DE69817887T2

DE69817887T2 - Zwischenübertragungselemente

Info

Publication number: DE69817887T2
Application number: DE1998617887
Authority: DE
Inventors: Ihor W. Tarnawskyj; Kock-Yee Law; Joseph Mammino; Robert M. Ferguson; Martin A. Abkowitz
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2018-01-17
Also published as: DE69817887D1; EP0854398A3; EP0854398A2; US5761595A; EP0854398B1; JPH10207254A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Tonerzwischenbild-Übertragungskomponenten (im Folgenden als "Zwischenübertragungskomponenten" bezeichnet) und insbesondere Zwischenübertragungskomponenten, welche bei der Übertragung eines entwickelten Bildes in einer elektrostatographischen, insbesondere xerographischen, Maschine oder Vorrichtung nützlich sind.
In Ausführungsformen berücksichtigt die vorliegende Erfindung die Vorbereitung und Herstellung von Zwischenübertragungskomponenten mit exzellenten elektrischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften, einschließlich einem kontrollierten Widerstand in einem gewünschten im Widerstandsbereich und eine exzellente Anpassungsfähigkeit. Darüber hinaus weisen in Ausführungsformen die Zwischenübertragungskomponenten ebenfalls exzellente in chemische und elektrische Eigenschaften wie eine statistische Unempfindlichkeit der Leitfähigkeit gegenüber Temperaturanstiegen und gegenüber Veränderungen der Umgebung. Darüber hinaus berücksichtigen die hierin beschriebenen Zwischenübertragungskomponenten hohe Übertragungseffizienzen zu und von Intermediaten, sogar bei vollfarbigen Bildern, und können sowohl in Trocken- als auch Flüssigtonerentwicklungssystemen nützlich sein.
In elektrostatographischen Druckmaschinen, in denen das Tonerbild elektrostatisch mittels eines Potentials zwischen dem Bild bildenden Bauteil und dem Zwischenübertragungsbauteil übertragen wird, sollte die Übertragung der Tonerpartikel zu dem Zwischenübertragungsbauteil und dessen Retention so vollständig wie möglich erfolgen, so dass das letztendlich zu dem Bild erhaltenden Substrat übertragene Bild eine hohe Auflösung aufweisen wird.
Wenn die meisten oder alle der Tonerpartikel, welche das Bild umfassen, übertragen werden und wenig verbleibender Toner auf der Oberfläche, von der das Bild übertragen wurde, verbleibt, tritt im Wesentlichen 100% Tonerübertragung auf. Im Wesentlichen 100% Tonerübertragung ist insbesondere wichtig zur Erzeugung von vollfarbigen Bildern, da ein nicht wünschenswertes Verschieben oder eine Farbverschlechterung bei den Endfarben auftreten kann, wenn die primären Farbbilder nicht exakt und effizient zu und von den Zwischenübertragungsbauteilen übertragen werden.
Um zu helfen, den Ladungsaustausch zu verringern und die Tonerübertragung zu erhöhen, sollte der Widerstand des Zwischenübertragungsbauteils innerhalb eines gewünschten Bereichs liegen, wobei vorzugsweise der Widerstand praktisch nicht von Veränderungen der Feuchtigkeit, der Temperatur, des Vorspannungsfektes und der Betriebszeit betroffen ist. Versuche zur Kontrolle des Widerstandes von Zwischenübertragungsbauteilen wurden erreicht beispielsweise durch Zugabe von leitfähigen Füllstoffen wie ionischen Additiven und/oder Rußschwarz zu der anpassungsfähigen Schicht.
Während die Zugabe von elektro-ionischen Additiven zu Polymeren den Widerstand der Polymere teilweise kontrolliert, gibt es zu einem gewissen Teil im Zusammenhang mit der Verwendung dieser Additive Probleme. Insbesondere blühen häufig nicht gelöste Partikel aus oder wandern zu der Oberfläche des Polymers und verursachen Unvollkommenheiten in dem Polymer. Dies führt zu einem nicht einheitlichen Widerstand, welcher wiederum schlechte antistatische Eigenschaften und eine schlechte mechanische Festigkeit hervorruft. Diese ionischen Additive auf der Oberfläche können bei der Tonerfreigabe stören und den Toner-Offset beeinflussen. Darüber hinaus treten in dem leitfähigen Polymer Blasen auf, von denen einige nur mit der Hilfe eines Mikroskops zu sehen sind, während andere groß genug sind, um mit dem bloßen Auge beobachtet zu werden. Diese Blasen stellen dieselbe Art von Schwierigkeit bereit wie die ungelösten Partikel in dem Polymer, nämlich schlechte oder nicht einheitliche elektrische Eigenschaften und schlechte mechanische Eigen schaften.
Darüber hinaus sind die in ionischen Additive selber empfindlich gegenüber Veränderungen bei der Temperatur, Feuchtgkeit und Betriebszeit. Diese Empfindlichkeiten begrenzen oft den Widerstandsbereich. Beispielsweise nimmt der Widerstand üblicherweise um bis zu zwei Größenordnungen oder mehr ab, wenn die Feuchtigkeit von 20% bis 80 Prozent relative Feuchtigkeit ansteigt. Dieser Effekt begrenzt den Betriebs- oder Vertahrensspielraum.
Darüber hinaus kann in diesen Systemen auch ein Ionentransfer auftreten. Der Transfer von Ionen führt zum Austausch von Ladungen und zu unzureichenden Übertragungen, welche wiederum eine geringe Bildauflösung und eine Bildverschlechterung hervorrufen, vorbei die Kopierqualität nachteilig beeinflusst wird. Im Colorsystemen stellen Farbverschiebung und Farbverschlechterung zusätzlich ungünstige Ergebnisse dar. Ionentransfer erhöht zudem den Widerstand des Polymerbauteils nach wiederholter Anwendung. Dies kann den Verfahrens- und Betriebsspielraum begrenzen und eventuell wird die Ionen-gefüllte Polymerkomponente unbrauchbar.
Rußschwarzpartikel können andere spezielle nachteilige Wirkungen vermitteln. Derartige Kohlenstoffdispersionen sind schwierig herzustellen auf Grund des Gelierens des Kohlenstoffs, und die resultierenden Schichten können sich auf Grund der Gelatinebildung verformen. Dies kann zu einer nachteiligen Veränderung der Anpassungsfähigkeit des Zwischenübertragungsbauteils führen, welche wiederum zu einer unzureichenden Übertragung und einer schlechten Kopierqualität führt sowie zu einer möglichen Kontaminierung von anderen Maschinenteilen und späteren Kopien.
Daher existiert ein allgemeiner Bedarf an einem Zwischenübertragungsbauteil zur Verwendung sowohl in Trocken- als auch in Flüssigtonersystemen, welches für eine gesteigerte Effizienz der Tonerübertragung und eine Verringerung des Auftretens eines Ladungsaustausches sorgt.
Insbesondere gibt es einen speziellen Bedarf an einem Zwischenübertragungsbauteil, welches einen kontrollierten Widerstand in einem gewünschten Bereich aufweist, um die Tonerladungen zu neutralisieren, wodurch das Auftreten eines Ladungsaustausches verringert, die Bildqualität erhöht und die Kontaminierung anderer xerographischer Bauteile verhindert wird. Darüber hinaus gibt es einen besonderen Bedarf an einem Zwischenübertragungsbauteil, welches eine äußere Oberfläche aufweist, die die Qualitäten eines stabilen Widerstandes in dem gewünschten Widerstandsbereich besitzt, und in der die Eigenschaften der Anpassungsfähigkeit und der geringen Oberflächenenergie der Trennschicht nicht beeinflusst werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine ohmsche Übertragungsskomponente bereitzustellen, welche überlegene elektrische Eigenschaften aufweist, einschließlich eines stabilen Widerstandes in dem gewünschten Widerstandsbereich, sogar unter den Bedingungen einer sich verändernden Feuchtigkeit und Temperatur.
