DE60211274T2

DE60211274T2 - Zwischenübertragungselement für elektrophotographische Verfahren

Info

Publication number: DE60211274T2
Application number: DE60211274T
Authority: DE
Inventors: Charles Wilson Lakeland Simpson; Leonard Joseph Shafer Stulc
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2022-11-01
Also published as: EP1308797A2; CN1430104A; JP3646802B2; EP1308797B1; US20030087175A1; CN1270217C; JP2003162155A; KR100477677B1; EP1308797A3; DE60211274D1; KR20030036112A; US6887558B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zwischen-Übertragungs-Element, das für die Elektrophotographie geeignet ist.
Bei der Elektrophotographie wird ein Photorezeptor in Form einer Platte, eines Bandes, einer Scheibe, einer Schicht oder einer Trommel, die ein elektrisch isolierendes, photoleitfähiges Element auf einem elektrisch leitfähigen Substrat aufweist, mit einem Bild beaufschlagt, indem man zuerst die Oberfläche des photoleitfähigen Elements einheitlich elektrostatisch lädt und dann die geladene Oberfläche mit einem Licht-Muster belichtet. Die Licht-Belichtung zerstreut selektiv die Ladung in den belichteten Bereichen und bildet dadurch ein Muster aus geladenen und ungeladenen Bereichen, das als „latentes Bild" bezeichnet wird. Eine flüssige oder feste Druckfarbe bzw. Tinte wird dann entweder in den geladenen oder in den ungeladenen Bereichen abgeschieden und so ein Toner-Bild auf der Oberfläche des photoleitfähigen Elements geschaffen.
In einigen elektrophotographischen Bildgebungs-Systemen werden die latenten Bilder eins auf dem anderen in Passgenauigkeit in einem gemeinsamen Bildgebungs-Bereich des Photorezeptors gebildet und entwickelt. Die latenten Bilder können in Mehrfach-Durchgängen des Photoleiters um einen kontinuierlichen Transportweg (d.h. in einem Mehrfach-Durchlauf-System) gebildet und entwickelt werden. Alternativ können die latenten Bilder in einem einzigen Durchlauf des Photoleiters um einen kontinuierlichen Transportweg gebildet und entwickelt werden. Ein Einzel-Durchlauf-System ermöglicht, dass Mehr-Farben-Bilder mit extrem hohen Geschwindigkeiten, relativ zu dem Mehrfach-Durchlauf-System, zusammengesetzt werden. An jeder Farbentwicklungs-Station werden flüssige Farbentwickler auf den Photoleiter aufgebracht, beispielsweise durch elektrisch vorgespannte umlaufende Entwicklerwalzen. Die gefärbten flüssigen Entwickler (bzw. die Druckfarben) bestehen aus kleinen gefärbten Pigment-Teilchen, die in einer isolierenden Flüssigkeit (d.h. einer Trägerflüssigkeit) dispergiert sind. Der Bildgebungs-Prozess kann viele Male auf dem wiederverwendbaren photoleitfähigen Element wiederholt werden.
Das sichtbare Druckfarbenbild, das auf dem Photorezeptor entwickelt wurde, kann auf der Photorezeptor-Oberfläche fixiert werden oder auf eine Oberfläche eines geeigneten Aufnahmemediums wie beispielsweise Blätter von Material, einschließlich (beispielsweise) Papier, Metall, Metall-beschichtete Substrate, Verbundstoffe und dergleichen übertragen werden. In vielen Beispielen wird das sichtbare Druckfarben-Bild zuerst auf ein Zwischen-Übertragungs-Element wie beispielsweise ein Zwischen-Übertragungs-Band oder eine Zwischen-Übertragungs-Trommel übertragen, bevor es auf ein Aufnahme-Medium übertragen wird.
Das Zwischen-Übertragungs-Element sollte eine hohe Trägerfluid-Resistenz aufweisen, so dass es nicht aufquillt oder sich in Trägerfluids löst. Weiter sollte das Träger-Zwischen-Übertragungs-Element eine hohe chemische Haltbarkeit und passende dielektrische Eigenschaften für eine effiziente Übertragung von Bildern haben.
Obwohl es viele unterschiedliche Arten von Zwischen-Übertragungs-Elementen im Stand der Technik gibt, besteht immer ein Bedarf zur Bereitstellung alternativer Elemente oder zur Verbesserung der Beständigkeit gegen Chemikalien und Trägefluid und der Übertragungs-Effizienz des Zwischen-Übertragungs-Elements für verschiedene elektrophotographische Anwendungen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt ein Verfahren und eine Vorrichtung, wie sie in den beigefügten Patentansprüchen beansprucht ist.
Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden offenbar aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung, die anschließend folgt.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Zwischen-Übertragungs-Element für die Übertragung elektrophotographischer Bilder oder Zwischen-Bilder (z.B. Teil-Bilder), das einschließt: (a) ein Substrat; und (b) eine Polymerschicht auf dem Substrat, worin die Polymerschicht ein organisches Titanat und ein Polymer umfasst, das gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Fluorsilicon-Harzen, Silicon-Harzen und einer Kombination daraus. Während des Gebrauchs weist das Zwischen-Übernagungs-Element ein Teil-Bild (z.B. weniger als alle Farben, die das fertige Bild bilden, wie beispielsweise nur 1, 2 oder 3 Farben aus dem normalen Vier-Farben-Bild, das gebildet wird) oder ein vollständiges Bild (z.B. alle drei Farben oder alle vier Farben, abhängig von der Natur des Gesamt-Bildes, das gebildet werden soll) auf der Polymer-Oberfläche getragen auf. Dieses Bild wird getragen, und es wird nicht permanent an die Oberfläche gebunden, so dass das Bild auf eine andere Oberfläche übertragen werden kann, wie beispielsweise die Oberfläche eines permanenten Bild-Aufnahme-Elements (z.B. Papier oder ein spezieller Rezeptor).
Vorteilhafterweise liefern die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Zwischen-Übertragungs-Element mit hoher Haltbarkeit gegenüber Träger-Fluid und chemischen Substanzen. Das bevorzugte Zwischen-Übertragungs-Element umfasst eine Polymerschicht, die aus einer Polymer-Überzugszusammensetzung hergestellt ist, die eine erhöhte Standzeit, eine gute Härtung bei Bedingungen hoher Feuchtigkeit und eine gute Härtung in Dünnschicht-Aufbauten aufweist.
In einem zweiten Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Zwischen-Übertragungs-Elements für die Elektrophotographie, das die folgenden Schritte einschließt: (a) Bereitstellen eins Substrats; (b) Aufbringen einer Polymer-Überzugszusammensetzung auf das Substrat, worin die Polymer-Überzugszusammensetzung ein organisches Titanat, ein Lösungsmittel und ein Polymer umfasst, das gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Fluorsilicon-Harzen, Silicon-Harzen und einer Kombination daraus; (c) Entfernen des Lösungsmittels von der Polymer-Überzugszusammensetzung unter Bildung einer Polymerschicht auf dem Substrat.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird bereitgestellt ein Verfahren zur Verwendung des Zwischen-Übertragungs-Elements für die Elektrophotographie, umfassend das In-Kontakt-Bringen eines elektrophotographischen Bildes mit einer Rezeptor- Oberfläche und das Übertragen des elektrophotographischen Bildes auf den Rezeptor. Dies kann erfolgen mit oder ohne substantiellen Druck und Hitze, je nach Bedarf.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung, und um zu zeigen, wie Ausführungsformen derselben in die Praxis umgesetzt werden können, wird nun beispielhaft Bezug genommen auf die beigefügten Diagramm-Figuren, in denen:
1 eine Diagramm-Veranschaulichung eines Flüssig-Photographie-Prozesses ist;
2 eine Diagramm-Veranschaulichung eines alternativen Flüssig-Elektrophotographie-Prozesses ist;
3 eine Diagramm-Veranschaulichung einer bevorzugten Vorrichtung und eines Verfahrens zur Herstellung eines Mehrfarben-Bildes ist.
Die Flüssig-Elektrophotographie ist eine Technologie, die ein Bild auf Papier oder einem anderen gewünschten aufnehmenden Material produziert oder reproduziert. Die Flüssig-Elektrophotographie macht Gebrauch von Flüssig-Druckfarben, die schwarz sein können oder die aus verschiedenen Farben sein können, und zwar zum Zweck des Aufplattierens eines durchgehenden schwarzen oder gefärbten Materials auf eine Oberfläche in einer gut gesteuerten und bildhaften Weise unter Schaffung der gewünschten Drucke. In einigen Fällen sind Flüssig-Druckfarben, wie sie in der Elektrophotographie verwendet werden, im wesentlichen transparent oder durchscheinend für Strahlung, die bei der Wellenlänge der Vorrichtung zur Bildung eines latenten Bildes emittiert wird, so dass mehrere Bild-Ebenen übereinander gelegt werden können, um so ein Mehrfarben-Bild zu produzieren, das aus einer Vielzahl von Bild-Ebenen aufgebaut ist, wobei jede Bild-Ebene mit einer flüssigen Druckfarbe einer speziellen Farbe aufgebaut ist. Die Transparenz ist erwünscht, um ein Durchlassen von Wellenlängen durch früher abgeschiedene Bilder zu ermöglichen und so eine Ladungsdifferenzierung durch aufeinander folgende Belichtungen mit Strahlung aus der ein latentes Bild erzeugenden Vorrichtung zu ermöglichen. Typischerweise ist ein gefärbtes Bild aufgebaut aus vier Bild-Ebenen.
Die ersten drei Ebenen werden aufgebaut mit einer flüssigen Druckfarbe in jeder der drei subtraktiven Primär-Druckfarben, nämlich Gelb, Cyan und Magenta. Die vierte Bild-Ebene macht Gebrauch von schwarzer Druckfarbe, die nicht für Strahlung transparent zu sein braucht, die bei der Wellenlänge der Vorrichtung zum Erzeugen eines latenten Bildes emittiert wird.
Der typische Prozess, der in die Flüssig-Elektrophotographie involviert ist, kann in Bezug auf eine einzelne Farbe durch Bezugnahme auf 1 veranschaulicht werden. Ein lichtempfindlicher Photorezeptor 10 ist auf oder nahe der Oberfläche eines mechanischen Trägers wie beispielsweise einer Trommel 12 angeordnet. Der Photorezeptor 10 kann in Form eines Bandes oder einer Schleife vorliegen, die auf der Außenfläche der Trommel aufgezogen ist. Der mechanische Träger kann natürlich ein Band oder ein anderes bewegbares Träger-Objekt sein. Die Trommel 12 läuft in Uhrzeiger-Richtung von 1 um und bewegt einen gegebenen Ort des Photorezeptors 10 entlang verschiedener stationärer Komponenten, die einen Betriebsvorgang in Relation zu dem Photorezeptor 10 oder einem auf der Trommel 12 gebildeten Bild ausführen.
Natürlich könnten andere mechanische Anordnungen verwendet werden, die eine relative Bewegung zwischen einem gegebenen Ort auf der Oberfläche des Photorezeptors 10 und verschiedenen Komponenten sicherstellen, die auf oder in Beziehung zu dem Photorezeptor 10 arbeiten. Beispielsweise könnte ein Photorezeptor 10 stationär sein, während sich die verschiedenen Komponenten entlang dem Photorezeptor 10 bewegen oder eine gewisse Kombination von Bewegung zwischen dem Photorezeptor 10 einerseits und den verschiedenen Komponenten andererseits könnte erleichtert werden. Alternativ kann durch einen Spiegel reflektierte Strahlung oder fokussierte parallel gerichtete Strahlung (z.B. Laser) verwendet werden, um einen Abtastvorgang über eine stationäre Photorezeptor-Oberfläche durchzuführen. Es ist nur wichtig, dass es eine relative Bewegung zwischen dem Photorezeptor 10 oder der Lichtstrahlung emittierenden Quelle und den anderen Komponenten gibt. Da sich die vorliegende Beschreibung auf einen Photorezeptor 10 bezieht, der in einer bestimmten Position ist oder eine bestimmte Position passiert, ist es zu erkennen und zu verstehen, dass das, worauf Bezug genommen wird, ein spezieller Punkt oder Ort auf dem Photorezeptor 10 ist, der eine bestimmte Position hat oder eine bestimmte Position relativ zu den Komponenten passiert, die an dem Photorezeptor 10 arbeiten.
Wenn – wie in 1 gezeigt – die Trommel 12 umläuft, bewegt sich der Photorezeptor 10 vorbei an einer Auslösch-Lampe 14. Wenn der Photorezeptor 10 unter der Auslösch-Lampe 14 hindurch läuft, trifft Strahlung 16 von der Auslöschlampe 14 auf die Oberfläche des Photorezeptors 10 auf und bewirkt, dass irgendwelche Rest-Ladung, die auf der Oberfläche des Photorezeptors 10 zurückgeblieben ist, „abgelassen" wird. Damit ist die Oberflächen-Ladungsverteilung der Oberfläche des Photorezeptors 10, wenn er aus dem Bereich der Auslöschlampe 14 austritt, ganz einheitlich und nahe 0, abhängig von dem Photorezeptor.
Wenn die Trommel 12 weiter umläuft und der Photorezeptor 10 als nächstes unter der Lade-Vorrichtung 18 hindurch läuft, wie beispielsweise einer Corona-Walze, wird eine einheitlich positive oder negative Ladung auf die Oberfläche des Photorezeptors 10 aufgebracht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ladevorrichtung 18 eine positive DC-Corona-Ladevorrichtung, und die Oberfläche des Photorezeptors 10 wird einheitlich auf einen Wert um 600 bis 1.000 Volt herum geladen, abhängig von der spezifischen Kapazität des Photorezeptors, während das elektrisch leitfähige Substrat des Photorezeptors geerdet oder auf eine weniger positive oder sogar negative Ladung eingesteuert wird. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Lade-Vorrichtung 18 eine negative DC-Corona-Ladevorrichtung, und die Oberfläche des Photorezeptors 10 wird einheitlich auf einen Wert um –600 bis –1.000 Volt geladen, abhängig von der spezifischen Kapazität des Photorezeptors, während das elektrisch leitfähige Substrat des Photorezeptors geerdet oder auf eine weniger negative oder sogar positive Spannung eingesteuert wird. Dies bereitet die Oberfläche des Photorezeptors 10 für eine bildweise Belichtung mit Strahlung durch eine Laser-Abtastvorrichtung 20 vor, wenn die Trommel 12 weiter umläuft. Wo immer Strahlung von einer Laser-Abtastvorrichtung 20 auf die Oberfläche des Photorezeptors 10 auftrifft, wird die Oberflächenladung des Photorezeptors 10 signifikant reduziert, während Bereiche auf der Oberfläche des Photorezeptors 10, die keine Strahlung aufnehmen, nicht merklich entladen werden. Bereiche der Oberfläche des Photorezeptors 10, die eine gewisse Menge Strahlung aufnehmen, werden zu einem Grad entladen, der der Menge der aufgenommenen Strahlung entspricht. Dies führt dazu, dass die Oberfläche des Photorezeptors 10 eine Oberflächen-Ladungsverteilung aufweist, die proportional der gewünschten Bild-Information ist, die durch die Laser-Abtastvorrichtung 20 mitgeteilt wurde, wenn die Oberfläche des Photorezeptors 10 von dem Bereich unter der Laser-Abtastvorrichtung 20 austritt.
