilchen auf der Oberfläche der Schmelzfixierwalze anhaften, was Kopiequalitätsdefekte ergeben wird.
Die nachstehenden Beispiele definieren und beschreiben weiterhin Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Sofern nicht anders ausgewiesen, sind alle Teil- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen.
BEISPIELE
Beispiel I
Gemisch von Fluorsilikon mit Amino-funktionellem Polydimethylsiloxan-Ablösemittel
Ein Fluorsilikonfluid mit 2,4 Molprozent seitenständigen Tridecafluoroctylgruppen (d.h. x/(x + y) = 0,024) der Formel:
wurde von Wacker Chemical Corporation, Adrian, Michigan, bereitgestellt. Die Probe wurde als SLM-50330 VH-155 bezeichnet. Die Viskosität des Fluids war 246 cS bei Raumtemperatur. Dieses Fluid wurde mit einem Anteil von 50 Gewichtsprozent mit Amino-funktionellem Polydimethylsiloxan, das 0,09 Molprozent Propylamingruppen enthält, vermischt.
Beispiel II
Testen von Benetzen von Fluorelastomeroberfläche mit Gemisch aus Fluorsilikon und Amino-funktionellen Silikon-Ablösemitteln
Drei Fluids wurden getestet, einschließlich (1) Aminofunktionelles Polydimethylsiloxan, (2) das in Beispiel I beschriebene Fluorsilikonfluid, SLM-50330 VH-155, das Polydimethylsiloxan mit 2,4 Molprozent seitenständigen Tridecafluoroctylgruppen darstellt, -(CH₂)₂(CF₂)₅CF₃, und (3) ein Gemisch von 50 Gewichtsprozent von dem SLM-50330 VH-155 Fluorsilikonfluid mit 50 Gewichtsprozent des Amino-funktionellen Fluids.
Jedes der Fluids wurde auf einem ebenen Film von thermisch gehärtetem VITON^(R) GF getestet. Ein Tropfen, der etwa 10 mg von jedem der Fluids enthält, wurde auf dem VITON^(R) GF angeordnet und die Oberflächen der Tröpfchen wurden bei Umgebungsraumbedingungen über die Zeit verfolgt. 3 zeigt Kurven der Oberflächenbedeckungen gegen die Zeit. Es wird deutlich, dass die Kombination von funktionellem Aminoöl und Fluorsilikonöl signifikantes Ausbreiten zeigt; während sich das Aminofunktionelle Fluid überhaupt nicht ausbreitet. Die Daten zeigen auch, dass ein Gemisch von 50 Prozent des Fluorfluids mit Amino-funktionellem Fluid ein Fluid ergibt, das sich nahezu identisch zu dem reinen Fluorfluid ausbreitet. Diese Ergebnisse zeigen, dass zu einem funktionellen Fluid zugesetztes Fluorsilikon eine signifikante Verstärkung in der Fluorelastomer-Oberflächenbenetzbarkeit, bezogen auf das reine funktionelle Fluid, bereitstellt.

Claims

Ein Schmelzfixierelement umfassend ein Substrat; eine äußere Polymerschicht; und eine Ablösemittelmaterial-Beschichtung auf der äußeren Polymerschicht, wrion die Ablösematerial-Beschichtung umfasst a) ein funktionelles Polydimethylsiloxan-Ablösemittel, welches eine Funktionalität hat ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Aminofunktionalität, einer Mercaptofunktionalität, einer Hydridfunktionalität und einer Carboxyfunktionalität, und b) ein fluoriniertes Silikonablösemittel gemäß der folgenden Formel I:
worin m eine Zahl von 0 bis 25 und n eine Zahl von 1 bis 25 ist; x/(x + y) ist von 0,1 % bis 100%; R₁ und R₂ sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkyl, Arylalkyl, Amino und Alkylaminogruppen; und R₃ ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkyl, Arylalkyl, Polyorganosiloxanketten und eine Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃ worin o eine Zahl von 0 bis 25 und p eine Zahl von 1 bis 25 ist.
Das Schmelzfixierelement gemäß Anspruch 1, worin das fluorinierte Silikonablösemittel in der Beschichtung in einer Menge von 10 bis 90 Gew.-% enthalten ist. 3. Das Schmelzfixierelement gemäß Anspruch 1 oder 2, worin m eine Zahl von 1 bis 10 ist
Das Schmelzfixierelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin n eine Zahl von 2 bis 12 ist.
Das Schmelzfixierelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, worin x/(x + y) von 0,5% bis 10% ist.
Das Schmelzfixierelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Ablösemittel gemäß der folgenden Formel III ist:
worin x/(x + y) 2,4% ist.
Das Schmelzfixierelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die äußere Polymerschicht ein Material umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Silikongummi, Fluorpolymeren, Fluorelastomeren und Polyimiden.
Das Schmelzfixierelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Funktionalität des funktionellen Abläsemittels eine Aminofunktionalität ist.
Das Schmelzfixierelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das fluorinierte Silikonablösemittel eine Viskosität von 75 bis 1500 cS hat.
Eine bildbildende Vorrichtung zur Bildung von Bildern auf einem Aufnahmemedium umfassend: eine ladungszurückhaltende Oberfläche, um ein elektrostatisches latentes Bild darauf zu bilden; eine Entwicklungskomponente, um ein Entwicklungsmaterial auf die ladungszurückhaltende Oberfläche aufzubringen, um das elektrostatische latente Bild zu entwickeln, um ein entwickeltes Bild auf der ladungszurückhaltende Oberfläche zu bilden; eine Übertragungskomponente, um das entwickelte Bild von der ladungszurückhaltenden Oberfläche auf ein Kopiersubstrat zu übertragen; und eine Schmelzfixierkomponente, ohne das übertragene entwickelte Bild auf das Kopiersubstrat zu schmelzen, worin das Schmelzfixierelement umfasst a) ein Substrat; b) eine äußere Polymerschicht; und c) ein Ablösemittelmaterial-Überzug auf der äußeren Polymerschicht, worin das Ablösemittelmaterial umfasst i) ein funktionelles Polydimethylsiloxanablösemittel mit einer Funktionalität ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Aminofunktionailität, einer Mercaptofunktionalität, einer Hydridfunktionalität und einer Carboxyfunktionalität, und ii) ein fluoriniertes Silikonablösemittel gemäß der folgenden Formel I:
worin m eine Zahl von 0 bis 25 und n eine Zahl von 1 bis 25 ist; x/(x + y) ist von 0,1 % bis 100%; R₁ und R₂ sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkyl, Arylalkyl, Amino und Alkylaminogruppen; und R₃ ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkyl, Arylalkyl, einer Polyorganosiloxankette, und einer Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃, worin o eine Zahl von 0 bis 25 und p eine Zahl von 1 bis 25 ist.