Die vorliegende Erfindung stellt eine ohmsche Tonerbild-Übertragungskomponente bereit, welche mindestens eine mit einem fluorierten Kohlenstoff gefüllte Fluorelastomer-Schicht (30) umfasst.
Die vorliegende Erfindung stellt darüber hinaus eine Vorrichtung zur Ausbildung von Bildern auf einem Aufnahmemedium bereit, welche die oben genannte ohmsche Tonerbild-Übertragungskomponente umfasst.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen weiter festgelegt.
Die hierin bereitgestellten Übertragungselemente sind nützlich sowohl in Trockenals auch in Flüssigtoner-Systemen sowie in Color- und Multicolor-Systemen. Die hierin enthaltenen Zwischenübertragungsbauteile erlauben in Ausführungsformen die Kontrolle von gewünschten Widerständen, berücksichtigen einheitliche elektrische Eigenschaften einschließlich Widerstand, und neutralisieren Tonerladungen, was insgesamt zu guten Trenneigenschaften, einer Verringerung des Auftretens eines Ladungsaustausches, einer Erhöhung an Bildqualität und einer Verringerung an Kontaminierung anderer xerographischer Komponenten wie Photoleitern beiträgt. Die hierin bereitgestellten Übertragungsbauteile weisen in Ausführungsformen ebenfalls verbesserte Unempfindlichkeiten gegenüber Veränderungen der Umgebung und mechanischen Veränderungen, eine geringere Oberflächenenergie und eine gute Anpassungsfähigkeit auf.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Bildentwicklungssystems, welches ein Zwischenübertragungsbauteil enthält.
2 stellt eine Veranschaulichung einer Ausführungsform der Erfindung dar, in der ein Einschicht-Zwischenübertragungsfilm, welcher ein mit fluoriertem Kohlenstoff gefülltes Fluorelastomer wie hierin beschrieben enthält, gezeigt ist.
3 stellt eine Veranschaulichung einer Ausführungsform der Erfindung dar, in der ein Zweischicht-Zwischenübertragungsfilm wie hierin beschrieben gezeigt ist.
4 stellt eine Veranschaulichung einer Ausführungsform der Erfindung dar, in der ein Dreischicht-Zwischenübertragungsfilm wie hierin beschrieben gezeigt ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ohmsche Übertragungssysteme, welche eine mit einem fluorierten Kohlenstoff gefüllte Fluorelastomer-Schicht enthalten.
1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und stellt ein Zwischenübertragungsbauteil 11, welches zwischen einem Bildsynthesebauteil 1 und einer Übertragungswalze 9 positioniert ist, grafisch dar. Eine Photorezeptortrommel dient als Beispiel für das Bildsynthesebauteil 1. Andere geeignete Bildsynthesebauteile können jedoch andere elektrostatographische Bildsyntheserezeptoren wie io nographische Riemen und Trommeln, elektrophotographische Riemen und ähnliche einschließen.
In dem Multi-Bildsynthesesystem von 1 wird jedes zu übertragende Bild auf der Bildsynthesetrommeln durch die Bildausbildungsstation 36 gebildet. Jedes dieser Bilder wird anschließend bei der Entwicklungsstation 37 entwickelt und auf das Zwischenübertragungsbauteil 11 übertragen. Jedes dieser Bilder kann auf der Photorezeptortrommel 1 ausgebildet und nachfolgend entwickelt werden und anschließend auf das Zwischenübertragungsbauteil 11 übertragen werden. Bei einem alternativen Verfahren kann jedes Bild auf der Photorezeptortrommel 1 ausgebildet, entwickelt, und zur Einrichtung auf das Zwischenübertragungsbauteil 11 übertragen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt das Multi-Bildsynthesesystem ein Color-Kopiersystem dar. In diesem Color-Kopiersystem wird jede Farbe eines zu kopierenden Bildes auf der Photorezeptortrommel ausgebildet. Jedes Farbbild wird entwickelt und auf das Zwischenübertragungsbauteil 11 übertragen. Wie oben beschrieben kann jedes der farbigen Bilder auf der Trommel 1 ausgebildet und nachfolgend entwickelt werden und anschließend auf das Zwischenübertragungsbauteil 11 übertragen werden. Bei dem alternativen Verfahren kann jede Farbe eines Bildes auf der Photorezeptortrommel 1 ausgebildet, entwickelt und zur Einrichtung auf das Zwischenübertragungsbauteil 11 übertragen werden.
Nachdem die Ausbildungsstation des latenten Bildes 36 das latente Bild auf der Photorezeptortrommel 1 ausgebildet hat und das latente Bild des Photorezeptors bei der Entwicklungsstation 37 entwickelt worden ist, werden die geladenen Tonerpartikel 3 von der Entwicklungsstation 37 angezogen und von der Photorezeptortrommel 1 gehalten, da die Photorezeptortrommel 1 eine entgegengesetzte Ladung 2 zu der der Tonerpartikel 3 besitzt. In 1 sind die Tonerpartikel als negativ geladen und die Photorezeptortrommel 1 als positiv geladen gezeigt. Diese Ladungen können umgekehrt werden, abhängig von der Natur des Toners und der verwendeten maschinellen Ausrüstung. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Toner in ei nem Flüssigentwickler vor. In Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung jedoch auch nützlich für Trockenentwicklungssysteme.
Eine gegenüberliegend zu der Photorezeptortrommel 1 positionierte Vorspannungsübertragungswalze 9 weist eine höhere Spannung auf als die Oberfläche der Photorezeptortrommel 1. Wie in 1 gezeigt lädt die Vorspannungsübertragungswalze 9 die Rückseite 6 des Zwischenübertragungsbauteiles 11 mit einer positiven Ladung 10 auf. In einen alternativen Ausführungsform der Erfindung kann eine Korona oder ein anderer Aufladungsmechanismus verwendet werden, um die Rückseite 6 des Zwischenübertragungsbauteiles 11 aufzuladen.
Die negativ geladenen Tonerpartikel 3 werden von der Vorderseite 5 des Zwischenübertragungsbauteiles 11 durch die positive Ladung 10 auf der Rückseite 6 des Zwischenübertragungsbauteiles 11 angezogen.
Das Zwischenübertragungsbauteil kann in der Form eines Blattes, Netzes oder Riemens wie es in 1 auftritt, oder in der Form einer Walze oder einer anderen geeigneten Form vorliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Zwischenübertragungsbauteil die Form eines Riemens auf. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, welche nicht in den Figuren gezeigt ist, kann das Zwischenübertragungsbauteil in der Form eines Blattes vorliegen.
Es ist wünschenswert, dass das Zwischenübertragungsbauteil Materialien umfasst, welche eine gute dimensionale Stabilität aufweisen, resistent gegenüber Angriffen durch Materialien des Toners oder des Entwicklers sind, und anpassungsfähig gegenüber Bild-erhaltenden Substraten sind. Die Fluorkohlenstoff-Elastomere der vorliegenden Erfindung besitzen diese Eigenschaften. Anpassungsfähigkeit bedeutet, dass das Material in der Lage ist, ein Bilderhaltendes Substrat mit im Wesentlichen vollständiger Glätte zu kontaktieren, das heißt, dass das Material sich anpasst, um der Typografie oder Kontur der Oberfläche des Substrates zu entsprechen. Das auf dem Substrat produzierte Bild weist eine hohe Auflösung und eine gute Bildqualität auf. Ein durch ein Zwischenübertragungsbauteil, welchem die Anpassungsfähigkeit fehlt, übertragenes Bild erzeugt vollständige Bilder mit verschiedenen Schatten (das heißt Bereiche, die heller in der Farbe sind als andere Bereiche), Bilder geringer Auflösung, Farbverschiebung, Farbverschlechterung und unvollständige Bereiche, in denen der Toner nicht in der Lage war, das Substrat zu kontaktieren.