Wenn die Trommel 12 weiter umläuft, passiert die Oberfläche des Photorezeptors 10 eine Flüssig-Druckfarben-Entwickler-Station 22. Die Arbeitsweise der Flüssig-Druckfarben-Entwickler-Station 22 kann einfacher verstanden werden bei Bezugnahme auf 2. Flüssige Druckfarbe 24 wird auf die Oberfläche des bildweise geladenen Photorezeptors 10 in Gegenwart eines positiven oder negativen elektrischen Feldes aufgebracht, das eingestellt wurde durch Anordnen der Entwickler-Walze 26 nahe der Oberfläche des Photorezeptors 10 und Anlegen einer Vorspannung an die Entwicklerwalze 26. Flüssige Druckfarbe 24 besteht aus positiv oder negativ geladenen „festen", jedoch nicht notwendigerweise opaken Druckfarben-Teilchen der gewünschten Farbe für diesen Abschnitt des gerade gedruckten Bildes. Das „feste" Material in der Druckfarbe wandert unter der Kraft des eingestellten elektrischen Feldes auf die Oberfläche des Photorezeptors 10 in Bereichen 28, in denen die Oberflächenspannung geringer ist als die aufgebrachte Vorspannung der Entwicklerwalze 26, und legt sich auf diese Oberfläche auf. Das „feste" Material der Druckfarbe wandert zu der Entwicklerwalze in Bereichen 30, in denen die Oberflächenspannung des Photorezeptors 10 größer ist als die Vorspannung der Entwicklerwalze 26, und wird auf diese Stelle aufgebracht. Ein Überschuss an flüssiger Druckfarbe, der nicht ausreichend entweder auf die Oberfläche des Photorezeptors 10 oder auf die Entwicklerwalze 26 aufgebracht wurde, wird entfernt.
Die Druckfarbe kann getrocknet werden, wenn dies erforderlich ist, und zwar mittels eines Trocknungsmechanismus 32, der einschließen kann eine Trockenwalze, ein Trockenband, eine Vakuumbox, eine Heizquelle wie beispielsweise erhitzte Walzen, Öfen und Heizlampen oder mittels einer Härtungsstation. Der Trocknungsmechanismus 32 überführt im wesentlichen flüssige Druckfarbe 24 in einen im wesentlichen trockenen Druckfarben-Film. Der Überschuss an flüssiger Druckfarbe 24 kehrt dann zu der Flüssigdruckfarben-Entwickler-Station 22 zur Verwendung in einem nachfolgenden Verfahrensschritt zurück. Der „feste" Abschnitt 28 (Druckfarben-Film) aus flüssiger Druckfarbe 24, die auf die Oberfläche des Photorezeptors 10 aufgebracht wurde, passt genau zu der vorhergehenden, bildweisen Ladungsverteilung, die vorher auf die Oberfläche des Photorezeptors 10 durch die Laser-Abtastvorrichtung 20 aufgebracht wurde, und er ist damit eine bildweise Wiedergabe des gewünschten Bildes, das gedruckt werden soll.
Es wird nun erneut auf 1 Bezug genommen. Ein Druckfarben-Film 28 von flüssiger Druckfarbe 24 wird weiter durch einen Trocknungsmechanismus 34 getrocknet. Der Trocknungsmechanismus 34 kann ein passiver sein, kann Gebrauch machen von aktiven Gebläsen oder kann andere aktive Vorrichtungen wie beispielsweise Walzen oder Bänder einschließen, die mit absorbierenden Materialien beschichtet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Trocknungsmechanismus 34 ein Trocken-Element, das ein Substrat umfasst, das mit einer absorbierenden Schicht überzogen ist, die wenigstens ein absorbierendes Material aufweist. Das Trocken-Element kann in Form einer Platte, einer Scheibe, einer Trommel, eines mit einer Naht versehenen oder eines nahtlosen Bandes, einer Walze oder einer dünnen Schicht um eine Trommel vorliegen.
Das Substrat des Trocken-Elements kann opak oder im wesentlichen transparent sein. Das Substrat kann irgendwelche geeigneten Komponenten umfassen, die die gewünschten Eigenschaften ergeben. Nicht beschränkende Beispiele geeigneter Materialien für das Substrat sind Polyester wie beispielsweise Polyethylenterephthalat und Polyethylennaphthalat, Polyamid, Polysulfon, Polyamid, Polycarbonat, Vinyl-Harze wie beispielsweise Polyvinylfluorid und Polystyrol und dergleichen. Spezielle Beispiele von tragenden Substraten schließen ein: Polyethersulfon (Stabar^® S-100, im Handel erhältlich von der Firma ICI), Polyvinylfluorid (Tedlar^®, im Handel erhältlich von der Firma E.I. DuPont de Nemours & Company), Polybisphenol-A-polycarbonat (Marcrofol^®, im Handel erhältlich von Firma Mobay Chemical Company) und amorphes Polyethylen terenaphthalat (Melinar^®, im Handel erhältlich von der Firma ICI Americas Inc. und DuPont A und DuPont 442 im Handel erhältlich von der Firma E. I. DuPont de Nemours & Company).
Die gewünschte Dicke des Substrats hängt ab von einer Anzahl von Faktoren einschließlich wirtschaftlichen Betrachtungen. Das Substrat ist typischerweise zwischen 10 Mikron und 1.000 Mikron dick, vorzugsweise zwischen 25 Mikron und 250 Mikron dick. Wenn das Trocknungs-Element in einem elektrophotographischen Flüssig-Bildgebungs-Element verwendet wird, sollte die Dicke des Substrats in der Weise gewählt werden, dass irgendwelche nachteiligen Auswirkungen auf die End-Vorrichtung vermieden werden. Das Substrat sollte nicht so dünn sein, dass es reißt und/oder schlechte charakteristische Haltbarkeitseigenschaften zeigt. Das Substrat sollte in gleicher Weise nicht so dick sein, dass es Anlass zu frühen Problemen während des Zyklus, einer geringeren Flexibilität und höheren Kosten für nicht notwendiges Material gibt.
Das absorbierende Material in der absorbierenden Schicht sollte mechanisch haltbar sein und eine hohe Affinität zu den Trägerfluids, z.B. zu Kohlenwasserstoffen, in den flüssigen Druckfarben haben. Nicht-beschränkende Beispiele geeigneter absorbierender Materialien sind Silicone oder Polysiloxane, Fluorsilicone, Polyethylen, Polypropylen oder eine Kombination daraus. Vorzugsweise ist das absorbierende polymere Material gewählt aus der Gruppe, die besteht aus Siliconen und Fluorsiliconen. „Silicon(e)" ist ein Begriff, der in der chemischen Technik gut verstanden wird und sich bezieht auf Polyorganosiloxane wie beispielsweise Polydialkylsiloxan, Polydiarylsiloxan und Polyalkylarylsiloxan oder irgendeine Kombination daraus. Beispiele schließen weiter ein: Polymere, die andere Dialkylpolysiloxan-Einheiten aufweisen (z.B. diejenigen, die abgeleitet sind von Hexamethyldisiloxan, Tetramethyldisiloxan, Octamethyltrisiloxan, Hexamethyltrisiloxan, Heptamethyltrisiloxan, Decamethyltetrasiloxan, Trifluorpropylheptamethyltrisiloxan oder Dietyhltetramethyldisiloxan), lineares oder zyklisches Dialkylpolysiloxan (z.B. Hexamethylcyclotrisiloxan, Octamethylcyclotetrasiloxan, Tetramethylcyclotetrasiloxan oder Tetra-(trifluorpropyl-)tetramethylcyclotetrasiloxan, usw.). Der Begriff „Fluorsilicon" bedeutet Polymere, die gebildet werden durch Ersetzen we nigstens eines Wasserstoff-Atoms in den Alkyl- oder Aryl-Gruppen eines Silicons durch ein Fluor-Atom, vorzugsweise Bereitstellen wenigstens einer Alkyl- oder Aryl-Gruppe, in der wenigstens zwei Drittel der Wasserstoff-Atome durch Fluor-Atome ersetzt sind, noch mehr bevorzugt mit wenigstens einer Perfluoralkyl- oder Perfluoraryl-Einheit (z.B. einer terminale Trifluormethyl-Gruppe oder Pentafluorphenyl-Gruppe). Verschiedene Hintergrund-Literatur über Polysiloxane und Fluorpolymere findet sich in den US-Patenten Nrn. 6,204,329, 6,451,863, 6,403,074, 6,316,112, 6,300,025, 6,296,985, 6,258,506, 6,204,329 und 6,193,961.
Die absorbierende Schicht sollte nicht zu dünn sein, so dass sie eine beschränkende Absorptions-Kapazität aufweist. Die absorbierende Schicht sollte in gleicher Weise nicht so dick sein, dass dies Anlass zu Reißen, Delaminieren von dem in Form eines nahtlosen Bandes vorliegenden Substrat oder höheren Kosten für nicht notwendiges Material gibt. Allgemein ist die Dicke der absorbierenden Schicht größer als 25 Mikron, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 1.000 Mikron, noch mehr bevorzugt im Bereich von 25 bis 250 Mikron.
Wahlfreie herkömmliche Zusatzstoffe wie beispielsweise Haftungsförderer, oberflächenaktive Mittel (Tenside), Füllstoffe, expandierbare Teilchen, Haftverbesserer, Silane, Photoinitiatoren, Fasern, Gleitmittel, Benetzungsmittel, Pigmente, Farbstoffe, Weichmacher, Trennmittel, Suspendiermittel, vernetzende Mittel, Katalysatoren und Härtungsmittel können in die absorbierende Schicht eingeschlossen werden.
Die bevorzugten absorbierenden Materialien sind vernetzte Silicone und vernetzte Fluorsilicone. Das Vernetzen der Silicone und Fluorsilicone kann durchgeführt werden nach irgendeinem aus einer Vielzahl von Verfahren einschließlich Reaktionen unter Beteiligung freier Radikale, Kondensationsreaktionen, Hydrosilylierungs-Additions-Reaktionen, Hydrosilan-/Silanol-Reaktionen und photoinitiierten Reaktionen, die sich auf die Aktivierung einer Zwischenstufe zum Induzieren eines anschließenden Vernetzens verlassen. Fluorsilicone sind im Stand der Technik bekannt, wie wiedergegeben wird durch das US-Patent Nr. 5,576,818, das offenbart: Eine Zwischen-Toner- Übertragungskomponente, die einschließt: (a) ein elektrisch leitfähiges Substrat; (b) eine anpassbare und elektrisch widerstandsfähige Schicht, die aus einem ersten Polymer-Material besteht; und (c) eine Toner-Freisetzungs-Schicht, die aus einem zweiten Polymer-Material besteht, das gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus einem Fluorsilicon und einem im wesentlichen einheitlichen integralen, sich gegenseitig durchdringenden Netzwerk aus einer Hybrid-Zusammensetzung eines Fluor-Elastomers und eines Polyorganosiloxans, worin die widerstandsfähige Schicht angeordnet ist zwischen dem Substrat und der Trennschicht. Das US-Patent Nr. 6,037,092 offenbart ein Fixierelement, das ein Substrat und wenigstens eine darüber angeordnete Schicht umfasst, wobei die Schicht ein vernetztes Produkt aus einer flüssigen Zusammensetzung umfasst, die umfasst: (a) ein Fluorsilicon; (b) ein Vernetzungsmittel; und (c) ein Thermo-Stabilisierungsmittel, das ein Reaktionsprodukt umfasst aus (i) einem zyklischen, mit ungesättigten Alkyl-Gruppen substituierten Polyorganosiloxan; (ii) einem linearen, mit ungesättigten Alkyl-Gruppen substituierten Polyorganosiloxan; und (iii) einer Metallacetylacetonat- oder Metalloxalat-Verbindung. Diese Patente werden durch die In-Bezugnahme hinsichtlich ihrer Offenbarung von Fluorsilicon-Polymeren in die Offenbarung der vorliegenden Beschreibung übernommen. Andere Patente, die im Hinblick auf ihre Offenbarung von Fluorsilicon-Polymeren durch die In-Bezugnahme in die Offenbarung der vorliegenden Beschreibung übernommen werden, sind das US-Patent Nr. 6,434,355.
Vorzugsweise ist das Vernetzungsmittel zugegen in einer Menge größer als etwa 0 bis etwa 20 Gew.-%, beispielsweise 0,1 bis etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 15 Gew.-% und noch mehr bevorzugt etwa 8 bis etwa 12 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der absorbierenden Schicht.
Im Handel erhältliche Beispiele eines Vernetzungsmittels schließen die Produkte ein, die im Handel erhältlich sind unter den Handelsbezeichnungen SYL-OFF^® 7048 und 7678 (von der Firma Dow Corning, Midland, MI); SYLGARD^® 186 (von der Firma Dow Corning, Midland, MI); NM203, PS 122.5 und PS 123 (von der Firma Huls Ame rica Inc.), DC7048 (Firma Dow Corning Corp.), F-9W-9 (Firma Shin Etsu Chemical Co., Ltd.) und VXL (O Si Specialties).
Die oben angegebenen Komponenten setzt man vorzugsweise in Gegenwart eines Katalysators um, der in der Lage ist, eine Additions-Vernetzungsreaktion der oben angegebenen Komponenten unter Bildung einer Freisetz-Beschichtungs-Zusammensetzung zu katalysieren. Geeignete Katalysatoren schließen die Übergangs-Metall-Katalysatoren ein, die für eine Hydrosilylierungsreaktion beschrieben sind in der Druckschrift „The Chemistry of Organic Silicone Compounds, Ojima, S. Patai, J. Rappaport (Hrsg.), John Wiley and Sons, New York 1989". Derartige Katalysatoren können entweder durch Hitze oder durch Strahlung aktiviert werden. Beispiele schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf Alken-Komplexe von Pt(II), Phosphin-Komplexe von Pt(I) und Pt(0), sowie organische Komplexe von Rh(I). Katalysatoren auf Chloroplatinsäure-Basis sind die bevorzugten Katalysatoren. Inhibitoren können in einer Menge zugesetzt werden, wie sie erforderlich oder erwünscht ist, um die Standzeit auszudehnen und die Reaktionszeit zu steuern. Im Handel erhältliche Hydrosilylierungs-Katalysatoren auf der Basis von Chloroplatinsäure schließen diejenigen ein, die erhältlich sind unter den Handelsbezeichnungen PC 075, PC 085 (Firma Huls America, Inc.), Syl-Off^® 7127, Syl-Off^® 7057, Syl-Off^® 4000 (alle von der Firma Dow Corning Corp.), SL 6010-D1 (General Electric), VCAT-RT, VCA7-ET (O Si Specialties) und PL-4 und PL-8 (Firma Shin Etsu Chemical Co. Ltd.).