Nachdem das latente Tonerbild von der Photorezeptortrommel auf das Zwischenübertragungsbauteil übertragen worden ist, kann das Zwischenübertragungsbauteil unter Anwendung von Hitze und Druck mit einem Bild-erhaltenden Substrat wie Papier in Kontakt gebracht werden. Das Tonerbild auf dem Zwischenübertragungsbauteil wird anschließend in Bildkonfiguration auf das Substrat übertragen und fixiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Tonerpartikel in einer Flüssigentwicklerform zugeführt.
Die Verwendung von fluoriertem Kohlenstoff als Füllstoff in Fluorelastomeren hilft, die oben genannten Probleme zu lösen. Das Material des Zwischenübertragungsbauteiles der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Übertragung von Tonerpartikeln von dem Photorezeptor zu dem Zwischenübertragungsbauteil in einer hohen Ausbeute, auf Grund der Kombination von fluoriertem Kohlenstoff und Fluorelastomer, welche für einen stabilen Widerstand innerhalb des gewünschten Bereichs von 10⁷ bis 10¹³ Ω/sq sorgt. Darüber hinaus berücksichtigen derartige mit fluoriertem Kohlenstoff gefüllte Fluorelastomere nicht nur einen stabilen Widerstand innerhalb des gewünschten Bereiches, sondern reduzieren zudem den Ladungsaustausch zwischen dem Zwischenübertragungsbauteil und sowohl dem Toner als auch dem optional in dem Entwickler befindlichen Ladungsdirektor.
Das Zwischenübertragungsbauteil der vorliegenden Erfindung kann mindestens drei verschiedene Konfigurationen aufweisen. In einer Ausführungsform der Erfindung besitzt die Zwischenübertragungskomponente 24 eine einschichtige Konfiguration wie in 2 dargestellt. Die Einschicht 30 stellt ein mit fluoriertem Kohlenstoff ge fülltes Fluorelastomer dar. Der fluorierte Kohlenstoff 31 ist gleichmäßig in dem Fluorelastomer dispergiert. Es wird angenommen, dass der fluorierte Kohlenstoff mit dem Fluorelastomer vernetzt. Es ist bevorzugt, dass der Oberflächenwiderstand der einzigen Fluorpolymer-Schicht von 10⁷ bis 10¹³ Ω/sq, vorzugsweise von 10⁹ bis 10¹² Ω/sq und besonders bevorzugt etwa 5 × 10¹⁰ Ω/sq beträgt. Die Dicke der einschichtigen Zwischenübertragungskomponente reicht von 0,025 bis 0,75 mm (1 bis 30 mil), vorzugsweise von 0,125 bis 0,375 mm (5 bis 15 mil). Die Härte der einschichtigen Zwischenübertragungskomponente beträgt weniger als 85 Shore A, vorzugsweise von 45 bis 65 Shore A. Ein optionaler Füllstoff kann zugegeben werden, um die mechanische Festigkeit des einschichtigen Films zu verstärken. Beispiele für geeignete Füllstoffe schließen MgO, CaO, ZnO, Ca(OH)₂ und ähnliche ein. Die Einschicht-Konfiguration kann in der Form eines Riemens, Films, oder eines endlosen, flexiblen, gesäumten oder saumlosen Riemens oder Films vorliegen.
In einer weiteren Ausführungsfotm der Erfindung besitzt der Zwischenübertragungsriemen 24 eine zweischichtige Konfiguration wie in 3 gezeigt. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Zwischenübertragungskomponente ein Substrat 32 und besitzt darauf eine äußere Schicht 30 eines mit fluoriertem Kohlenstoff gefüllten Fluorelastomers. Das mit fluoriertem Kohlenstoff gefüllte Fluorelastomer entspricht dem oben in der Beschreibung der in 2 gezeigten Ausführungsform beschriebenen und weist einen fluorierten Kohlenstoff-Füllstoff 31 dispergiert in der Fluorelastomer-Schicht auf. In dieser in 3 gezeigten zweischichtigen Konfiguration stellt das Substrat vorzugsweise einen aus Kunststoff hergestellten flexiblen Film oder Riemen mit einem hohen Widerstand dar. Alternativ ist das Substrat eine aus einem Metall wie Aluminium, Stahl oder ähnlichen hergestellte starre Walze. In der bevorzugten Ausführungsform stellt das Substrat einen aus einem ohmschen Kunststoff wie einem Polyimid hergestellten flexiblen Riemen dar. Spezielle Beispiele geeigneter Polymide schließen PAI (Polyamidimid), PI (Polyimid), Polyaramid, Polyphthalamid u. ä. ein. Der Kunststoff muss in der Lage sein, eine hohe mechanische Festigkeit zu zeigen, flexibel und mit einem Widerstand versehen sein. Es ist bevorzugt, dass das Polymid einen ohmschen Füllstoff wie Rußschwarz, Graphit oder ein Me talloxid wie Zinnoxid enthält. Es ist bevorzugt, dass der Widerstand der Substratschicht 10⁷ bis 10¹³ Ω/sq, vorzugsweise 10⁹ bis 10¹² Ω/sq und besonders bevorzugt etwa 5 × 10¹⁰ Ω/sq beträgt. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass der Kunststoff eine Biegefestigkeit von 3,4 × 10⁹ bis 2 × 10¹⁰ Pa (500.000 bis 3.000.000 psi) und ein Biegemodul von 6,9 × 10⁷ bis 3,8 × 10⁸ Pa (10.000 bis 55.000 psi) aufweist. Die Dicke des Substrates reicht von 0,025 bis 0,25 mm (1 bis 10 mil), vorzugsweise von 0,025 bis 0,125 mm (1 bis 5 mil).
Die mit fluoriertem Kohlenstoff gefüllte äußere Schicht 30 weist eine Dicke von 0,012 bis 0,15 mm (0,5 bis 6 mil), vorzugsweise von 0,025 bis 0,1 mm (1 bis 4 mil) auf. Der Oberflächenwiderstand beträgt von 10⁷ bis 10¹³ Ω/sq, vorzugsweise von 10⁹ bis 10¹² Ω/sq und besonders bevorzugt etwa 5 × 10¹⁰ Ω/sq. Die Härte der anpassungsfähigen äußeren Schicht ist geringer als 85 Shore A und bevorzugt von 45 bis 65 Shore A.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Zwischenübertragungsriemen 24 eine dreischichtige Konfiguration wie in 4 gezeigt. Diese dreischichtige Konfiguration stellt eine überlegene Anpassungsfähigkeit bereit und ist geeignet zur Verwendung mit Flüssigtoner, und insbesondere in xerographischen Color-Maschinen. In dieser dreischichtigen Konfiguration umfasst der Zwischenübertragungsriemen 24 ein Substrat 32 wie oben definiert und besitzt darauf eine Zwischenschicht 30, die eine auf dem Substrat positionierte anpassungsfähige, mit fluoriertem Kohlenstoff gefüllte Fluorelastomer-Schicht umfasst, sowie eine äußere Trennschicht 33. Die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der mit fluoriertem Kohlenstoff gefüllten Fluorelastomer-Schicht und des Substrates sind wie oben beschrieben, wobei die Zwischenschicht einen darin dispergierten fluorierten Kohlenstoff-Füllstoff 31 enthält. Diese äußere Schicht ist vorzugsweise dünn, mit einer Dicke von 0,0025 bis 0,05 mm (0,1 bis 2 mit), und vorzugsweise von 0,005 bis 0,037 mm (0,2 bis 1,5 mil). Die äußere Trennschicht ist aus einem bekannten Material hergestellt, welches geeignet zur Ablösung ist wie beispielsweise ein Silikon-Kautschuk. Spezielle Beispiele für hierin nützliche Silikon-Kautschuke schließen Silikon 552, erhältlich von Sampson Coating, Inc., Richmond, Virginia; Eccosil 4952D, erhältlich von Emerson Coming, Inc., WO Burn, Massachusetts; Dow Corning DC-437 Silikon, erhältlich von Dow Coming, Midland, Michigan, und jedwedes andere geeignete kommerziell erhältliche Silikon-Material ein. Vorzugsweise schließt die äußere Schicht einen optionalen Metalloxid-Füllstoff wie Fe₂O₃ darin dispergiert ein. Die dreischichtige Konfiguration arbeitet sehr gut bei Flüssigeniwicklung und stellt die bevorzugte Konfigurafion der vorliegenden Erfindung dar.
Der Umfang der Komponente in einer Film- oder einer Riemenkonfiguration aus ein bis drei oder mehr Schichten beträgt von 20,3 bis 152,4 cm (8 bis 60 Inch), vorzugsweise von 25,4 bis 127 cm (10 bis 50 Inch) und besonders bevorzugt von 38,1 bis 88,9 cm (15 bis 35 Inch). Die Breite des Films oder Riemens beträgt von 20,3 bis 10,6 cm (8 bis 40 Inch), vorzugsweise von 25,4 bis 91,4 cm (10 bis 36 Inch) und besonders bevorzugt von 25,4 bis 61 cm (10 bis 24 Inch). Es ist bevorzugt, dass der Film ein endloser, gesäumter, flexibler Riemen oder ein gesäumter flexibler Riemen ist, der einen oder mehrere Puzzleschnitt-Saum(Säume) einschließen oder nicht einschließen kann. Beispiele derartiger Riemen sind in den U.S. Patenten Nr. 5,457,707; und 5,514,436 beschrieben. Ein Verfahren zur Herstellung verstärkter, saumloser Riemen ist in U.S. Patent 5,409,557 dargelegt.
Der besondere Widerstand der anpassungsfähigen Fluorpolymer-Schicht kann aufgewählt und kontrolliert werden abhängig von beispielsweise der Menge an fluoriertem Kohlenstoff, der Art des Vulkanisiermittels, der Menge an Vulkanisiermittel, der Menge an Fluor in dem fluorierten Kohlenstoff und dem Vernetzungsverfahren, einschließlich dem speziellen Vernetzungsmittel, der Vernetzungszeit und der Vernetzungstemperatur. Der Widerstand kann nicht nur durch Auswahl der geeigneten Vernetzungsmittel, der Vernetzungszeit und der Vernetzungstemperatur wie oben dargelegt erzeugt werden, sondern ebenfalls durch Auswahl eines speziellen Polymers und Füllstoffs, wie eines speziellen fluorierten Kohlenstoffs, oder Mischungen verschiedener Typen von fluoriertem Kohlenstoff. Der Prozentsatz an Fluor in dem fluorierten Kohlenstoff wird ebenfalls den Widerstand des Fluorelastomers, wenn es damit vermischt wird, beeinflussen. Der fluorierte Kohlenstoff, von dem angenommen wird, dass er mit einem Elastomer vernetzt, stellt unerwartet überlegene Ergebnisse bereit, indem er ein Zwischenübertragungsbauteil mit einem stabilen Widerstand innerhalb des gewünschten Bereiches liefert, welcher praktisch nicht durch die zahlreichen Veränderungen der Umgebung und mechanischen Veränderungen beeinflusst wird, und ausreichende antistatische Eigenschaften bereitstellt.
Fluorierter Kohlenstoff, der manchmal als Graphitfluorid oder Kohlenstofffluorid bezeichnet wird, stellt ein festes Material dar, welches aus der Fluorierung von Kohlenstoff mit elementarem Fluor resultiert. Die Anzahl an Fluratomen pro Kohlenstoff atom kann variieren in Abhängigkeit der Fluorierungsbedingungen. Die variable Fluoratom zu Kohlenstoffatom-Stöchiometrie des fluorierten Kohlenstoffs erlaubt eine systemische, einheitliche Variation seiner auf den elektrischen Widerstand bezogenen Eigenschaften. Ein kontrollierter und spezifischer Widerstand stellt ein in hohem Maße gewünschtes Merkmal für eine anpassungsfähige Oberfläche eines Zwischenübertragungsbauteiles dar.
Bei fluoriertem Kohlenstoff handelt es sich um eine spezifische Klasse von Zusammensetzungen, welche durch die chemische Addition von Fluor an eine oder mehrere der vielen Formen von festem Kohlenstoff hergestellt wird. Darüber hinaus kann die Menge an Fluor variiert werden, um einen spezifischen, gewünschten Widerstand herzustellen. Fluorkohlenstoffe sind entweder aliphatische oder aromatische organische Verbindungen, in denen ein oder mehrere Fluoratome an ein oder mehrere Kohlenstoftatome gebunden wurden, um gut definierte Verbindungen mit einem einzigen scharten Schmelzpunkt oder Siedepunkt zu bilden. Fluorpolymere sind einzelne identische verbundene Moleküle, welche lange, über kovalente Bindungen aneinander gebundene, Ketten umfassen. Darüber hinaus stellen Ftuorelastomere einen speziellen Typ eines Fluorpolymers dar. Trotz einiger offensichtlicher Konfusion im Stand der Technik ist es daher offensichtlich, dass fluorierter Kohlenstoff weder ein Fluorkohlenstoff noch ein Fluorpolymer ist, und der Ausdruck wird hierin in diesem Zusammenhang verwendet.
Das fluorierte Kohlenstoffmaterial kann die fluorierten Kohlenstoffmaterialien wie hierin beschrieben einschließen. Die Verfahren zur Herstellung von fluoriertem Kohlenstoff sind gut bekannt und in der Literatur dokumentiert, wie in den folgenden U.S. Patenten 2,786,874; 3,925,492; 3,925,263; 3,872,032 und 4,247,608. Im wesentlichen wird fluorierter Kohlenstoff hergestellt durch Erhitzen einer Kohlenstoffquelle wie amorpher Kohlenstoff, Kohle, Holzkohle, Rußschwarz oder Graphit mit elementarem Fluor bei erhöhten Temperaturen, wie 150° bis 600°C. Ein Verdünnungsmittel wie Stickstoff wird vorzugsweise mit dem Fluor vermischt. Die Natur und Eigenschaften des fluorierten Kohlenstoffs variieren mit der besonderen Kohlenstoffquelle, den Reaktionsbedingungen und mit dem Grad an Fluorierung, der in dem Endprodukt erhalten wird. Der Grad an Fluorierung in dem Endprodukt kann variiert werden indem die Reaktionsbedingungen des Verfahrens geändert werden, im Wesentlichen Temperatur und Zeit. Im Allgemeinen ist der Fluor-Gehalt umso höher je höher die Temperatur und je länger die Zeit.