Andere Vernetzungs-Reaktionen können ebenfalls angewendet werden, um das vernetzte Silicon-Polymer mit einer bimodalen Verteilung von Kettenlängen zwischen den Vernetzungen zu bilden. Vernetzungs-Reaktionen, die angewendet wurden, schließen Reaktionen unter Beteiligung freier Radikale, Kondensations-Reaktionen, Hydrosilylierungs-Additions-Reaktionen und Hydrosilan-Silanol-Reaktionen ein. Ein Vernetzen kann auch resultieren aus photoinitiierten Reaktionen, die sich auf die Aktivierung einer Zwischenstufe unter Induzieren eines anschließenden Vernetzens verlassen.
Durch Peroxid induzierte Reaktionen unter Beteiligung freier Radikale, die auf der Verfügbarkeit von C-H-Bindungen aufbauen, die in den Methyl-Seitengruppen zugegen sind, liefern eine nicht-spezifische Vernetzungsstruktur, die nicht zu der gewünschten Netzwerkstruktur führt. Jedoch könnte die Verwendung von Siloxanen, die Vinyl-Gruppen enthalten, mit Vinyl-spezifischen Peroxiden die gewünschte Struktur liefern, vorausgesetzt, man wählt die Ausgangsmaterialien passend aus. Reaktionen unter Beteiligung freier Radikale können auch durch UV-Licht oder andere Quellen von Strahlung mit hoher Energie aktiviert werden, z.B. Elektronenstrahlen.
Die Kondensations-Reaktion kann zwischen komplementären Gruppen stattfinden, die an das Siloxan-Grundgerüst gebunden sind. Es wurden Isocyanat, Epoxy-Verbindungen oder Carbonsäuren, die mit funktionellen Amin- oder Hydroxy-Gruppen kondensieren, zum Vernetzen von Siloxanen verwendet. Noch verbreiteter baut die Kondensations-Reaktion auf dem Vermögen einiger organischer Gruppen auf, die an Stickstoff gebunden sind, mit Wasser zu reagieren, wodurch Silanol-Gruppen bereitgestellt werden, die weiter entweder mit dem Ausgangsmaterial oder einer anderen Silanol-Gruppe reagieren und so eine Vernetzung produzieren. Es ist bekannt, dass viele Gruppen, die an Silicium gebunden sind, leicht hydrolysierbar sind und so Silanol-Gruppen erzeugen. Insbesondere ist es von Alkoxy-Gruppen, Acyloxy-Gruppen und Oxim-Gruppen bekannt, dass sie diese Reaktion eingehen. In Abwesenheit von Feuchtigkeit reagieren diese Gruppen nicht und garantieren damit eine ausreichende Arbeits-Lebensdauer, relativ zu ungeschützten Silanol-Gruppen. Bei Kontakt mit Feuchtigkeit hydrolysieren diese Gruppen spontan und kondensieren. Diese Systeme können – sofern nötig – katalysiert werden. Eine Untergruppe derartiger Systeme ist die der tri- oder tetrafunktionellen Silane, die drei oder vier hydrolysierbare Gruppen enthalten.
Hydrosilan-Gruppen können in ähnlicher Weise reagieren, wie dies für die Kondensations-Reaktion beschrieben ist. Sie können direkt mit SiOH-Gruppen reagieren oder können erst in einer OH-Gruppe durch Reaktion mit Wasser umgewandelt werden, bevor sie mit einer zweiten SiOH-Einheit kondensieren. Die Reaktion kann entweder durch Kondensations- oder Hydrosilylierungs-Katalysatoren katalysiert werden.
Die Hydrosilylierungs-Additions-Reaktion baut auf dem Vermögen der Hydrosilan-Bindung auf, sich an eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung in Gegenwart eines Edelmetall-Katalysators zu addieren. Solche Reaktionen werden in weitem Umfang in der Synthese von organo-funktionellen Siloxanen und zur Herstellung von Trenn-Überzugspapieren für druckempfindliche Kleber verwendet.
Wohlbekannte photoinitiierte Reaktionen können dafür angepasst werden, Siloxane zu vernetzen. Organo-funktionelle Gruppen wie beispielsweise Cinnamate, Acrylate, Epoxy-Verbindungen usw. können an das Siloxan-Grundgerüst gebunden werden. Weiter können die Photoinitiatoren auf das Siloxan-Grundgerüst aus Gründen einer verbesserten Löslichkeit aufgepfropft werden. Andere Beispiele dieser Art chemischer Reaktionen schließen ein: die Addition eines Thiols an eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung (typischerweise ist als Initiator ein aromatisches Keton erforderlich), eine Hydrosilan-en-Addition (das freie Radikale einschließende Äquivalent der Hydrosilylierungs-Reaktion), eine Acrylat-Polymerisation (kann auch durch einen Elektronenstrahl aktiviert sein) und durch Strahlung induzierte kationische Polymerisation von Epoxiden, Vinylethern und anderen funktionellen Verbindungen.
Andere nützliche Additive für die Absorbent-Schicht sind expandierbare Teilchen, und zwar sowohl durch Treibmittel expandierbare als auch nicht durch Treibmittel expandierbare. Nicht-beschränkende Beispiele expandierbarer Teilchen sind Expancel^TM-Mikrokügelchen (im Handel erhalten von der Firma Expancel, Inc., Duluth, GA), expandierbare Polystyrol-Kugeln (im Handel erhalten von der Firma StyroChem International, Fort Worth, TX), Teilchen der Matsumoto-Microsphere^TM F-Reihe (im Handel erhalten von der Firma Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd., Osaka, Japan), Dualite^TM M6050AE (im Handel erhältlich von der Firma Sovereign Specialty Chemicals, Akron, Ohio). Die bevorzugten expandierbaren Teilchen sind Expancel^TM Mikrokügelchen und Matsumoto-Microsphere^TM-Mikrokügelchen der F-Reihe.
Expancel^TM-Mikrokügelchen sind kleine kugelförmige Kunststoff-Teilchen. Die Mikrokügelchen bestehen aus einer Polymer-Schale, die ein Gas einkapselt. Wenn das Gas innerhalb der Schale erhitzt wird, erhöht es seinen Druck, und die thermoplastische Schale erweicht sich, was zu einer dramatischen Steigerung des Volumens der Mikrokügelchen führt. Wenn sie vollständig expandiert sind, kann das Volumen der Mikrokügelchen auf einen Wert bis zu mehr als dem 40-Fachen des Werts der ursprünglichen Dimensionen ansteigen. Der Produktbereich schließt sowohl nicht-expandierte als auch expandierte Mikrokügelchen ein. Nicht-expandierte Mikrokügelchen werden verwendet als Treibmittel in vielen Bereichen wie beispielsweise Druckfarben, Papier, Textilien, Polyurethane, PVC-Kunststoffe und weitere. Die expandierten Mikrokügelchen werden als Stoff geringen Gewichts in verschiedenen Anwendungen verwendet.
Matsumoto-Microsphere^TM-Mikrokügelchen der F-Reihe sind thermisch expandierbare Mikrokügelchen mit einem Durchmesser von 10 bis 30 Mikron, die hergestellt werden durch Einkapseln von Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Siedepunkt mit einer Wandung aus Copolymeren von Vinylidenchlorid, Acrylnitril und dergleichen durch in-situ-Polymerisation. Sie werden mit verschiedenen Harzen gemischt und zu einer Schicht ausgebildet, die getrennte Poren enthält, und zwar bei niedriger Temperatur für eine kurze Zeit durch die Schritte des Beschichtens, Imprägnierens oder Knetens.
Die expandierbaren Teilchen können mit Absorbent-Materialien mittels einer Vielzahl herkömmlicher Mischtechniken gemischt werden, einschließlich Hand-Rühren, Propeller-Mischen, Mischen in einem Cowles-Mischer und Mischen bei hoher Scherkraft, Walzenmischen, Homogenisieren und Mikrofluidisierung. Das Gewichtsverhältnis expandierbarer Teilchen zu absorbierenden Materialien liegt im Bereich von 0,5 bis 25%. Vorzugsweise ist das Gewichts-Verhältnis zwischen 4 und 10%.
Der existierende Verfahrensschritt des Absorbierens oder „Trocknens" besteht aus einem Absorbieren des Überschusses an Träger-Fluid von der Bildfläche, nachdem das Bild auf den Photorezeptor aufgebracht und bevor das Bild auf das Aufnahmemedium übertragen wurde, und zwar mittels einer absorbierenden Polymer-Schicht, die auf eine Walze, ein Band, eine Scheibe oder eine Platte beschichtungsmäßig aufgetragen wurde. Andere Verfahren der Entfernung von Träger-Fluid schließen ein: Das Trocknen des Bildes von der Rückseite des Bildes unter Verwendung von Vakuum-Unterstützung durch eine semipermeable Membran, das thermische Trocknen des aufnehmenden Mediums, nachdem das Bild übertragen wurde, das Absorbieren eines Überschusses von Träger-Fluid durch das Trocknungs-Element von einem nicht-absorbierenden Zwischen-Übertragungs-Band, nachdem das Bild auf das Aufnahme-Medium übertragen wurde; und das thermische Verdampfen des Überschusses an Träger-Fluid von einem absorbierenden Übertragungsband und/oder von dem Bild in die umgebende Umgebung.
Die Regeneration oder das „Erneuern" des Trocknungs-Elements ist erwünscht, da eine Absorption des Träger-Fluids durch das Trocknungs-Element wiederholt werden kann, nachdem das Träger-Fluid absorbiert wurde und der Bildgebungs-Zyklus abgeschlossen wurde. Eine Regeneration wird üblicherweise erleichtert durch Hitze, Druck oder Vakuum oder eine Kombination daraus. Nachdem eine Regenerierung abgeschlossen ist, ist das Trocknungs-Element in der Lage, mehr Träger-Fluid zu absorbieren, da das Trocknungs-Element mit dem Träger-Fluid ungesättigt zurückbleibt. Der existierende Prozess besteht aus einer thermischen Regenerierung und wird als solcher in der vorliegenden Erfindung angewendet. In einigen Systemen erzeugt eine Regeneration nach einer Anzahl von Zyklen oder wenn eine besondere Konzentration von Träger-Lösungsmittel dem Element erreicht ist. In anderen Systemen erfolgt eine Regeneration nach jedem Druck-Zyklus.
Der Abschnitt des Druckfarben-Films 28 der flüssigen Druckfarbe 24, der für das gewünschte, zu druckende Bild steht, wird dann entweder direkt das aufnehmende Medium 36, das zu bedrucken ist, übertragen oder wird – vorzugsweise und wie in 1 veranschaulicht – indirekt auf dem Weg über ein Zwischen-Übertragungs-Element 38 und eine Übertragungswalze 40 übertragen.
Das Zwischen-Übertragungs-Element umfasst ein Substrat und wenigstens eine Polymer-Schicht. Das Zwischen-Übertragungs-Element kann von irgendeiner geeigneten Größe und Form sein, beispielsweise ein Film, eine Schicht bzw. Folie, ein Gewebe, ein Zylinder, eine Trommel, ein endloses Band, ein endloser Möbius-Streifen, eine Scheibe und dergleichen. Die bevorzugten Formen des Zwischen-Übertragungs-Elements sind ein endloses Band, eine Trommel und ein Zylinder. Wenn das Zwischen-Übertragungs-Element in Form eines endlosen Bandes vorliegt, hat das Zwischen-Übertragungs-Element typischerweise eine Dicke im Bereich von etwa 25 bis 3.175 Mikron, vorzugsweise von 75 bis 750 Mikron.
Das Substrat kann aus irgendwelchen Materialien gebildet sein. Nicht-beschränkende Beispiele geeigneter Materialien für das Substrat schließen ein: Leitfähige Metalle wie beispielsweise Aluminium, Stahl, Messing, Kupfer, Nickel, Zink, Chrom, nicht-rostender Stahl, halb-transparentes Aluminium, Stahl, Cadmium, Silber, Gold, Indium, Zinn und dergleichen; Metalloxide wie beispielsweise Zinnoxid, Indium-Zinnoxid und andere; Kautschuke wie beispielsweise Neopren-Kautschuk, Urethan-Kautschuk, leitfähige Urethan-Butyl-Kautschuke und natürlicher Kautschuk; ein Viton^®-Schwamm-Material, ein Nitril-Schwamm-Material (NBR); thermoplastische Materialien wie beispielsweise ein Polyimid, einen Polyester und ein Polycarbonat; und eine Kombination daraus. Polymere, die vernetzt sind, ohne dass sie brüchig gemacht werden, sind ebenfalls akzeptabel. Gegebenenfalls kann das Substrat leitfähige oder dielektrische Füllstoffe wie beispielsweise Kohlenstoff-Teilchen, Titandioxid, Bariumtitanat und andere geeignete Füllstoffe umfassen.
Die Polymer-Schicht auf dem Zwischen-Übertragungs-Element umfasst wenigstens ein Polymer. Nicht-beschränkende Beispiele geeigneter Polymere für die Polymer-Schicht schließen ein: Polyethylen, Polyester, Polyurethane, Silicone, Fluorelastomere und Fluorsilicone. Die bevorzugten Polymere für die Polymer-Schicht sind Fluorsilicone, wie beispielsweise das Produkt 94-003 (im Handel erhältlich von der Firma Dow Corning, Midland, MI) und das Produkt FRV 1106 (im Handel erhältlich von der Firma GE Silicones, Waterford, NY) und Silicone wie beispielsweise Silastic^TM 732 Adhesive Sealant (im Handel erhältlich von der Firma Dow Corning, Midland, MI), RTV 106 (im Handel erhältlich von der Firma GE Silicones, Waterford, NY). Die Polymer-Schicht hat typischerweise eine Dicke, die im Bereich von 5 bis 50 Mikron liegt, vorzugsweise von 10 bis 30 Mikron und noch weiter bevorzugt von 15 bis 20 Mikron.
Gegebenenfalls umfasst die Polymer-Schicht wenigstens einen Zusatzstoff bzw. wenigstens ein Additiv. Nicht-beschränkende Beispiele geeigneter Additive schließen ein: Haftvermittler, Härtungsmittel, organische Titanate, Färbemittel, verstärkende Füllstoffe, vernetzende Mittel, Verarbeitungs-Hilfsmittel, Beschleuniger, oberflächenaktive Mittel bzw. Tenside und Polymerisations-Initiatoren.
Die bevorzugten Zusatzstoffe sind organische Titanate wie beispielsweise Tyzor^TM (Alkoxytitanat; im Handel erhältlich von der Firma DuPont Chemicals, Wilmington, Delaware), Super TPT^TM, SuperET^TM, Super TBT^TM (Orthotitanatester, im Handel erhältlich von der Firma Super Urecoat Industries, Ahmedabad, Indien) und Vertec^TM (im Handel erhältlich von der Firma Synetix, Billingham, UK). Die typische Menge an organischem Titanat liegt im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-% der Polymer-Schicht, vorzugsweise von 1 bis 5 Gew.-%.