Fluorierter Kohlenstoff verschiedener Kohlenstoffquellen und mit verschiedenen Fluorgehalten ist kommerziell erhältlich von mehreren Quellen. Bevorzugte Kohlenstoffquellen stellen Rußschwarz, kristallines Graphit und Petrolkoks dar. Eine Form des fluorierten Kohlenstoffs, welche zur Verwendung in Übereinstimmung mit der Erfindung geeignet ist, stellt Polykohlenstoffmonofluorid dar, welches üblicherweise in der Kurzform CF_x geschrieben wird, wobei x für die Anzahl der Fluoratome steht und im Allgemeinen bis zu 1,5 beträgt, vorzugsweise von 0,01 bis 1,5, bevorzugter von 0,02 bis 1,5 und besonders bevorzugt von 0,04 bis 1,4. Die durch die Formel CF_x repräsentierte Verbindung weist eine lamellenartige Struktur auf, die sich aus Schichten von annellierten Kohlenstoff-6 Ringen zusammensetzt, mit Fluoratomen gebunden an die Kohlenstoffe und oberhalb und unterhalb der Ebene der Kohlenstoffatomeliegend. Die Herstellung des fluorierten Kohlenstoffs vom CF_x Typ ist beispielsweise in den oben genannten U.S. Patenten 2,786,874 und 3,925,492 beschrieben. Im Allgemeinen schließt die Bildung dieses Typs von fluoriertem Kohlenstoff die katalytische Reaktion von elementarem Kohlenstoff mit F₂ ein. Dieser Typ von fluoriertem Kohlenstoff kann kommerziell von vielen Lieferanten erhalten werden, einschließlich Allied Signal, Morristown, New Jersey; Central Glass International, Inc., White Plains, New York; Diakin Industries, Inc., New York, New York; und Advanced Research Chemicals, Inc., Catoosa, Oklahoma.
Eine andere Form von fluoriertem Kohlenstoff würde von Nobuatsu Watanabe als Poly(dikohlenstoffmonofluorid) postuliert, welches üblicherweise in der Kurzform (C₂F)_n geschrieben wird. Die Herstellung des fluorierten Kohlenstoffs vom (C₂F)_n-Typ ist beispielsweise in dem oben genannten U.S. Patent Nr. 4,247,608 beschrieben, und ebenso in Watanabe et al., "Herstellung von Polydikohlenstoffmonofluorid) aus Petrolkoks", Bull. Chem. Soc. Japan, 55, 3197–3199 (1982).
Darüber hinaus schließen bevorzugte ausgewählte fluorierte Kohlenstoffe diejenigen, die in U.S. Patent 4,524,119 von Luly et al. beschrieben sind, und diejenigen, die den Markennamen Accufluor^® aufweisen (Accufluor^® ist eine eingetragene Marke von Allied Signal, Morristown, New Jersey), beispielsweise Accufluor^® 2028, Accufluor^® 2065, Accufluor^® 1000 und Accufluor^® 2010. Accufluor^® 2028 und Accufluor^® 2010 weisen einen Fluorgehalt von 28 bzw. 11 Prozent auf. Accufluor^® 1000 und Accufluor^® 2065 weisen einen Fluorgehalt von 62 bzw. 65 Prozent auf. Ebenso umfasst Accufluor^® 1000 Kohlenstoffkoks, während Accufluor^® 2065, 2028 und 2010 alle leitfähiges Rußschwarz umfassen. Diese fluorierten Kohlenstoffe weisen die Formel CF_x auf und sind durch die Reaktion von C + F₂ = CF_x gebildet.
Die folgende Tabelle demonstriert einige Eigenschaften von vier bevorzugten fluorierten Kohlenstoffen, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind.
Wie hierin beschrieben stellt die Fähigkeit, in der Lage zu sein, den Fluorgehalt des fluorierten Kohlenstoffs zu variieren, um eine systematische, einheitliche Variation der auf den Widerstand bezogenen Eigenschaften des Zwischenübertragungsbauteiles zu erlauben, einen großen Vorteil der Erfindung dar. Der bevorzugte Fluorgehalt wird abhängen von der verwendeten Anlage, den Anlageeinstellungen, dem gewünschten Widerstand und dem ausgewählten spezifischen Fluorelastomer. Der Fluorgehalt in dem fluorierten Kohlenstoff beträgt von 1 bis 70 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des fluorierten Kohlenstoffs (Kohlenstoffgehalt von 99 bis 30 Gewichtsprozent), vorzugsweise von 5 bis 65 (Kohlenstoffgehalt von 95 bis 35 Gewichtsprozent) und besonders bevorzugt von 10 bis 30 Gewichtsprozent (Kohlenstoffgehalt von 90 bis 70 Gewichtsprozent).
Die mittlere Partikelgröße des fluoriertem Kohlenstoffs kann weniger als 1 μm (Mikron) und bis zu 10 μm (Mikron,) vorzugsweise weniger als 1 μm (Mikrons) und besonders bevorzugt von 0,1 bis 0,9 μm (Mikrons) betragen. Der Oberflächenbereich beträgt vorzugsweise von 100 bis 400 m²/g, bevorzugt von 110 bis 340 und besonders bevorzugt von 130 bis 170 m²/g. Die Dichte des fluorierten Kohlenstoffs beträgt vorzugsweise von 1,5 bis 3 g/cc, vorzugsweise von 1,9 bis 2,7 g/cc.
Die Menge an fluoriertem Kohlenstoff in der anpassungsfähigen Fluorelastomer-Schicht des Zwischenübertragungsbauteiles beträgt von 1 bis 50 Prozent bezogen auf das Gewicht des gesamten Feststoffgehaltes, und vorzugsweise von 1 bis 30 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der Gesamtfeststoffe. Gesamtfeststoffe wie hierin verwendet bezieht sich auf die Menge an Fluorelastomer und/oder anderen Elastomeren.
Der spezifische Oberflächenwiderstand der äußeren Schicht der Zwischenübertragungskomponente ist wichtig, da ein Widerstand innerhalb eines gewünschten Bereiches wie der oben dargelegte die auf die Statik bezogene Haftung des Toners mit der Zwischenübertragungsoberfläche signifikant verringert und eine Möglichkeit bereitstellt, die Übertragung des Tonerbildes anzutreiben. In Ausführungsformen liefert die vorliegende Erfindung Zwischenübertragungssystembauteile, welche den gewünschten Widerstand besitzen. Darüber hinaus wird der Widerstand des vorliegenden Zwischenübertragungsbauteiles praktisch nicht durch eine hohe Temperatur, Veränderungen der Feuchtigkeit, Betriebszeit, des Vorspannungsfeldes und vieler anderer Veränderungen der Umgebung beeinflusst.
Es ist bevorzugt, verschiedene Typen von fluoriertem Kohlenstoff zuerst zu mischen, um die mechanischen und elektrischen Eigenschaften abzustimmen. Beispielsweise kann eine Menge von 0 bis 40 Prozent, und vorzugsweise von 1 bis 35 Gewichtsprozent Accufluor^® 2010 mit einer Menge von 0 bis 40 Prozent, vorzugsweise von 1 bis 35 Prozent Accufluor^® 2028 gemischt werden. Andere Formen von fluoriertem Kohlenstoff können ebenfalls gemischt werden. Ein weiteres Beispiel stellt eine Menge von 0 bis 40 Prozent Accufluor^® 1000, gemischt mit einer Menge von 0 bis 40 Prozent, vorzugsweise von 1 bis 35 Prozent Accufluor^® 2065 dar. Alle anderen Kombinationen des Mischens der verschiedenen Formen von Accufluor^® sind möglich.
Die hierin beschriebenen anpassungsfähigen Schichten schließen Fluorelastomere ein. Spezielle, geeignete Fluorelastomere stellen diejenigen dar, die im Detail in U.S. Patenten 5,166,031, 5,281,506, 5,366,772 und 5,370,931 beschrieben sind, zusammen mit U.S. Patenten 4,257,699, 5,017,432 und 5,061,965. Wie darin beschrieben, sind diese Fluorelastomere, insbesondere von der Klasse der Copolymere und Terpolymere von Vinylidenfluorid, Hexefluorpropylen und Tetrafluorethylen, kommerziell bekannt unter verschiedenen Bezeichnungen wie VITON^® A, VITON^® E, VITON® E60C, VITON^® E430, VITON^® 910, VITON^® GH und VITON^® GF. Die Bezeichnung VITON^® ist eine Marke von E. I. DuPont de Nemours, Inc.. Andere kommerziell erhältliche Materialien schließen FLUOREL^® 2170, FLUOREL^® 2174, FLUOREL® 2176, FLUOREL^® 2177 und FLUOREL^® LVS 76 ein, wobei FLUOREL^® eine Marke der 3M Company ist. Zusätzliche käuflich erhältliche Materialien schließen AFLAS^TM, ein Poly(propylen-tetrafluorethylen), und FLUOREL II^® (LII900), ein Poly(propylen-tetrafluorethylenvinylidenfluorid), beide ebenfalls erhältlich von 3M Company sowie die als Tecnoflone identifizierten FOR-60KIR^®, FOR-LHF^®, NM^® FOR-THF^®, FOR-TFS^®, TH^®, TN505^®, erhältlich von Montedison Specialty Chemical Company, ein. in einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Fluorelastomer eines mit einer relativ geringen Menge an Vinylidenfluorid, wie in VITON^® GF, erhältlich von E. I. DuPont de Nemours, Inc. Das VITON^® GF weist 35 Molprozent Vinylidenfluorid, 34 Molprozent Hexafluorpropylen und 29 Molprozent Tetrafluorethy-len mit 2 Prozent Monomer mit Vernetzungsstellen auf. Das Monomer mit Vernetzungsstellen kann 4-Bromperfluorbuten-1, 1,1-Dihydro-4-bromperfluorbuten-1, 3-Bromperfluorpropen-1, 1,1-Dihydro-3-bromperfluorpropen-1, oder jedwedes andere geeignete, bekannte Monomer mit Vernetzungsstellen, kommerziell erhältlich von DuPont oder irgendeinem anderen Hersteller.
In einer bevorzugten einschichtigen Ausführungsform der Erfindung umfasst die anpassungsfähige Schicht ein mit fluoriertem Kohlenstoff gefülltes Fluorelastomer, wobei das Fluorelastomer VITON^® GF ist und der fluorierte Kohlenstoff ausgewählt ist aus Accufluor^® 1000, Accufluor^® 2065, Accufluor^® 2028, Accufluor^® 2010 oder Mischungen daraus.
Die Menge an Fluorelastomer, welche verwendet wird, um die anpassungsfähigen Schichten bereitzustellen, hängt von der Menge ab, die nötig ist, um die gewünschte Dicke der Schicht oder Schichten auszubilden. Speziell wird das Fluorelastomer für die äußere Schicht in einer Menge von 60 bis 99 Prozent, bevorzugt 70 bis 99 Prozent bezogen auf das Gewicht der Gesamtfeststoffe zugegeben.
Optionale Zwischenhaftschichten und/oder Polymerschichten können aufgebracht werden, um die gewünschten Eigenschaften und Leistungsziele des vorliegenden leitfähigen Films zu erzielen. Eine Zwischenhaftschicht kann beispielsweise ausgewählt werden aus Epoxyharzen und Polysiloxanen. Bevorzugte Haftmittel stellen Patent geschützte Materialien wie THIXON 403/404, Union Carbide A-1100 , Dow TACTIX 740, Dow TACTIX 741 und Dow TACTIX 742 dar. Ein besonders bevorzugtes Vulkanisiermittel für die zuvor genannten Haftmittel stellt Dow H41 dar.
In der zweischichtigen Konfigurationen kann eine Haftschicht zwischen dem Substrat und der äußeren Fluorpolymer-Schicht bereitgestellt werden. In der dreischichtigen Konfigurationen, kann ebenfalls eine Haftschicht zwischen der leitfähigen Fluorpolymer-Zwischenschicht und der äußeren Silikonschicht, und/oder zwischen der Fluorelastomer Zwischenschicht und dem Polyimid-Substrat vorliegen.
Die Schicht oder Schichten können auf dem Substrat mittels bekannter Beschichtungsverfahren abgeschieden werden. Bekannte Verfahren zur Ausbildung der äußeren Schichten) auf dem Substratfilm wie Tauchen, Sprühen, wie durch multiple Sprühanwendungen sehr dünner Filme, Gießen, Fließbeschichten, Bahnbeschich ten, Walzenbeschichten, Extrudieren, Formpressen oder ähnliche können verwendet werden. Es ist bevorzugt, die Schichten mittels Sprühen wie durch multiple Sprühanwendungen sehr dünner Filme, mittels Bahnbeschichten oder mittels Fließbeschichten abzuscheiden.
Die Zwischenübertragungskomponenten, die eine anpassungsfähige Schicht aufweisen, welche ein mit fluoriertem Kohlenstoff gefülltes Fluorelastomer umfasst, zeigen überlegene elektrische und mechanische Eigenschaften. Die Komponenten sind so entworfen, dass sie die Kontrolle elektrischer Eigenschaften, einschließlich eine Kontrolle der Leitfähigkeit in dem gewünschten Widerstandsbereich ermöglichen, wobei die Leitfähigkeit praktisch unempfindlich gegenüber Veränderungen der Umgebung ist. Darüber hinaus weisen die Komponenten eine verringerte Oberflächenenergie auf, welche hilft, die exzellenten Trenneigenschaften aufrechtzuerhalten. Überdies berücksichtigen die hierin beschriebenen Zwischenübertragungskomponenten die Neutralisierung verbleibender Tonerladung, welche schließlich die Bildqualität verbessert. Zusätzlich weisen die hierin beschriebenen Zwischenübertragungskomponenten eine gute Anpassungsfähigkeit auf.
Die folgenden Beispiele definieren und beschreiben die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weiter. Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich alle Anteile und Prozentangaben auf Gewicht.
BEISPIELE
Beispiel I
Eine Widerstandschicht enthaltend 30 Gewichts-% Accufluor^® 2028 in VITON^® GF wurde auf die folgende Weise hergestellt. Die Beschichtungsdispersion wurde hergestellt indem zuerst ein Lösungsmittel (200 g Methylethylketon), Stahlschrot (2.300 g) und 19,5 g Accufluor^® 2028 in eine kleine Tischrückwerkskugelmühle (Modell 01A) geben wurden. Die Mischung wurde für etwa eine Minute gerührt, um den fluorierten Kohlenstoff anzufeuchten. Eine Polymerbindemittel, VITON^® GF (45 g), wur de anschließend zugegeben und die resultierende Mischung für 30 Minuten gemahlen. Ein Vulkanisiermittelpaket (2,25 g VC-50, 0,9 g Maglite-D und 0, 2 g Ca(OH)₂) und ein Stabilisierungslösungsmittel (10 g Methanol) wurden anschließend eingeführt und die resultierende Mischung wurde für weitere 15 Minuten gemischt. Nach dem Filtrieren des Stahlschrotes durch ein Drahtsieb, wurde die Dispersion in einer Polypropylen-Flasche gesammelt. Die resultierende Dispersion wurde anschließend innerhalb von 2 bis 4 Stunden unter Verwendung eines Gardner Laborbeschichters auf KAPTON^® Substrate beschichtet. Die beschichteten Schichten wurden für ungefähr 2 Stunden luftgetrocknet und anschließend in einem programmierbaren Ofen schrittweise mittels Hitze vernetzt. Die Heisequenz war folgendermaßen: (1) 65°C für 4 Stunden, (2) 93°C für 2 Stunden, (3) 144°C für 2 Stunden, (4) 177°C für 2 Stunden, (5) 204°C für 2 Stunden und (6) 232°C für 16 Stunden. Dies resultierte in einer VITON^® GF Schicht, welche 30 Gewichtsprozent Accufluor^® 2028 enthält. Die Trockendicke der Schichten wurde zu ungefähr 3 mil (~75 μM) bestimmt.