Die Polymer-Schicht kann gebildet werden – und dies ist eine Angabe in Form eines nicht-beschränkenden Beispiels – durch beschichtungsmäßiges Auftragen einer Polymer-Überzugs-Zusammensetzung auf das Substrat, die ein geeignetes Polymer, wenigstens ein Additiv wie beispielsweise ein organisches Titanat und ein geeignetes Lösungsmittel sowohl für das Polymer als auch für das Additiv umfasst. Danach wird das Lösungsmittel von der Polymer-Überzugs-Zusammensetzung entfernt und so eine Polymer-Schicht auf dem Substrat gebildet. Der Überzug kann auf das Substrat durch jedes herkömmliche Überzugs-Verfahren aufgebracht werden, das im Stand der Technik verfügbar ist. Nicht-beschränkende Beispiele geeigneter Überzugs-Verfahren schließen das Spritzen-Beschichten, das Ring-Beschichten, das Eintauch-Beschichten, das Gewebe-Beschichten, das Vorhang-Beschichten, das Rakel-Beschichten und das Sprühen ein.
Wenn die Polymer-Überzugs-Zusammensetzung Fluorsilicone oder Silicone enthält, die eine Hydroxy-Gruppe, eine Acetoxy-Gruppe oder eine Kombination daraus aufweisen, kann die Polymer-Überzugs-Zusammensetzung gegebenenfalls wenigstens einen organischen Monohydroxyalkohol umfassen. Der organische Monohydroxyalkohol wird verwendet, um die Härtungsrate der Fluorsilicone oder Silicone zu steuern. Die Härtungsrate sollte weder zu schnell sein, so dass die Standzeit der Polymer-Überzugs-Zusammensetzung für praktische Zwecke zu kurz wird, noch zu langsam sein, so dass die Härtung zu viel Zeit bis zur Vollständigkeit in Anspruch nimmt. Die Härtungsrate sollte zwischen 10 min und 6 h liegen, vorzugsweise zwischen 30 min und 2 h. Nicht-beschränkende Beispiele geeigneter organischer Monohydroxyalkohole schließen ein: Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, t-Butylalkohol und andere Analoge mit höherem Molekulargewicht. Die bevorzugten organischen Monohydroxyalkohole sind Methanol, Ethanol, Propanol und Isopropanol. Die typische Menge an organischem Monohydroxyalkohol liegt im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-% der Polymer-Schicht, vorzugsweise von 1 bis 8 Gew.-%.
Gegebenenfalls umfasst das Zwischen-Übertragungs-Element wenigstens eine Zwischenschicht, die zwischen dem Substrat und der Polymer-Schicht angeordnet ist. Nicht-beschränkende Beispiele geeigneter Zwischenschichten sind eine leitfähige Schicht und eine Klebeschicht. Die leitfähige Schicht wird verwendet, um den elektrischen Widerstand des Zwischen-Übertragungs-Elements einzustellen. Der elektrische Widerstand des Zwischen-Übertragungs-Elements liegt typischerweise zwischen 1 × 10⁵ und 1 × 10¹² Ohm-cm. Die Klebeschicht sollte nicht zu dick sein, so dass sie die elektrischen Eigenschaften des Zwischen-Übertragungs-Elements stört. Nicht-beschränkende Beispiele geeigneter Materialien für die Klebeschicht schließen ein: SS 4179 (im Handel erhältlich von der Firma GE Silicones, Waterford, NY) und D.C. 1200 (im Handel erhältlich von der Firma Dow Corning, Midland, MI). Die Klebeschicht kann durch ein geeignetes Überzugsverfahren aufgebracht werden, wie beispielsweise Spritzen-Beschichten, Ring-Beschichten, Eintauch-Beschichten, Gewebe-Beschichten, Rakel-Beschichten, Sprühen und Aufbürsten von Hand.
Typischerweise werden Hitze und Druck angewendet, um das Bild auf dem aufnehmenden Medium 36 zu fixieren. Der resultierende "Druck" ist eine Hardcopy-Wiedergabe der Bildinformation, die durch eine Laser-Abtast-Vorrichtung 22 geschrieben war, und besteht aus einer einzelnen Farbe, wobei die Farbe durch eine flüssige Druckfarbe 24 wiedergegeben wird.
Zwar sind Photorezeptor 10, Trommel 12, Auslöschlampe 14, Ladungsvorrichtung 18, Laser-Abtast-Vorrichtung 20, Station 22 für den Flüssig-Druckfarben-Entwickler, flüssige Druckfarbe 24, Entwicklerwalze 26, Quetschwalze 32, Trocknungsmechanismus 34 und Zwischen-Übertragungs-Element 38 und Übertragungs-Walze 40 nur skizzenmäßig in den 1 und 2 veranschaulicht und nur allgemein in Bezug darauf beschrieben; es versteht sich jedoch, dass diese Komponenten allgemein in diesem technischen Bereich der Elektrophotographie wohlbekannt sind und das exakte Material und die Konstruktion dieser Elemente eine Sache der Design-Auswahl ist, die ebenfalls in diesem technischen Gebiet wohlverstanden wird.
Es ist natürlich auch möglich, Drucke herzustellen, die viele Farben, und nicht nur eine einzelne Farbe, enthalten. Der grundlegende Flüssig-Elektrophotographie-Prozess und die in den 1 und 2 beschriebene Vorrichtung können verwendet werden, indem man den oben für eine Farbe beschriebenen Prozess eine Anzahl von Malen wiederholt, wobei jede Wiederholung bildweise eine getrennte Primär-Farb-Ebene belichten kann, z.B. Cyan, Magenta, Gelb oder Schwarz, und jede flüssige Druckfarbe 24 eine getrennte Primär-Druckfarbe sein kann, die der bildweise belichteten Farbebene entspricht. Das Übereinander-Legen von vier derartigen Farbebenen kann bei guter Niederlegung auf der Oberfläche eines Photorezeptors erreicht werden, ohne dass man irgendeine der Farbebenen überträgt, bis alle gebildet wurden. Eine anschließende gleichzeitige Übertragung aller dieser vier Farbebenen auf ein geeignetes Aufnahmemedium 36 kann zu einem qualitativ hochwertigen Farbdruck führen.
Zwar ist der oben beschriebene Flüssig-Elektrophotographie-Prozess geeignet für den Aufbau eines mehrfarbigen Bildes; der Prozess ist jedoch recht langsam, da ein Photo rezeptor 10 die gesamte Sequenz für jede Farbe des typischen vierfarbigen Bildes wiederholen sollte. Wenn der oben beschriebene Prozess für eine bestimmte Farbe durchgeführt wird, z.B. Cyan, bewirkt die Laser-Abtast-Vorrichtung 20, dass Bereiche 28 des Photorezeptors 10, die Strahlung aufnehmen, wenigstens teilweise entladen werden und so ein Oberflächen-Ladungs-Verteilungsmuster der Oberfläche des Photorezeptors 10 geschaffen wird, das den Abschnitt des wiederzugebenden Bildes mit der speziellen Farbe wiedergibt, z.B. Cyan. Nach Entwicklung durch die Flüssig-Entwickler-Station 22 ist die Oberflächen-Ladungs-Verteilung des Photorezeptors 10 immer noch recht variabel (selbst wenn sie wenigstens einen Teil des Musters des zu reproduzierenden Bildes annimmt) und ist zu gering, um anschließend bildmäßig abgebildet zu werden. Der Photorezeptor 10 sollte dann gelöscht werden, um die Oberflächen-Ladungs-Verteilung einheitlich zu machen, und sollte erneut geladen werden, um eine ausreichende Ladung auf der Oberfläche zu liefern, und so einen anschließenden Entwicklungs-Prozess unter Auflegen von Flüssig-Druckfarbe auf Bereiche 28 des Photorezeptors 10 zu ermöglichen.
Wenn dies auch nicht bei allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, veranschaulicht 3 diagrammartig eine Vorrichtung 42 und ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrfarben-Bildes. Ein Photorezeptor 10 wird mechanisch getragen von einem Band 44, das in Uhrzeigerrichtung um Walzen 46 und 48 umläuft. Der Photorezeptor 10 wird zuerst auf herkömmliche Weise mit der Auslöschlampe 14 gelöscht. Irgendwelche Restladung, die auf dem Photorezeptor 10 nach dem vorangehenden Zyklus zurückgeblieben ist, wird vorzugsweise durch die Auslöschlampe 14 entfernt, und der Photorezeptor 10 wird anschließend auf herkömmliche Weise zur Verwendung der Ladevorrichtung 18 geladen; derartige Verfahrensweisen sind in diesem technischen Gebiet wohlbekannt. Falls die Oberfläche des Photorezeptors auf diese Weise geladen ist, wird sie einheitlich auf das geladen, was bei heutiger Technologie typischerweise ein Wert von um positiv (oder negativ) 600 Volt ist. Die Laser-Abtast-Vorrichtung 50 (ähnlich der Laser-Abtast-Vorrichtung 20, wie sie in 1 veranschaulicht ist) belichtet die Oberfläche des Photorezeptors 10 mit Strahlung mit einem Bild-artigen Muster, das einer ersten Farbebene des zu reproduzierenden Bildes entspricht.
Wenn die Oberfläche des Photorezeptors auf diese Weise bildweise geladen ist, wandern geladene Pigment-Teilchen in einer flüssigen Druckfarbe 52, die der ersten Farbebene entsprechen, auf die Oberfläche des Photorezeptors 10 und scheiden sich auf dieser ab, und zwar in Bereichen, an denen die Oberflächen-Ladung des Photorezeptors 10 geringer ist als die Vorspannung der Entwicklerwalze 56, die mit der Flüssig-Druckfarben-Entwicklerstation 54 verbunden ist. Die Ladungs-Neutralität flüssiger Druckfarbe 52 wird aufrechterhalten durch negativ (oder positiv) geladene Gegen-Ionen, die die Ladung der positiv (oder negativ) geladenen Pigment-Teilchen ausbalanciert. Gegen-Ionen werden auf der Oberfläche des Photorezeptors 10 in Bereichen abgeschieden, an denen die Oberflächen-Spannung größer ist als die Vorspannung der Entwicklerwalze 56, die mit der Flüssig-Druckfarben-Entwicklerstation 54 verbunden ist.
In dieser Stufe enthält der Photorezeptor 10 auf seiner Oberfläche eine bildweise Verteilung von aufgebrachten "Feststoffen" der flüssigen Druckfarbe 52 in Übereinstimmung mit einer ersten Farbebene. Die Oberflächen-Ladungs-Verteilung des Photorezeptors 10 wurde auch mit aufgebrachten Druckfarben-Teilchen sowie mit transparenten Gegen-Ionen von einer flüssigen Druckfarbe 52 aufgeladen, wobei beides dirigiert wird durch die bildweise Entladung des Photorezeptors 10 aufgrund der Laser-Abtast-Vorrichtung 50. So ist in dieser Stufe die Oberflächen-Ladung des Photorezeptors 10 recht einheitlich. Obwohl nicht die gesamte ursprüngliche Oberflächen-Ladung des Photorezeptors erhalten werden kann, wird eine wesentliche Teilmenge der vorhergehenden Oberflächen-Ladung des Photorezeptors 10 wiedererlangt. Mit einer derartigen Wiederaufladung der Lösung ist der Photorezeptor 10 nun bereit, um für die nächste Farbebene des zu reproduzierenden Bildes bearbeitet zu werden.
Sobald das Band 44 weiter umläuft, wird als nächstes der Photorezeptor 10 bildweise mit Strahlung von der Laser-Abtast-Vorrichtung 58 belichtet, die einer zweiten Farbebene entspricht. Es ist festzuhalten, dass dieser Prozess während einer einzigen Um drehung des Photorezeptors 10 mittels des Bandes 44 und ohne die Notwendigkeit abläuft, dass der Photorezeptor 10 einem Löschschritt im Anschluss an die Belichtung durch die Laser-Abtast-Vorrichtung und die Flüssig-Druckfarb-Entwicklerstation 54 unterworfen wird, die einer ersten Farbebene entspricht. Die zurückbleibende Ladung auf der Oberfläche des Photorezeptors 10 wird einer Strahlung ausgesetzt, die einer zweiten Farbebene entspricht. Dies produziert eine bildweise Verteilung der Oberflächen-Ladung (ein zweites latentes Bild) auf dem Photorezeptor 10 entsprechend der zweiten Farbebene des Bildes.
Die zweite Farbebene des Bildes wird dann durch die Entwicklerstation 62 entwickelt, die flüssige Druckfarbe 60 enthält. Obwohl die flüssige Druckfarbe 60 "feste" Farb-Pigmente enthält, die mit der zweiten Farbebene übereinstimmen, enthält die flüssige Druckfarbe 60 auch im wesentlichen transparente Gegen-Ionen, die – obwohl sie eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung zu der der im wesentlichen transparenten Gegen-Ionen der flüssigen Druckfarbe 52 aufweisen – nach wie vor im wesentlichen transparent und gegensätzlich geladen zu den "festen" Farb-Pigmenten sind. Die Entwicklerwalze 64 liefert eine Vorspannung und ermöglicht, dass "feste" Farb-Pigmente von flüssiger Druckfarbe 60 ein Muster aus "festen" Farb-Pigmenten auf der Oberfläche des Photorezeptors 10 entsprechend der zweiten Farbebene schaffen. Die transparenten Gegen-Ionen laden auch im wesentlichen den Photorezeptor 10 wieder auf und machen die Oberflächen-Ladungs-Verteilung des Photorezeptors 10 im wesentlichen einheitlich, so dass eine weitere Farbebene auf dem Photorezeptor 10 abgelegt werden kann, und zwar ohne das Erfordernis eines elektrischen Löschschrittes oder eines Schrittes des Corona-Ladens.
Eine dritte Farbebene des zu reproduzierenden Bildes wird auf der Oberfläche des Photorezeptors 10 in ähnlicher Weise abgeschieden, und zwar unter Verwendung der Laser-Abtast-Vorrichtung 64 und der Entwicklerstation 70, die flüssige Druckfarbe 68 enthält, unter Verwendung einer Entwicklerwalze 72. Erneut kann die Oberflächen-Ladung, die auf dem Photorezeptor 10 im Anschluss an die Entwicklung der dritten Farbebene existiert, ein wenig geringer sein als diejenige, wie sie vor der Belichtung mit der Laser- Abtast-Vorrichtung 66 existierte, jedoch wird sie im wesentlichen "wiederaufgeladen" und ist ganz einheitlich, was die Anwendung einer vierten Farbebene erlaubt, ohne dass die Notwendigkeit eines Schritts des Löschens oder des Corona-Ladens besteht.