Der Oberflächenwiderstand der vernetzten VITON^® GF Schichten wurde mittels einer Xerox Kooperation internen Testapparatur, welche aus einer Stromversorgung (Trek 601C Coratrol), einem Keithy Elektrometer (Modell 610B) und einem anpassungsfähigen, geschützten Zweitpunkt-Elektrodensensor (15 mm Raum zwischen den zwei Elektroden) besteht. Das für die Messung angelegte Feld betrug 500 V/cm und der gemessene Strom wurde basierend auf der Geometrie des Sensors in den Oberflächenwiderstand umgewandelt. Der Oberflächenwiderstand der Schicht wurde bestimmt zu ~1 × 10⁹ Ohm/sq.
Der Volumenwiderstand der Schicht wurde mittels der Standard AC Leitfähigkeitstechnik bestimmt. Die Oberfläche des VITON^® GF wurde in der Abwesenheit einer Zwischenschicht direkt auf ein Edelstahlsubstrat beschichtet. Eine aufgedampfte Aluminiumdünnschicht (300 Å) wurde als Gegenelektrode verwendet. Es wurde herausgefunden, dass der Volumenwiderstand ungefähr 1 × 10⁹ Ohm-cm bei einem elektrischen Feld von 1500 V/cm betrug. Überraschenderweise zeigte sich, dass der Widerstand nicht empfindlich gegenüber Veränderungen der Temperatur im Bereich von 20°C bis 150°C war, und gegenüber Veränderungen der relativen Feuchtigkeit in dem Bereich von 20% bis 80 Prozent, und gegenüber der Intensität des angelegten elektrischen Feldes (bis zur 2000 V/cm). Darüber hinaus war kein Hysterese (Gedächtnis) Effekt zu beobachten, nachdem die Schicht zu höheren elektrischen Feldern (> 104 V/cm) zyklisiert wurde.
Beispiel II
Eine Anzahl an Widerstandsschichten wurde unter Verwendung verschiedener prozentualer Gehalte bezogen auf Gewicht von ACCUFLUOR^® 2028 und ACCUFLUOR^® 2010, den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren folgend, hergestellt. Es wurde herausgefunden, dass diese Schichten sehr ähnliche elektrische Eigenschaften wie die Schichten aus Beispiel I zeigen, wenn sie gemäß denselben Verfahren gemessen wurden. Die Daten sind in Tabelle I zusammengefasst.
Tabelle I Widerstandsdaten des fluorierten Kohlenstoffs in Viton^® GF (Feld ~ 1500 V/cm)
Beispiel III
Eine Zahl von Widerstandsschichten wurde hergestellt unter Verwendung der Dispersion und des Beschichtungsverfahrens wie in Beispiel I beschrieben, mit der Ausnahme, dass eine Mischung verschiedener prozentualer Gehalte bezogen auf Gewicht verschiedener Typen von ACCUFLUOR^® mit VITON^® GF vermischt wurden. Die Zusammensetzungen der ACCUFLUOR^®/ViTON^® GF Schichten und die Ergebnisse des Oberflächenwiderstandes sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Tabelle 2
Beispiel IV
Widerstandsschichten aus 25 Gewichts-% ACCUFLUOR^® in VITON^® GF wurden gemäß den in Beispiel I beschriebenen Verfahren hergestellt. Anstatt eine Nachvernetzung bei 232°C für 16 Stunden durchzuführen, erfolgte die Nachvernetzung jedoch für 9 Stunden, 26 Stunden, 50 Stunden, 90 Stunden bzw. 150 Stunden. Die Ergebnisse des Oberflächenwiderstandes sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Beispiel V
Beschichtungsdispersionen, welche verschiedenen Konzentrationen an ACCUFLUOR^®2010 in VITON^® GF enthalten, wurden hergestellt unter Verwendung der in Beispiel I angegebenen Mahlverfahren. Diese Dispersionen wurden anschließend auf KAPTON^® Substrate Luft gesprüht. Die Schichten ~0,06 mm (2,5 mil)) wurden luftgetrocknet und unter Verwendung des in Beispiel I angeführten Verfahrens nachvernetzt. Die Ergebnisse des Oberflächenwiderstands sind unten in Tabelle 4 zusammengefasst. Der prozentuale Gehalt bezieht sich auf Gewicht.
Tabelle 4
Beispiel VI
Eine Widerstandsschicht aus 30% ACCUFLUOR^® 2028 in VITON^® GF wurde gemäß den in Beispiel I beschriebenen Verfahren hergestellt, mit der Ausnahme, dass 4,5 g des Vulkanisiermittels VC-50 verwendet wurden. Der Oberflächenwiderstand der Schicht wurde gemessen unter Verwendung der in Beispiel I angeführten Techniken und bestimmte sich zu ungefähr 5,7 × 10⁹ Ohm/sq.
Beispiel VII
Eine Beschichtungsdispersion wurde hergestellt indem zuerst ein Lösungsmittel (200 g Methylethylketon), Stahlschrot (2.300 g) und 2,4 g ACCUFLUOR^® 2028 in einer kleinen Tischrückwerkskugelmühle (Modell 01A) zugegeben wurden. Die Mischung wurde für etwa eine Minute gerührt, so dass der fluorierte Kohlenstoff mit dem Lösungsmittel angefeuchtet wurde. Ein Polymer-Bindemittel, VITON^® GF (45 g), wurde anschließend zugegeben und die resultierende Mischung für 30 Minuten gemahlen. Ein Vulkanisiermittelpaket (0,68 g DIAK 1 und 0,2 g Maglite Y) sowie ein Stabilisierungslösungsmittel (10 g Methanol) wurden dann eingeführt und die Mischung für etwa 15 Minuten weiter gemischt. Nach dem Filtrieren des Stahlschrotes durch ein Drahtsieb wurde die fluorierte Kohlenstoff/VITON^® GF Dispersion in einer Polypropylen-Flasche gesammelt. Die Dispersion wurde anschließend innerhalb von 2 bis 4 Stunden unter Verwendung eines Gardner Laborbeschichters auf KAPTON^® Substrate beschichtet. Die beschichteten Schichten wurden zuerst für ungefähr 2 Stunden luftgetrocknet und anschließend in einem programmierbaren Ofen mittels Hitze vernetzt. Die Heizsequenz betrug: (1) 65°C für 4 Stunden, (2) 93°C für 2 Stunden, (3) 144°C für 2 Stunden, (4) 177°C für 2 Stunden, (5) 204°C für 2 Stunden und (6) 232°C für 16 Stunden. Es wurde eine Widerstandsschicht (0,07 mm (3 mil)) bestehend aus 5 Gewichts-% ACCUFLUOR^® 2028 in VITON^® GF ausgebildet. Der Oberflächenwiderstand der Schicht wurde gemäß den Verfahren aus Beispiel I gemessen und bestimmte sich zu ungefähr 1 × 10⁸ Ohm/sq.
Beispiel VIII
Eine Widerstandsschicht aus 5 Gewichts-% ACCUFLUOR^® 2028 in VITON^® GF wurde hergestellt gemäß den Verfahren in Beispiel VII, mit der Ausnahme, dass 1,36 g DIAK 1 als das Vulkanisiermittel verwendet wurden. Der Oberflächenwiderstand der Schicht wurde gemessen zu 1 × 10⁵ Ohm/sq.