In ähnlicher Weise wird eine vierte Farbebene auf dem Photorezeptor 10 unter Verwendung der Laser-Abtast-Vorrichtung 74 und der Entwicklerstation 78 abgeschieden, die flüssige Druckfarbe 76 enthält, und zwar unter Verwendung der Entwicklerwalze 80.
Vorzugsweise wird ein Überschuss an Flüssigkeit von den flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 oder 76 unter Verwendung einer Walze "abgedrückt", die ähnlich der Walze 32 ist, wie sie in Bezug auf 1 beschrieben wurde. Eine derartige Walze kann verwendet werden im Zusammenhang mit jeder beliebigen der Entwicklerstation 54, 62, 70 und 78 oder im Zusammenhang mit allen von ihnen.
Die abgeschiedenen Feststoffe von den flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76 werden in einem Trocknungsmechanismus 34 getrocknet, der ähnlich demjenigen ist, wie er in Bezug auf 1 beschrieben wurde. Der Trocknungsmechanismus 34 kann ein passiver sein, kann Gebrauch von aktiven Luft-Gebläsen machen oder kann irgendeine andere aktive Vorrichtung sein, wie beispielsweise Trocknungswalzen, Vakuum-Vorrichtungen, Coronas usw..
Das vollständige Vier-Farben-Bild wird dann übertragen, und zwar entweder direkt auf das Aufzeichnungs-Medium 36, das bedruckt werden soll, oder – vorzugsweise und wie in 3 veranschaulicht – indirekt auf dem Weg über ein Zwischen-Übertragungs-Element 38 und eine Übertragungswalze 40. Typischerweise werden Hitze und/oder Druck angewendet, um das Bild auf dem aufnehmenden Medium 36 zu fixieren. Der resultierende "Druck" ist eine Hardcopy-Wiedergabe des vierfarbigen Bildes.
Bei passender Auswahl der Ladungs-Spannungen, der Photorezeptor-Kapazität und der flüssigen Druckfarbe kann dieser Verfahrensablauf eine unbestimmte Zahl von Malen wiederholt werden, um ein mehrfarbiges Bild zu produzieren, das eine unbestimmte Zahl von Druckebenen aufweist. Obwohl das Verfahren und die Vorrichtung oben für herkömmliche Vier-Farben-Bilder beschrieben wurden, ist das Verfahren und ist die Vorrichtung geeignet für Mehrfarben-Bilder, die zwei oder mehr Farbebenen aufweisen.
Eine Art von Druckfarbe, von der gefunden wurde, dass sie besonders geeignet zur Verwendung als flüssige Druckfarben 52, 60, 68 und 76 ist, besteht aus Druckfarben-Materialien, die im wesentlichen transparent und von geringem Absorptionsvermögen für Strahlung von Laser-Abtast-Vorrichtungen 50, 58, 66 und 74 sind. Dies ermöglicht es, dass Strahlung von den Laser-Abtast-Vorrichtungen 50, 58, 66 und 74 durch die vorher abgeschiedene Druckfarbe oder Druckfarben hindurchtritt und auf die Oberfläche eines Photorezeptors 10 auftritt und die abgeschiedene Ladung verringert. Diese Art von Druckfarbe erlaubt, dass ein anschließendes Bildgebungs-Verfahren durch vorher entwickelte Druckfarben-Bilder hindurch bewirkt wird, wenn eine zweite, dritte oder vierte Farbebene gebildet wird, ohne Berücksichtigung der Reihenfolge der Farbabscheidung. Es ist bevorzugt, dass die Druckfarben wenigstens 80% und noch mehr bevorzugt 90% der Strahlung von den Laser-Abtast-Vorrichtungen 50, 58, 66 und 74 durchlassen und dass die Strahlung nicht signifikant durch das abgeschiedene Druckfarbenmaterial der flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76 gestreut wird.
Ein Typ von Druckfarbe, von dem gefunden wurde, dass er besonders geeignet zur Verwendung als flüssige Druckfarben 52, 60, 68 und 76 ist, sind Organosole, die exzellente charakteristische Bildgebungs-Eigenschaften in einer flüssigen Eintauch-Entwicklung zeigen. Beispielsweise zeigen Organosol-Flüssigkeits-Druckfarben niedrige Masse-Leitfähigkeit, eine niedrige Freie-Phase-Leitfähigkeit, ein niedriges Verhältnis Ladung/Masse und eine adäquate Beweglichkeit, alles wünschenswerte charakteristische Eigenschaften zur Produktion von Bildern mit hoher Auflösung frei von Hintergrund mit hoher optischer Dichte. Insbesondere erlauben es die Eigenschaften einer niedrigen Masse-Leitfähigkeit, einer niedrigen Freie-Phase-Leitfähigkeit und eines niedrigen Verhältnisses Ladung/Masse der Druckfarben, dass die Druckfarben eine hohe entwickelte optische Dichte über einen weiten Bereich von Feststoff-Konzentrationen erreichen, wodurch ihre ausgedehnte Druckleistung im Verhältnis zu herkömmlichen Druckfarben verbessert wird.
Beim Entwickeln bilden diese Farbflüssigkeits-Druckfarben gefärbte Filme, die einfallende Strahlung durchlassen und es folglich erlauben, dass sich die Photoleiter-Schicht bei bildweiser Belichtung mit Strahlung von den Bildgebungs-Strahlungs-Quellen entlädt, während nicht-koaleszente Teilchen eine Teilmenge des einfallenden Lichts streuen. Nicht-koaleszierte Druckfarben-Teilchen führen daher zu einer Senkung der Empfindlichkeit des Photoleiters gegenüber anschließenden Belichtungen, und folglich gibt es eine Störung mit dem überdruckten Bild.
Diese Druckfarben können niedrige Tg-Werte haben, was es den Druckfarben erlaubt, bei Raumtemperatur Filme auszubilden. Normale Raumtemperatur (19°–20°C) ist ausreichend, um eine Filmbildung zu ermöglichen. Die bei Umgebungstemperatur liegenden Innentemperaturen der Vorrichtung während des Betriebs neigen dazu, bei einer höheren Temperatur zu liegen (z.B. 25°–40°C), selbst ohne spezielle Heiz-Elemente. Sowohl normale Raumtemperatur als auch bei Umgebungstemperatur liegende Innentemperaturen sind ausreichend dazu, zu bewirken, dass die Druckfarbe einen Film bildet, oder um zu ermöglichen, dass die Druckfarbe einen Film bildet.
Die Trägerflüssigkeit kann gewählt werden aus einer großen Vielzahl von Materialien, die in diesem technischen Bereich wohlbekannt sind. Die Trägerflüssigkeit ist typischerweise oleophil, chemisch stabil unter einer Vielzahl von Bedingungen und elektrisch isolierend. Der Begriff "elektrisch isolierend" bedeutet, dass die Träger-Flüssigkeit eine niedrige Dielektrizitäts-Konstante und einen hohen elektrischen Widerstand aufweist. Vorzugsweise hat die Träger-Flüssigkeit eine Dielektrizitäts-Konstante von weniger als 5 und noch mehr bevorzugt von weniger als 3. Beispiele geeigneter Träger-Flüssigkeiten sind aliphatische Kohlenwasserstoffe (n-Pentan, Hexan, Heptan und dergleichen), cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe (Cyclopentan, Cyclohexan und dergleichen), aromatische Kohlenwasserstoffe (Benzol, Toluol, Xylol und dergleichen), halogenierte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel (chlorierte Alkane, fluorierte Alkane, Chlorfluor-Kohlenstoffe und dergleichen), Siliconöle und Mischungen dieser Lösungsmittel. Bevorzugte Träger-Flüssigkeiten schließen ein: paraffinartige Lösungsmittel-Mischungen, wie sie unter den Handelsnamen Isopar^® G flüssig, Isopar^® H flüssig, Isopar^® K flüssig und Isopar^® L flüssig vertrieben werden (hergestellt von der Firma Exxon Chemical Corporation, Houston, TX). Die bevorzugte Träger-Flüssigkeit ist Norpar^® 12 flüssig, die ebenfalls von der Firma Exxon Corporation erhältlich ist.
Die Druckfarben-Teilchen bestehen aus einem Färbemittel, das in ein thermoplastisches Harz eingebettet ist. Das Färbemittel kann ein Farbstoff oder noch mehr bevorzugt ein Pigment sein. Das Harz kann bestehen aus einem oder mehreren Polymeren oder Copolymeren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie allgemein unlöslich oder nur schwach löslich in der Träger-Flüssigkeit sind. Diese Polymere oder Copolymere umfassen einen Harz-Kern. Darüber hinaus wird eine überlegene Stabilität der dispergierten Druckfarben-Teilchen in Bezug auf eine Aggregation erhalten, wenn wenigstens eines der Polymere oder Copolymere (bezeichnet als Stabilisator) eine amphipatische Substanz ist, die wenigstens eine kettenartige Komponente eines Molekulargewichts von wenigstens 500 enthält, die durch die Träger-Flüssigkeit solvatisiert wird. Unter solchen Bedingungen erstreckt sich der Stabilisator von dem Harz-Kern in die Träger-Flüssigkeit und wirkt als sterischer Stabilisator, wie dies diskutiert wird in der Druckschrift "Dispersion Polymerization (Hrsg. Barrett, Interscience., Seite 9 (1975))". Vorzugsweise wird der Stabilisator chemisch in den Harz-Kern eingearbeitet, d.h. kovalent gebunden oder auf den Kern aufgepfropft, kann jedoch alternativ physikalisch oder chemisch an den Kern adsorbiert sein, so dass er als integraler Teil des Kerns bleibt.
Die Zusammensetzung des Harzes wird vorzugsweise so eingestellt, dass das Organosol eine effektive Glasübergangs-Temperatur (Tg) von weniger als 25°C zeigt (noch mehr bevorzugt von weniger als 6°C), was der Druckfarben-Zusammensetzung aus flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76, die das Harz als Haupt-Komponente enthalten, dazu veranlasst, einer schnellen Filmbildung zu unterliegen (schnelle Selbst-Fixierung), und zwar bei Druck- oder Bildgebungs-Prozessen, die durchgeführt werden bei Temperaturen über den Tg des Kerns (vorzugsweise bei oder oberhalb von 25°C). Die Verwen dung von Harzen mit niedriger Tg zur Förderung einer schnellen Selbst-Fixierung von gedruckten oder getonerten Bildern ist in diesem technischen Bereich bekannt, wie sich beispielhaft ergibt aus der Druckschrift "Film Formation" (Filmbildung, Z. W. Wicks, Federation of Societies for Coatings Technologies, Seite 8 (1986)). Man geht davon aus, dass ein schnelles Selbst-Fixieren Druck-Defekte (wie beispielsweise Schmieren oder Hinterkanten-Nachschleppen) und eine unvollständige Übertragung beim Hochgeschwindigkeits-Drucken vermeidet. Zum Drucken auf glatten Papieren ist es bevorzugt, dass die Tg des Kern-Materials größer ist als –10°C und noch mehr bevorzugt im Bereich von –5°C bis +5°C liegt, so dass das am Ende erhaltene Bild nicht klebrig ist und eine gute Block-Beständigkeit aufweist.
Ein derartiges schnelles Selbst-Fixieren ist erwünscht bei flüssigen Druckfarben 52, 60 und 68, um zu ermöglichen, dass solche flüssigen Druckfarben 52, 60 und 68 einen Film bilden, bevor sie einer Überlagerung durch eine nachfolgende flüssige Druckfarbe 60, 68 und 76 bei der Bildung aufeinander folgender Farbebenen des Bildes unterworfen werden. Es ist bevorzugt, dass flüssige Druckfarben 52, 60, 68 und 76 eine Selbst-Fixierung innerhalb 0,5 Sekunden erreichen, um zu ermöglichen, dass die Vorrichtung mit einer ausreichenden Geschwindigkeit laufen kann, und um eine bestimmte Bild-Qualität sicherzustellen. Man geht allgemein davon aus, dass ein derartiges schnelles Selbst-Fixieren bei flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76 erfolgt, die einen über 75 Vol.-% liegenden Anteil von Feststoffen im Bild aufweisen.
Es ist auch bevorzugt, dass die Glasübergangs-Temperatur (Tg) von flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76 größer ist als –10°C und geringer ist als +25°C, so dass das am Ende erhaltene Bild nicht klebrig ist und eine gute Block-Beständigkeit aufweist. Noch mehr bevorzugt liegt die Tg zwischen –5°C und +5°C.
Es ist auch bevorzugt, dass flüssige Druckfarben 52, 60, 68 und 76 ein niedriges Verhältnis Ladung/Masse aufweisen, was dazu beiträgt, dem resultierenden Bild eine hohe Dichte zu geben. Es ist bevorzugt, dass flüssige Druckfarben 52, 60, 68 und 76 ein Ver hältnis Ladung/Masse im Bereich von 10 bis 1.000 Mikrocoulombs/g in der am meisten bevorzugten Ausführungsform aufweisen.
Es ist auch bevorzugt, dass flüssige Druckfarben 52, 60, 68 und 76 eine niedrige Freie-Phasen-Leitfähigkeit haben, was zur Bereitstellung einer hohen Auflösung beiträgt, eine gute Schärfe ergibt und einen geringen Hintergrund ergibt. Es ist bevorzugt, dass flüssige Druckfarben 52, 60, 68 und 76 eine Freie-Phasen-Leitfähigkeit von weniger als 30 bei 1% Feststoffen aufweisen. Es ist noch mehr bevorzugt, dass flüssige Druckfarben 52, 60, 68 und 76 eine Freie-Phasen-Leitfähigkeit von weniger als 20% bei 1% Feststoffen aufweisen. Eine Freie-Phasen-Leitfähigkeit von weniger als 10% bei 1% Feststoffen ist am meisten bevorzugt für flüssige Druckfarben 52, 60, 68 und 76.
Beispiele von Harzmaterialien, die geeignet sind zur Verwendung in flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76, schließen ein: Polymere und Copolymere aus (Meth-)Acrylsäure-Estern; einschließlich Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Laurylacrylat, Octadecylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Laurylmethyacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Octadecylmethacrylat, 3,3,5-Trimethylcyclohexylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Dietyhlaminoethylmethacrylat, Isobornylacrylat und andere Polyacrylate und Polymethacrylate. Andere Polymere können in Gemeinsamkeit mit den vorgenannten Materialien verwendet werden, einschließlich Melamin-Harzen und Melaminformaldehyd-Harzen, Phenol-Formaldehyd-Harzen, Epoxy-Harzen, Polyester-Harzen, Styrol- und Styrol-Acrylsäure-Copolymeren, Acrylsäure- und Methacrylsäure-Estern, Celluloseacetat- und Celluloseacetat-Butyrat-Copolymeren und Polyvinylbutyral-Copolymeren.
Die Färbemittel, die in den flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76 verwendet werden können, schließen im wesentlichen beliebige Farbstoffe, Färbemittel oder Pigmente ein, die in das Polymer-Harz eingearbeitet werden können, die mit der Träger-Flüssigkeit kompatibel sind und die nützlich und wirksam beim Sichtbar-Machen des latenten elektrostatischen Bildes sind. Beispiele geeigneter Färbemittel schließen ein: Phthalocyanin blau (C.I. Pigment Blue 15 und 16), Chinacridon-Magenta (C.I. Pigment Red 122, 192, 202 und 206), Rhodamin YS (C.I. Pigment Red 81), Diarylid-(Benzidin-)Gelb (C.I. Pigment Yellow 12, 13, 14, 17, 55, 83 und 155) und Arylamid-(Hansa-)Gelb (C.I. Pigment Yellow 1, 3, 10, 73, 74, 97, 105 und 111), organische Farbstoffe und schwarze Materialien wie feinteiligen Kohlenstoff und dergleichen.
Das optimale Gewichtsverhältnis von Harz zu Färbemittel in den Druckfarben-Teilchen liegt in der Größenordnung 1/1 bis 20/1, am meisten bevorzugt zwischen 10/1 und 3/1. Das insgesamt dispergierte "feste" Material in der Träger-Flüssigkeit macht typischerweise 0,5 bis 20 Gew.-% aus, am meisten bevorzugt zwischen 0,5 und 3 Gew.-% der gesamten flüssigen Entwickler-Zusammensetzung.
Flüssige Druckfarben 52, 60, 68 und 76 schließen ein lösliches Ladungs-Kontrollmittel ein, das manchmal bezeichnet wird als „Mittel zum Richten der Ladung" (charge director), um für eine einheitliche Ladungs-Polarität der Druckfarben-Teilchen zu sorgen. Das Mittel zum Richten der Ladung kann in die Druckfarben-Teilchen eingearbeitet werden, kann chemisch mit dem Druckfarben-Teilchen zur Umsetzung gebracht werden, kann chemisch oder physikalisch an das Druckfarben-Teilchen (Harz oder Pigment) adsorbiert werden und kann chelatmäßig an eine funktionelle Gruppe gebunden werden, die in das Druckfarben-Teilchen eingearbeitet ist, vorzugsweise über eine funktionelle Gruppe, die den Stabilisator umfasst. Das Mittel zum Richten der Ladung wirkt in der Weise, dass es den Druckfarben-Teilchen eine elektrische Ladung aus gewählter Polarität verleiht (entweder positiv oder negativ). Irgendeine Zahl von Mitteln zum Richten der Ladung, wie sie im Stand der Technik beschrieben sind, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und bevorzugte Mittel zum Richten einer positiven Ladung sind die Metall-Seifen. Bevorzugte Mittel zum Richten der Ladung sind mehrwertige Metall-Seifen von Zirkonium und Aluminium, vorzugsweise Zirkoniumoctoat.
Eine Lade-Vorrichtung 18 ist vorzugsweise eine Corona-Lade-Vorrichtung des Scorotron-Typs. Die Lade-Vorrichtung 18 weist Hochspannungs-Drähte (nicht gezeigt) auf, die mit einer geeigneten Quelle positiver Hochspannung von +4.000 bis +8.000 V ver bunden sind. Die Gitter-Drähte der Lade-Vorrichtung 18 sind etwa 1 bis etwa 3 Millimeter von der Oberfläche des Photorezeptors 10 angeordnet und sind mit einer einstellbaren Zuliefer-Leitung positiver Spannung (nicht gezeigt) verbunden und erzielen so eine scheinbare Oberflächenspannung auf dem Photorezeptor 10 im Bereich von +600 V bis +1.000 V oder mehr, abhängig von der spezifischen Kapazität des Photorezeptors. Zwar ist dies der bevorzugte Spannungsbereich, jedoch können andere Spannungen verwendet werden. Beispielsweise erfordern dickere Photorezeptoren typischerweise höhere Spannungen. Die erforderliche Spannung hängt prinzipiell von der spezifischen Kapazität des Photorezeptors 10 und dem Verhältnis Ladung/Masse der flüssigen Druckfarbe ab, die als Druckfarbe für die Vorrichtung 42 verwendet wird. Natürlich ist eine Verbindung zu einer positiven Spannung für einen positiv geladenen Photorezeptor 10 erforderlich. Alternativ würde auch ein sich negativ ladender Photorezeptor 10 unter Verwendung negativer Spannungen arbeiten. Die Prinzipien sind dieselben für einen sich negativ ladenden Photorezeptor 10.
Eine Laser-Abtast-Vorrichtung 50 liefert Bild-Information, die mit der ersten Farbebene des Bildes verbunden ist. Eine Laser-Abtast-Vorrichtung 58 liefert Bild-Information, die mit einer zweiten Farbebene des Bildes verbunden ist. Eine Laser-Abtast-Vorrichtung 66 liefert Bild-Information, die mit einer dritten Farbebene des Bildes verbunden ist, und eine Laser-Abtast-Vorrichtung 74 liefert Bild-Information, die mit einer vierten Farbebene des Bildes verbunden ist. Obwohl jede der Laser-Abtast-Vorrichtung 50, 58, 66 und 74 mit einer getrennten Farbe des Bildes verbunden ist und in der Sequenz wie oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben arbeitet, werden sie aus Gründen der Einfachheit hier zusammen beschrieben.
Die Laser-Abtast-Vorrichtungen 50, 58, 66 und 74 schließen eine geeignete Quelle hoch intensiver elektromagnetischer Strahlung ein. Die Strahlung kann ein einzelner Strahl oder eine Anordnung von Strahlen sein. Die einzelnen Strahlen in einer solchen Anordnung können einzeln moduliert sein. Die Strahlung trifft beispielsweise auf einen Photorezeptor 10 als Linien-Scann allgemein senkrecht zur Richtung der Bewegung des Photorezeptors 10 an einer fixierten Position relativ zu der Lade-Vorrichtung 18 auf Die Strahlung scannt und belichtet den Photorezeptor 10, vorzugsweise unter Beibehaltung einer exakten Synchronie mit der Bewegung des Photorezeptors 10. Die bildweise Belichtung verursacht, dass die Oberflächenladung des Photorezeptors 10 signifikant reduziert wird, wo immer die Strahlung auftrifft. Bereiche der Oberfläche des Photorezeptors 10, auf die die Strahlung nicht auftrifft, werden nicht merklich entladen: Daher ist dann, wenn der Photorezeptor 10 aus dem unter Bestrahlung befindlichen Bereich austritt, seine Oberflächen-Ladungs-Verteilung proportional zu der gewünschten Bild-Information.
Die Wellenlänge der durch die Laser-Abtast-Vorrichtungen 50, 58 und 66 zu übertragenden Strahlung ist so gewählt, dass sie eine geringe Absorption durch die ersten drei Farbebenen des Bildes aufweist. Die vierte Bildebene ist typischerweise schwarz. Schwarz ist in hohem Maße absorbierend für Strahlung aller Wellenlängen, die in der Entladung eines Photorezeptors 10 nützlich sind. Zusätzlich sollte die Wellenlänge der Strahlung der gewählten Laser-Abtast-Vorrichtungen 50, 58, 66 und 74 vorzugsweise der maximalen Empfindlichkeits-Wellenlänge des Photorezeptors 10 entsprechen. Bevorzugte Quellen für Laser-Abtast-Vorrichtungen 50, 58, 66 und 74 sind Infrarot-Dioden-Laser und Licht emittierende Dioden (LEDs) mit Emissions-Wellenlängen länger als 700 nm. Speziell gewählte Wellenlängen im sichtbaren Bereich können auch bei einigen Kombinationen von Färbemitteln verwendbar sein. Die bevorzugte Wellenlänge liegt zwischen 750 und 850 nm, zwischen 760 und 820 nm, zwischen 770 und 800 nm und bei etwa 780 nm.
Die Strahlung (in diesem Beispiel ein einzelner Strahl oder eine Anordnung von Strahlen) von den Laser-Abtast-Vorrichtungen 50, 58, 66 und 74 wird in herkömmlicher Weise in Response auf Bild-Signale für irgendeine einzelne Farbebenen-Information von einer geeigneten Quelle wie beispielsweise einem Computerspeicher, einem Kommunikationskanal und dergleichen moduliert. Der Mechanismus, durch den Strahlung von den Laser-Abtast-Vorrichtungen manipuliert wird, um einen Photorezeptor 10 zu erreichen, ist ebenfalls herkömmlich bekannt.
Die Strahlung trifft auf ein geeignetes Abtast-Element wie beispielsweise einen umlaufenden polygonalen Spiegel (nicht gezeigt) auf und tritt dann durch eine geeignete Abtastlinse (nicht gezeigt) hindurch, zum Fokussieren der Strahlung auf eine spezielle Rasterlinien-Position in Bezug auf den Photorezeptor 10. Es wird natürlich erkannt, dass andere Abtast-Mittel wie beispielsweise ein oszillierender Spiegel, eine modulierte Fasern umfassende optische Anordnung, eine Wellenleiter-Anordnung oder ein geeignetes Bild-Abgabe-System anstelle von oder zusätzlich zu einem polygonalen Spiegel verwendet werden können. Beim digitalen Halbton-Bildgeben ist es bevorzugt, dass Strahlung in der Lage ist, auf Durchmesser von weniger als 50 Mikron und vorzugsweise weniger als 42 Mikron auf dem Halb-Maximal-Intensitäts-Niveau fokussiert zu werden, nimmt man eine Auflösung von 600 Dots pro Inch an. Eine geringere Auflösung kann für einige Anwendungen annehmbar sein. Es ist bevorzugt, dass die Abtast-Linse in der Lage ist, diesen Strahl-Durchmesser über wenigstens 12 in Weite (30,5 cm Weite) beizubehalten.
Der polygonale Spiegel läuft typischerweise herkömmlich bei konstanter Geschwindigkeit unter Steuern elektronischer Einrichtungen um, die einen Hysterese-Motor und ein Oszillator-System oder ein Servo-Feedback-System zum Überwachen und Steuern der Abtast-Rate einschließen können. Der Photorezeptor 10 wird orthogonal zur Abtast-Richtung mit konstanter Geschwindigkeit mittels eines Motors und Positions-Geschwindigkeits-Abtast-Vorrichtungen entlang einer Raster-Linie bewegt, auf der Strahlung auf den Photorezeptor 10 auftrifft. Das Verhältnis zwischen der durch den polygonalen Spiegel erzeugten Abtast-Rate und der Bewegungsgeschwindigkeit des Photorezeptors 10 wird konstant gehalten und so gewählt, dass man die erforderliche Adressierbarkeit der durch Laser modulierten Information und eine Überlappung von Raster-Linien für das korrekte Seiten-Verhältnis des am Ende erhaltenen Bildes erhält. Für die Bildgebung mit hoher Qualität ist es bevorzugt, dass der Umlauf des polygonalen Spiegels und die Geschwindigkeit des Photorezeptors 10 so eingestellt werden, dass wenigstens 600 Scanns pro Inch und noch mehr bevorzugt 1.200 Scanns pro Inch auf dem Photorezeptor 10 abgebildet werden.
Eine Entwicklerstation 54 entwickelt die erste Farbebene des Bildes. Eine Entwicklerstation 62 entwickelt die zweite Farbebene des Bildes. Eine Entwicklerstation 70 entwickelt die dritte Farbebene des Bildes, und eine Entwicklerstation 78 entwickelt die vierte Farbebene des Bildes. Obwohl jede der Entwickler-Stationen 54, 62, 70 und 78 mit einer getrennten Farbe des Bildes verbunden sind und diese in der Reihenfolge arbeiten, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde, werden sie der Einfachheit halber nachfolgend zusammen beschrieben.
Herkömmliche flüssige Druckfarben-Eintauch-Entwicklungs-Techniken werden in den Entwicklerstationen 54, 62, 70 und 78 verwendet. Allgemeine Wege der Entwicklung sind in diesem technischen Bereich bekannt, nämlich die Abscheidung von flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76 in belichteten Bereichen des Photorezeptors 10 und – alternativ – eine Abscheidung von flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76 in nicht-belichteten Bereichen. Der erstgenannte Weg der Bildgebung kann die Bildung von Halbton-Punkten verbessern, wobei er eine einheitliche Dichte und niedrige Hintergrund-Dichten aufrechterhält. Obwohl die Erfindung unter Verwendung eines Entladungs-Entwicklungs-Systems beschrieben wurde, bei dem die positiv geladenen flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76 auf der Oberfläche eines Photorezeptors 10 in Bereichen abgeschieden wurden, die durch die Strahlung entladen wurden, ist zu erkennen und zu verstehen, dass ein Bildgebungs-System ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Betracht kommt, in dem das Gegenteil der Fall ist. Eine Entwicklung wird bewirkt durch Verwendung eines einheitlichen elektrischen Feldes, das durch Entwickler-Walzen 56, 64, 72 und 80 produziert wird, die räumlich nahe der Oberfläche des Photorezeptors 10 beabstandet sind.
Die Entwicklerstationen 54, 62, 70 und 78 bestehen aus Entwickler-Walzen 56, 64, 72 und 80, Abquetsch-Walzen 82, 84, 86 und 88, einem Fluid-Zuleit-System und einem Fluid-Rückführ-System. Eine dünne, einheitliche Schicht aus flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76 wird auf umlaufenden zylindrischen Entwickler-Walzen 56, 64, 72 und 80 etabliert. Eine Vorspannung wird auf die Entwickler-Walze zwischen dem unbelich teten Oberflächenpotential des Photorezeptors 10 und dem belichteten Oberflächenpotential-Wert des Photorezeptors 10 angelegt. Die Spannung wird so eingestellt, dass man den erwünschten Wert maximaler Dichte und eine Ton-Reproduktions-Skala für Halbton-Punkte erhält, ohne dass irgendein Hintergrund abgeschieden wird. Die Entwickler-Walzen 56, 64, 72 und 80 werden in Nachbarschaft mit der Oberfläche des Photorezeptors 10 gebracht, und zwar unmittelbar bevor das latente Bild, das auf der Oberfläche des Photorezeptors 10 gebildet wurde, in den Entwickler-Walzen 56, 64, 72 und 80 entlang läuft. Die Vorspannung auf den Entwickler-Walzen 56, 64, 72 und 80 treibt die geladenen Pigment-Teilchen, die in dem elektrischen Feld mobil sind, dazu, das latente Bild zu entwickeln. Die geladenen „festen" Teilchen in flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76 wandern zur Oberfläche des Photorezeptors 10 – und schlagen sich auf dieser nieder – in Bereichen, in denen die Oberflächen-Ladung des Photorezeptors 10 geringer ist als die Vorspannung der Entwickler-Walzen 56, 64, 72 und 80. Die Ladungs-Neutralität der flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76 wird durch gegenläufig geladene, im wesentlichen transparente Gegen-Ionen aufrechterhalten, die die Ladung der positiv geladenen Druckfarben-Teilchen ausbalancieren. Gegen-Ionen werden auf der Oberfläche des Photorezeptors 10 in Bereichen abgeschieden, in denen die Oberflächenspannung des Photorezeptors 10 größer ist als die Vorspannung der Entwickler-Walze.