Beispiel IX
Eine Beschichtungsdispersion wurde hergestellt indem zuerst ein Lösungsmittel (200 g Methylethylketon), Stahlschrot (2.300 g) und 1,4 g ACCUFLUOR^® 2028 in einer kleinen Tischrückwerkskugelmühle (Modell 01A) zugegeben wurden. Die Mischung wurde für etwa eine Minute gerührt, so dass der fluorierte Kohlenstoff angefeuchtet wurde. Ein Polymer-Bindemittel, VITON^® GF(45 g) wurde anschließend zugegeben und die resultierende Mischung für 30 Minuten gemahlen. Ein Vulkanisiermittelpaket (1,36 g DIAK 3 und 0,2 g Maglite Y) sowie ein Stabilisierungslösungsmittel (10 g Methanol) wurden anschließend eingeführt und die resultierende Mischung für wertere 15 Minuten weiter gemischt. Nach Filtrieren des Stahlschrotes durch ein Drahtsieb, wurde die fluorierte Kohlenstoff/VITON^® GF-Dispersion in einer Polypropylen-Flasche gesammelt. Die Dispersion wurde anschließend innerhalb von 2 bis 4 Stunden unter Verwendung eines Gardner Laborbeschichters auf KAPTON^® Substrate beschichtet. Die beschichteten Schichten wurden zuerst für ungefähr 2 Stunden luftgetrocknet und dann in einem programmierbaren Ofen mittels Hitze vernetzt. Die Heizvernetzungssequenz betrug: (1) 65°C für 4 Stunden, (2) 93°C für 2 Stunden, (3) 144°C für 2 Stunden, (4) 177°C für 2 Stunden, (5) 204°C für 2 Stunden und (6) 232°C für 16 Stunden. Eine Widerstandsschicht (~0,07 mm (3 min) bestehend aus 3% ACCUFLUOR^® 2028 in VITON^® GF wurde ausgebildet. Der Oberflächenwiderstand der Schicht betrug ungefähr 8 × 10⁸ Ohm/sq.
Beispiel X
Widerstandsschichten aus 5% ACCUFLUOR^® 2028 in VITON^® GF wurden hergestellt unter Verwendung der Dispersion und des Beschichtungsverfahren wie in Beispiel VII angeführt, mit der Ausnahme, dass die Vernetzungszeiten und die Vernetzungstemperaturen geändert wurden. Die Oberflächenwiderstände dieser Schichten sind in Tabelle 5 zusammengefasst.
Tabelle 5
Beispiel XI
Widerstandsschichten aus 3 Gewichts-% ACCUFLUOR^® 2028 in VITON^® GF wurden hergestellt unter Verwendung der Dispersion und des Beschichtungsverfahrens wie in Beispiel IX beschrieben, mit der Ausnahme, dass die Vernetzungszeiten und die Vernetzungstemperaturen verändert wurden. Die Oberflächenwiderstände dieser Schichten sind in Tabelle 6 zusammengefasst.
Tabelle 6
Beispiel XII
Ein Zwischenübertragungsriemen aus einer ohmschen Schicht eines mit fluoriertem Kohlenstoff gefüllten Fluorelastomers kann in der folgenden Weise hergestellt werden. Eine Beschichtungsdispersion enthaltend ACCUFLUOR^® 2028 und VITON^® GF in einen Gewichtssverhältnis von 1 zu 3 kann gemäß den Verfahren, die in den Beispielen I und II oben dargestellt sind, hergestellt werden. Eine ungefähr 0,07 mm (3 mil) dicke ACCUFLUOR^®/VITON^® Widerstandsschicht kann anschließend mittels Bahnbeschichtung der Dispersion auf ein ohmsches KAPTON^® Substrat (erhältlich von DuPont und einen Oberflächenwiderstand von etwa 10¹⁰ Ohm/sq aufweisend) hergestellt werden. Die beschichtete Schicht kann anschließend getrocknet und unter Verwendung der in Beispiel I angeführten Bedingungen vernetzt werden. Der Oberflächenwiderstand der ACCUFLUOR^®/VITON^® Schicht wird auf etwa 10¹⁰ Ohm/sq und die Härte auf etwa 65 Shore A geschätzt.
Beispiel XIII
Eine Beschichtungsdispersion enthaltend ACCUFLUOR^® 2028, ACCUFLUOR^® 2010 und VITON GF^® in einem Gewichtsverhältnis von 2 : 3 : 95 kann gemäß den in Beispiel I angeführten Verfahren hergestellt werden. Eine ungefähr 0,07 mm (3 mil) dicke ACCUFLUOR^®/VIITON^®-Schicht kann durch Bahnbeschichtung der Dispersion auf ein ohmsches KAPTON^® Substrat (erhältlich von DuPont und einen Oberflächenwiderstand von etwa 10¹⁰ Ohm/sq aufweisend) hergestellt werden. Die beschichtete Schicht kann dann unter Verwendung des in Beispiel I beschriebenen Verfahrens getrocknet und vernetzt werden. Der resultierende Film kann als Zwischenübertragungsriemen verwendet werden. Der Oberflächenwiderstand der ACCUFLUOR^®/VITON^®-Schicht wird zu ¹⁰ Ohm/sq und die Härte zu 65 Shore A geschätzt.
Beispiel XIV
Ein vielschichtiger Zwischenübertragungsriemen bestehend aus einem ohmschen DuPont KAPTON^® Substrat, mit einer darauf befindlichen ACCUFLUOR^®/VITON® Widerstandsschicht, welche darauf eine äußere Silikonschicht aufweist, kann mittels Bahnbeschichtung einer Silikonschicht auf die in Beispielen XII und XIII hergestellten Schichten hergestellt werden. Nach der Beschichtung kann die Silikonschicht getrocknet werden und die gesamte beschichtete Struktur bei 120°C und für 3 Stunden, 177°C für 4 Stunden und schließlich 232°C für 2 Stunden vernetzt werden. Die vielschichtigen Zwischenübertragungsriemen können besonders geeignet zur Anwendung in Flüssigxerographie sein.

Claims

Ohmsche Tonerbild-Übertragungskomponente, umfassend mindestens eine mit fluoriertem Kohlenstoff gefüllte Fluorelastomer-Schicht (30).
Ohmsche Tonerbild-Übertragungskomponente gemäß Anspruch 1, wobei der fluorierte Kohlenstoff in besagter Schicht (30) in einer Menge von 1 bis 30 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der Gesamtfeststoffe vorliegt.
Ohmsche Tonerbild-Übertragungskomponente gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, vorbei der fluorierte Kohlenstoff einen Fluorgehalt von 10 bis 30 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des fluorierten Kohlenstoffs aufweist, und einen Kohlenstoffgehalt von 90 bis 70 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des fluorierten Kohlenstoffs.
Ohmsche Tonerbild-Übertragungskomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worbei der fluorierte Kohlenstoff durch die Formel CF_x repräsentiert wird, in der x die Anzahl der Fluoratome darstellt und eine Zahl von 0,02 bis 1,5 ist.
Ohmsche Tonerbild-Übertragungskomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Fluorelastomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus a) Copolymeren von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen, b) Terpolymeren von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen und c) Tetrapolymeren von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen, Tetrafluorethylen und einem Monomer mit Vernetzungsstellen.
Ohmsche Tonerbild-Übertragungskomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Fluorelastomer in der Schicht (30) in einer Menge von 70 bis 99 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der Gesamtfeststoffe vorliegt.
Ohmsche Tonerbild-Übertragungskomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, welche zudem ein Polyimid-Substrat (32) umfasst, wobei besagte mit fluoriertem Kohlenstoff gefüllte Fluorelastomer-Schicht (30) in Kontakt mit besagtem Polyimid-Substrat (32) steht
Ohmsche Tonerbild-Übertragungskomponente gemäß Anspruch 7, wobei besagtes Polyimid-Substrat (32) einen Füllstoff, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rußschwarz, Graphit und Metalloxiden, enthält.
Ohmsche Tonerbild-Übertragungskomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, welche zudem eine äußere Silikon-Trennschicht (33) enthält, welche auf besagter mit fluoriertem Kohlenstoff gefüllten Fluorelastomer-Schicht (30) positioniert ist.
Vorrichtung zur Ausbildung von Bildern auf einem Aufnahmemedium, umfassend die ohmsche Tonerbild-Übertragungskomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.