Nachdem das Auftragen durch die Entwickler-Walzen 56, 64, 72 und 80 bewirkt wurde, laufen Abquetsch-Walzen 82, 84, 86 und 88 über den entwickelten Bildbereich auf dem Photorezeptor 10 und entfernen den Überschuss an flüssigen Druckfarben 52, 60, 68 und 76 und lassen nachfolgend jeweils entwickelte Farbebenen des Bildes zurück. Eine Spannung kann an die Abquetsch-Walzen 82, 84, 86 und 88 angelegt werden, um ein Abscheiden auf diesen zu verhindern, insbesondere dann, wenn der Widerstand der Abquetsch-Walze geringer ist als 1 × 10¹⁰ Ohm quadratische Fläche, vorzugsweise niedriger als 1 × 10⁹ Ohm quadratische Fläche. Alternativ dazu könnte ein ausreichender Überschuss flüssiger Druckfarbe, der auf der Oberfläche des Photorezeptors 10 zurückbleibt, entfernt werden, um eine Film-Bildung zu bewirken, durch Vakuum-Verfahrensweisen, wie sie in diesem technischen Gebiet wohlbekannt sind. Die auf dem Photorezeptor 10 abgeschiedene Druckfarbe sollte durch die Entwickler-Walzen 56, 64, 72 und 80, die Abquetsch-Walzen 82, 84, 86 und 88 oder ein alternatives Trocknungs-Verfahren relativ fest (mit gebildetem Film) gemacht werden, um zu verhindern, dass es in einem oder mehreren anschließenden Entwicklungsschritten) durch die Entwickler-Stationen 62, 70 und 78 weggewaschen wird.
Der Photorezeptor schließt ein elektrisch leitfähiges Substrat und ein photoleitendes Element in Form einer einzelnen Schicht ein, die sowohl eine Ladungs-Transportverbindung als auch eine Ladung erzeugende Verbindung in einem polymeren Bindemittel einschließt. Vorzugsweise schließt jedoch der Photorezeptor 10 ein elektrisch leitfähiges Substrat und ein photoleitendes Element ein, das eine Doppelschicht-Konstruktion ist, die eine Ladung erzeugende Schicht und eine getrennte Ladungs-Transportschicht zeigt. Die Ladung erzeugende Schicht kann mitten zwischen dem elektrisch leitfähigen Substrat und der Ladungs-Transportschicht angeordnet sein. Alternativ kann das photoleitende Element eine umgekehrte Konstruktion sein, in der die Ladungs-Transportschicht mitten zwischen dem elektrisch leitfähigen Substrat und der Ladung erzeugenden Schicht angeordnet ist.
Das elektrisch leitfähige Substrat kann flexibel sein, beispielsweise in Form eines flexiblen Gewebes oder eines Bandes, oder kann nicht flexibel sein, beispielsweise in Form einer Trommel. Typischerweise besteht ein flexibles, elektrisch leitfähiges Substrat aus einem isolierten Substrat und einer dünnen Schicht eines elektrisch leitfähigen Materials. Das isolierte Substrat kann Papier oder ein einen Film bildendes Polymer sein, wie beispielsweise ein Polyester, z.B. Polyethylenterephthalat und Polyethylennaphthalat, Polyimid, Polysulfon, Polyamid, Polycarbonat, Vinyl-Harze wie beispielsweise Polyvinylfluorid und Polystyrol, und dergleichen. Spezielle Beispiele von Träger-Substraten schließen ein: ein Polyethersulfon (Stabar^® S-100, im Handel erhältlich von der Firma ICI), ein Polyvinylfluorid (Tedlar^®, im Handel erhältlich von der Firma E. I. DuPont de Nemours & Company), ein Polybisphenol-A-polycarbonat (Makrofol^®, im Handel erhältlich von der Firma Mobay Chemical Company) und ein amorphes Polyethylenterephthalat (Melinar^®, im Handel erhältlich von der Firma ICI Americas, Inc. und Dupont A und Dupont 442, erhältlich von der Firma E. I. Dupont de Nemours & Company).
Das elektrisch leitfähige Material kann Graphit, Russ, ein Iodid, eines von mehreren leitfähigen Polymeren wie beispielsweise Polypyrrole und Calgon^® Conductive Polymer 261 (im Handel erhältlich von der Firma Calgon Corporation Inc., Pittsburgh, PA.), eines von mehreren Metallen wie beispielsweise Aluminium, Titan, Chrom, Messing, Gold, Kupfer, Palladium, Nickel oder nicht-rostender Stahl oder eines von mehreren Metalloxiden wie beispielsweise Zinnoxid oder Indiumoxid sein. Vorzugsweise ist das elektrisch leitfähige Material Aluminium oder Indiumzinnoxid. Typischerweise hat das isolierte Substrat eine Dicke, die passend dafür ist, die erforderliche mechanische Stabilität zu stellen. Beispielsweise haben Substrate in Form von flexibler Gewebe allgemein eine Dicke von etwa 0,01 bis etwa 1 mm, während Substrate in Form einer Trommel allgemein eine Dicke im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 2 mm haben.
Die eine Ladung erzeugende Verbindung ist ein Material, das in der Lage ist, Licht zu absorbieren und Ladungsträger zu generieren, wie beispielsweise ein Farbstoff oder ein Pigment. Beispiele geeigneter Ladung erzeugender Verbindungen schließen ein: Metallfreie Phthalocyanine, Metall-Phthalocyanine wie beispielsweise Titanphthalocyanin, Kupfer-Phthalocyanin, Oxytitanphthalocyanin (auch bezeichnet als „Titanyloxyphthalocyanin), Hydroxygalliumphthalocyanin, Squarylium-Farbstoffe und -Pigmente, Hydroxy-substituierte Squarylium-Pigmente, Perylimide, polynucleare Chinone wie sie erhältlich sind von der Firma Allied Chemical Corporation unter der Handelsbezeichnung Indofast^® Double Scarlet, Indofast^® Violet Lake B, Indofast^® Brilliant Scarlet und Indofast^® Orange, Chinacridone, wie sie erhältlich sind von der Firma Dupont unter dem Handelsnamen Monastral^® Red, Monastral^® Violet und Monastral^® Red Y, von Naphthalin-1,4,5,8-tetracarbonsäure abgeleitete Pigmente, einschließlich der Perinone, Tetrabenzoporphyrine und Tetranaphthaloporphyrine, Indigo- und Thioindigo-Farbstoffe, Benzothioxanthen-Derivate, von Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure abgeleitete Pigmente, Polyazo-Pigmente einschließlich Bisazo-, Trisazo- und Tetrakisazo-Pigmente, Polymethin-Farbstoffe, Farbstoffe, die Chinazolin-Gruppen enthalten, tertiäre Amine, amorphes Selen, Selen-Legierungen wie beispielsweise Selen-Tellur, Selen-Tellur-Arsen und Selen-Arsen, Cadmiumsulfoselenid, Cadmiumselenid, Cadmiumsulfid und Mischungen daraus. Vorzugsweise ist die eine Ladung erzeugende Verbindung Oxytitanphthalocyanin, Hydroxygalliumphthalocyanin oder eine Kombination daraus.
Vorzugsweise umfasst die eine Ladung erzeugende Schicht ein Bindemittel in einer Menge von etwa 10 bis etwa 90 Gew.-% und noch mehr bevorzugt in einer Menge von etwa 20 bis etwa 75 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der eine Ladung erzeugenden Schicht.
Es gibt viele Arten von Ladungs-Transportmaterialien, die für die Elektrophotographie erhältlich sind. Geeignete Ladungs-Transportmaterialien zur Verwendung in der Ladungs-Transportschicht schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf Pyrazolin-Derivate, Fluorin-Derivate, Oxadiazol-Derivate, Stilben-Derivate, Hydrazon-Derivate, Carbazol-Hydrazon-Derivate, Triarylamine, Polyvinylcarbazol, Polyvinylpyren oder Polyacenaphthylen.
Die Ladungs-Transportschicht umfasst typischerweise ein Ladungs-Transportmaterial in einer Menge von etwa 25 bis etwa 60 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Ladungs-Transportschicht, und noch mehr bevorzugt in einer Menge von etwa 35 bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Ladungs-Transportschicht, wobei der Rest der Ladungs-Transportschicht das Bindemittel und gegebenenfalls irgendwelche herkömmlichen Zusatzstoffe bzw. Additive umfasst. Die Ladungs-Transportschicht weist typischerweise eine Dicke von etwa 10 bis etwa 40 Mikron auf und kann gebildet werden in Übereinstimmung mit jeder herkömmlichen Verfahrensweise, die in diesem technischen Bereich bekannt ist.
Passenderweise kann die Ladungs-Transportschicht gebildet werden durch Dispergieren oder Lösen des Ladungs-Transportmaterials und eines polymeren Bindemittels in einem organischen Lösungsmittel, beschichtungsmäßiges Auftragen der Dispersion und/oder Lösung auf die jeweilige darunter liegende Schicht und Härten (z.B. Aushärten, Poly merisieren oder Trocknen) des Überzugs. In ähnlicher Weise kann die eine Ladung erzeugende Schicht gebildet werden durch Lösen oder Dispergieren der eine Ladung erzeugenden Verbindung und des polymeren Bindemittels in einem organischen Lösungsmittel, beschichtungsmäßiges Auftragen der Lösung oder Dispersion auf die jeweilige darunter liegende Schicht und Härten (z.B. Aushärten, Polymerisieren oder Trocknen) des Überzugs.
Das Bindemittel ist in der Lage, die Ladungs-Transportverbindung (im Fall der Ladungs-Transportschicht) und die eine Ladung erzeugende Verbindung (im Fall der eine Ladung erzeugenden Schicht) zu dispergieren oder zu lösen. Beispiele geeigneter Bindemittel sowohl für die eine Ladung erzeugende Schicht als auch für die Ladungs-Transportschicht schließen ein: Ein Copolymer aus Polystyrol und Butadien, modifizierte Acrylpolymere, Polyvinylacetat, Styrolalkyd-Harze, Soja-Alkyl-Harze, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyacrylnitril, Polycarbonate, Polyacrylsäure, Polyacrylate, Polymethacrylate, Styrol-Polymere, Polyvinylbutyral, Alkyd-Harze, Polyamide, Polyurethane, Polyester, Polysulfone, Polyether, Polyketone, Phenoxy-Harze, Epoxy-Harze, Silicon-Harze, Polysiloxane, Polyhydroxyether-Harze, Polyhydroxystyrol-Harze, Novolack-Harze, Resol-Harze, ein Copolymer aus Polyphenylglycidylether und Dicyclopentadien, Copolymere aus Monomeren, die in den oben genannten Polymeren verwendet werden, und Kombinationen daraus. Polycarbonat-Bindemittel sind besonders bevorzugt für die Ladungs-Transportschicht, während Polyvinylbutyral- und Polyester-Bindemittel besonders bevorzugt für die eine Ladung erzeugende Schicht sind. Beispiele geeigneter Polycarbonat-Bindemittel für die Ladungs-Transportschicht schließen ein: Polycarbonat A, das von Bisphenol-A abgeleitet ist, Polycarbonat Z, das von Cyclohexylidenbisphenol abgeleitet ist, Polycarbonat C, das von Methylbisphenol A abgeleitet ist, und Polyestercarbonate.
Der Photorezeptor kann auch weitere Schichten einschließen. Derartige Schichten sind wohlbekannt und schließen beispielsweise ein: eine Barriereschicht, eine Freisetzungsschicht, eine Klebeschicht, einen Grundierungsstreifen und eine Unterschicht. Die Freisetzungsschicht bildet die am weitesten oben angeordnete Schicht des Photoleiter- Elements, wobei die Barriereschicht sandwichartig zwischen der Trennschicht und dem photoleitenden Element angeordnet ist. Die Klebeschicht ist zwischen der Barriereschicht und der Trennschicht angeordnet und verbessert die Haftung zwischen diesen beiden Schichten. Die Unterschicht ist eine Ladungs-Blockierschicht und ist angeordnet zwischen dem elektrisch leitenden Substrat und dem photoleitenden Element. Die Unterschicht kann auch die Haftung zwischen dem elektrisch leitfähigen Substrat und dem photoleitenden Element verbessern.
Geeignete Barriereschichten schließen ein: Überzüge wie beispielsweise einen Überzug aus einem vernetzbaren Siloxanol und kolloidalem Siliciumoxid und einen Überzug aus hydroxyliertem Silsesquioxan und kolloidalem Siliciumoxid und organische Bindemittel wie beispielsweise Polyvinyl-Alkohol, ein Copolymer aus Methylvinylether und Maleinsäureanhydrid, Casein, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylsäure, Gelatine, Stärke, Polyurethane, Polyimide, Polyester, Polyamide, Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polycarbonate, Polyvinylbutyral, Polyvinylacetale wie beispielsweise Acetoacetale und Polyvinylformal und Polyvinylbutyral, Polyacrylnitril, Polymethylmethacrylat, Polyacrylate, Polyvinylcarbazole, Copolymere aus in den oben genannten Polymeren verwendeten Monomeren, Vinyl-Harze wie beispielsweise Terpolymere aus Vinylchlorid, Vinylacetat und Vinylalkohol, Terpolymere aus Vinylchlorid, Vinylacetat und Maleinsäure, Copolymere aus Ethylen und Vinylacetat, Copolymere aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, Cellulose-Polymere und deren Mischungen. Die oben genannten organischen Bindemittel können gegebenenfalls kleine anorganische Teilchen wie beispielsweise gerauchtes Siliciumoxid, Siliciumoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder eine Kombination daraus enthalten. Die typische Teilchengröße liegt im Bereich von 0,001 bis 0,5 Mikrometer, vorzugsweise 0,005 Mikrometer. Eine bevorzugte Barriereschicht ist eine 1:1-Mischung aus Methylcellulose und einem Copolymer aus Methylvinylether und Maleinsäureanhydrid mit Glyoxal als Vernetzer.
Die ganz oben als Beschichtung angeordnete Trennschicht kann irgendeine Trennschicht-Zusammensetzung umfassen, wie sie in diesem technischen Bereich bekannt ist.
Vorzugsweise ist die Trennschicht ein fluoriertes Polymer, ein Siloxan-Polymer, ein Fluorsilicon-Polymer, ein Silan, ein Polyethylen, ein Polypropylen oder eine Kombination daraus. Noch mehr bevorzugt umfassen die Trennschichten vernetzte Silicon-Polymere.
Typische Klebeschichten schließen filmbildende Polymere wie beispielsweise Polyester, Polyvinylbutyral, Polyvinylpyrrolidon, Polyurethan, Polymethylmethacrylat, Polyhydroxyaminoether und dergleichen ein. Vorzugsweise umfasst die Klebeschicht Polyhydroxyaminoether. Wenn solche Schichten verwendet werden, haben sie vorzugsweise eine Trockendicke zwischen etwa 0,01 Mikrometer und etwa 5 Mikrometer.
Typische Unterschichten schließen ein: Polyvinylbutyral, Organosilane, hydrolysierbare Silane, Epoxy-Harze, Polyester, Polyamide, Polyurethane, Silicone und dergleichen. Vorzugsweise weist die Unterschicht eine Trockendicke zwischen etwa 20 Angström und etwa 2.000 Angström auf.
Ein typischer elektrisch leitfähiger Grundierungsstreifen enthält leitfähige Teilchen, anorganische Teilchen, ein Bindemittel und andere Zusatzstoffe. Vorzugsweise ist der Oberflächenwiderstand des Grundierungsstreifens geringer als etwa 1 × 10⁴ Ohm pro quadratische Flächeneinheit.
Möglicherweise vorhandene herkömmliche Additive wie beispielsweise oberflächenaktive Mittel, Füllstoffe, Kupplungsmittel, Fasern, Gleitmittel, Benetzungsmittel, Pigmente, Farbstoffe, Weichmacher, Trennmittel Suspendierungsmittel und Härtungsmittel können in die Polymer-Schicht für das Zwischen-Übertragungselement der vorliegenden Erfindung eingeschlossen werden.
Die Erfindung wird nun weiter anhand der folgenden Beispiele beschrieben.
Beispiele
Vergleichsbeispiel A
10 g FRV 1106 Fluorsilicon-Prepolymer, das als Zubereitung mit 100% Feststoffen geliefert wird und charakteristische Fließeigenschaften eines Halb-Feststoffs aufweist (im Handel erhältlich von der Firma GE Silicones, Waterford, NY) wurde in ein sauberes, trockenes 226 ml fassendes Standgefäß gegeben. 90 g Methylethylketon (im Handel erhältlich von der Firma Aldrich Chemicals, Milwaukee, WI) wurden dann zugesetzt. Die Mischung wurde dann in einen Laborschüttler (Katalog Nr. 6010, im Handel erhältlich von der Firma Eberbach Corp., Ann Arbor, MI) gestellt, und zwar bei der Einstellung „hoch" für 25 Minuten. Eine Lösung aus FRV 1106 Fluorsilicon-Prepolymer wurde erhalten. Die Lösung wurde dann beschichtungsmäßig auf eine 30,48 cm × 60,96 cm große Messing-Platte einer Dicke von 0,254 mm aufgetragen (Katalog #8956K11, im Handel erhältlich von der Firma McMaster-Carr, Chicago, IL), und zwar unter Verwendung eines Meier-Stabes #16. Die Beschichtung wurde an der Luft 2 Minuten getrocknet und dann in einem Ofen für 3 Minuten bei 150°C ausgehärtet. Die Beschichtung wurde dann hinsichtlich ihres Härtungszustandes untersucht, indem man sie mit einem Radiermesser rieb, und es wurde gefunden, dass sie eine schmierige Textur aufwies, was eine unvollständige Härtung anzeigt. Der getrocknete Überzug ließ sich leicht von dem Substrat abreiben.
Beispiel 1
4 g FRV 1106 Fluorsilicon-Prepolymer wurde in ein sauberes, trockenes Standgefäß mit einem Inhalt von 113 ml gegeben. 16 g Methylethylketon wurden in das Standgefäß gegossen. Das Standgefäß wurde geschlossen und dann in einen Laborschüttler bei der Einstellung „hoch" für 30 Minuten gestellt. Es wurde eine Lösung von FRV 1106 Fluorsilicon-Prepolymer erhalten. Dann wurden 0,07 g des Produkts Tyzor^TM TBT (Tributyltitanat, im Handel erhältlich von der Firma DuPont Chemicals, Wilmington, DE) der FRV 1106-Lösung zugesetzt. Die Mischung wurde dann auf einen Laborschüttler bei der Einstellung „hoch" für 25 Minuten gestellt. Die resultierende Überzugs-Lösung ließ man 15 Minuten absitzen, und sie wurde dann beschichtungsmäßig auf eine Messing-Platte aufgebracht und gehärtet, und zwar wie in Vergleichsbeispiel A. Der resultieren de trockene Überzug wurde dann hinsichtlich der Härtung untersucht wie in Vergleichsbeispiel A, und es wurde gefunden, dass sich ein elastisches, halb-starres Elastomer gebildet hatte. Der getrocknete Überzug löste sich von der Messing-Platte nicht ab, wenn er mit einem Stift-Radierer gerieben wurde, was eine gute Härtung des Überzugs anzeigt.
Beispiel 2
10 g FRV 1106 Fluorsilicon-Prepolymer (im Handel erhältlich von der Firma General Electric, Waterford, NY) wurde in ein sauberes, trockenes Standgefäß mit einem Inhalt von 226 ml gegeben. 90 g Methylethylketon (im Handel erhältlich von der Firma Aldrich Chemicals, Milwaukee, WI) wurden dann zugesetzt. Die Mischung wurde dann auf einen Laborschüttler gestellt (Katalog Nr. 6010, im Handel erhältlich von der Firma Eberbach Corp., Ann Arbor, MI), und zwar bei der Einstellung „hoch" für 25 Minuten. Eine Lösung von FRV 1106 Fluorsilicon-Prepolymer wurde erhalten.
10 g Tyzor^TM TBT wurden in ein weiteres sauberes, trockenes Standgefäß mit einem Inhalt von 226 ml gegeben. 90 g 2-Propanol (im Handel erhältlich von der Firma Aldrich Chemicals, Ann Arbor, MI) wurden in das Standgefäß gegeben, die Lösung wurde dann auf einen Laborschüttler gestellt, und zwar bei der Einstellung „hoch" für 25 Minuten.
1 g Tyzor^TM TBT-Lösung in 2-Propanol wurden dann der FRV 1106-Fluorsilicon-Pre-Polymer-Lösung zugesetzt. Die Mischung wurde dann auf einen Laborschüttler bei der Einstellung „hoch" für 25 Minuten gestellt. Die resultierende Überzugslösung ließ man dann 15 Minuten absitzen, und sie wurde dann beschichtungsmäßig auf eine Messing-Platte aufgetragen und gehärtet, und zwar wie in Vergleichsbeispiel A. Der getrocknete Überzug wurde dann hinsichtlich der Härtung untersucht wie in Vergleichsbeispiel A, und es wurde gefunden, dass sich ein haltbarer, elastomerer Überzug gebildet hatte. Der getrocknete Überzug ließ sich nicht von der Messing-Platte abziehen, wenn er mit einem Stift-Radierer gerieben wurde, was eine gute Härtung des Überzugs angibt.
Beispiel 3
Die Überzugs-Lösung, die in Beispiel 2 verwendet worden war, wurde mit einem Messer beschichtungsmäßig aufgetragen und es wurde so ein 51 Mikron dicker Trockenfilm auf einem 0,0762 mm dicken Polyester-Stück erhalten (Melinex^® 442, im Handel erhältlich von der Firma ICI Films, Wilmington, DE). Der Grad der Härtung des Überzugs war ähnlich dem Produkt von Beispiel 1, wenn er gemessen wurde durch Reiben mit einem Radierer, und es wurde gefunden, dass er sich zu einem haltbaren Elastomer ausgehärtet hatte.
Beispiel 4
70 g Methylethylketon wurden zu 30 g der Überzugs-Lösung zugesetzt, die für die Beispiele 1 und 2 verwendet worden war. Die Mischung wurde dann auf einen Laborschüttler bei der Einstellung „hoch" für 20 Minuten gestellt. Die resultierende Lösung ließ man 15 Minuten abstehen. Danach wurde die Lösung mittels einer kleinen Fahrzeug-Farbsprüh-Einrichtung (Preval^TM, 56 ml, im Handel erhältlich von der Firma Precision Valve Corporation, Yonkers, NY) auf eine umlaufende Übertragungswalze aufgetragen, die eine leitfähige Kautschuk-Schicht umfasste, die einen spezifischen Volumen-Widerstand von 1 × 10⁶ Ohm-cm aufwies, und zwar auf einem Aluminium-Kern mit einer Länge von etwa 60 mm, einem Außendurchmesser von 50 mm und einer Dicke von 1,5 mm. Die Farb-Sprüh-Einrichtung wurde etwa 15 bis 24 cm von der umlaufenden Übertragungswalze weg gehalten und hin und her bewegt, um auf diese Weise keine Tropfen, Durchhäng-Markierungen oder inkonsistente schwere oder leichte Flecken zu erzeugen. Die Walze wurde an der Luft für die Zeit von 30 Minuten getrocknet und dann für 15 Minuten bei 150°C ausgehärtet. Die Trockendicke der Überzugsschicht betrug etwa 25 Mikron. Es wurde eine gut ausgehärtete, haltbare, haftende Überzugsschicht erhalten. Es wurde gefunden, dass der spezifische Volumenwiderstand der beschichteten Walze einen spezifischen Volumenwiderstand von 5 × 10⁹ Ohm-cm hatte.
Beispiel 5
70 g Methylethylketon wurden zu 30 g der für die Beispiele 1 und 2 verwendeten Überzugs-Lösung zugesetzt. Die Mischung wurde auf einen Laborschüttler bei der Einstellung „hoch" für 20 Minuten gestellt. Man ließ die resultierende Lösung 15 Minuten lang stehen. Danach wurde die Lösung mittels einer kleinen Fahrzeug-Farbsprüh-Einrichtung (Preval^TM, 56 ml, erhältlich von der Firma Precision Valve Corporation, Yonkers, NY) auf eine umlaufende Übertragungswalze aufgesprüht, die eine 3,2 mm dicke nachgiebige Schicht aus einem Polyurethan-Elastomer über einem Aluminum-Kern mit einer Länge von ungefähr 60 mm, einem Außendurchmesser und einer Dicke von 1,5 mm umfasste. Es wurde ein trockner, elastomerer Fluorsilicon-Überzug mit einer Dicke von 30 Mikron erhalten. Die ungehärtete Fluorsilicon-Schicht war – wie gefunden wurde – 30 Mikron dick, gemessen mittels eines Laser-Messgeräts. Man ließ diese Schicht an der Luft für 30 Minuten trocknen und härtete sie dann in einem Ofen für 30 Minuten bei 120°C. Es wurde eine gut gehärtete, dauerhafte, gut haftende Überzugsschicht erhalten. Es wurde ein haltbarer Elastomer-Überzug mit exzellenter Haftung auf der Walze erhalten.
Test
Die gehärtete Überzugsschicht von Beispiel 1 wurde hinsichtlich ihrer Absorption eines aliphatischen Kohlenwasserstoffs getestet. Eine 6,45 mm² große Probe des Materials wurde ausgeschnitten und auf einer Analysenwaage gewogen. Das Gewicht wurde aufgezeichnet. Die Probe wurde dann in einen Kohlenwasserstoff (Norpar^TM 12, im Handel erhältlich von der Firma Exxon, Fairfax, VA) 2 Stunden lang eingetaucht. Die Probe wurde entfernt und mit einem absorbierenden Papiertuch trocken getupft und erneut gewogen. Der gesamte Gewichtszuwachs betrug weniger als 1%, bezogen auf das Harz-Trockengewicht. Vergleichsbeispiel A konnte nicht getestet werden, und zwar wegen der schlechten Haftung an dem Substrat, und wenn das Produkt trocken getropft wurde, trat ein Delaminieren von dem Substrat auf, was ein akkurates Wiegen unmöglich machte.
Die gehärtete Überzugsschicht von Beispiel 1 wurde auf einem Taber Abraser (im Handel erhältlich von der Firma Taber Industries, North Tonawonda, NY) getestet. Eine Beladung von 250 g wurde bei einem einzelnen CS-10F-Abrieb-Rad verwendet. Man ließ die Probe 75 Zyklen umlaufen, bevor sie weggerieben war. Die Probe von Vergleichsbeispiel A war nach 30 Zyklen unter denselben Testbedingungen weggerieben.

Claims

Zwischen-Übertragungs-Element (38) für die Übertragung elektrophotographischer Toner-Bilder, umfassend: (a) ein Substrat; und (b) eine Polymerschicht auf dem Substrat, worin die Polymerschicht ein organisches Titanat und ein Polymer umfasst, das gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Fluorsilicon-Polymeren, Silicon-Polymeren und einer Kombination daraus.
Zwischen-Übertragungs-Element nach Anspruch 1, worin das Zwischen-Übertragungs-Element in Form eines endlosen Bandes, einer Trommel oder eines Zylinders vorliegt.
Zwischen-Übertragungs-Element nach Anspruch 1 oder 2, worin das organische Titanat gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Alkoxytitanaten, Orthotitanatestern und einer Kombination daraus.
Zwischen-Übertragungs-Element nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin das Polymer wenigstens zwei funktionelle Gruppen umfasst, die gewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Hydroxy-Gruppe, Acetoxy-Gruppe und einer Kombination daraus.
Zwischen-Übertragungs-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin bei Gebrauch ein elektrophotographisches Bild über eine Fläche der Polymerschicht verteilt ist.
Verfahren zur Bildgebung, Gebrauch machend von dem Zwischen-Übertragungs-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren ein In-Kontakt- Bringen eines elektrophotographischen Toner-Bildes mit einer Rezeptor-Oberfläche und ein Übertragen des elektrophotographischen Toner-Bildes auf die Rezeptor-Oberfläche umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Zwischen-Übertragungs-Elements (38) für die Übertragung von elektrophotographischen Toner-Bildern, umfassend: (a) Bereitstellen eines Substrats; (b) Aufbringen einer Polymer-Überzugs-Zusammensetzung auf das Substrat, worin die Polymer-Überzugs-Zusammensetzung ein organisches Titanat, ein Lösungsmittel und ein Polymer umfasst, das gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Fluorsilicon, Silicon und einer Kombination daraus; und (c) Entfernen des Lösungsmittels von der Polymer-Überzugs-Zusammensetzung unter Bildung einer Polymer-Schicht auf dem Substrat.
Verfahren zur Herstellung eines Zwischen-Übertragungs-Elements nach Anspruch 7, worin die Polymer-Überzugs-Zusammensetzung weiter einen organischen Monohydroxy-Alkohol umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Zwischen-Übertragungs-Elements nach Anspruch 8, worin der organische Monohydroxy-Alkohol gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol und Butanol.
Verfahren zur Herstellung eines Zwischen-Übertragungs-Elements nach einem der Ansprüche 7 bis 9, worin das organische Titanat gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Alkoxytitanaten, Orthotitanatestern und einer Kombination daraus.
Verfahren zur Herstellung eines Zwischen-Übertragungs-Elements nach einem der Ansprüche 7 bis 10, worin das Polymer wenigstens zwei funktionelle Gruppen umfasst, die gewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Hydroxy-Gruppe, Acetoxy-Gruppe und einer Kombination daraus.