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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Tonerübertragungselemente,
die in elektrostatographischen Kopiergeräten einschließlich digitalen, Bild-auf-Bild-
und kontaktelektrostatischen Druckgeräten brauchbar sind. Die vorliegenden Übertragungselemente
können
als Zwischenübertragungselemente,
Fixierübertragungselemente,
Transportelemente und dergleichen verwendet werden. Die Übertragungselemente
sind in Ausführungsformen
bei Anwendungen zur Flüssigtintenentwicklung
brauchbar.
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Bei einem typischen elektrostatographischen Kopiergerät wie etwa
einem elektrophotographischen Bilderzeugungssystem mittels eines
Photorezeptors wird ein Lichtbild eines zu kopierenden Originals
in Form eines elektrostatischen Latentbilds auf einem lichtempfindlichen
Element aufgezeichnet und das Latentbild wird nachfolgend durch
die Anwendung eines Entwicklergemisches sichtbar gemacht. Ein Typ
in derartigen Druckmaschinen verwendeter Entwickler ist ein flüssiger Entwickler,
der einen flüssigen
Träger
mit darin dispergierten Tonerteilchen umfaßt. Im allgemeinen besteht
der Toner aus Harz und einem geeigneten Farbmittel wie etwa ein
Farbstoff oder Pigment. Herkömmliche
Ladungssteuerungsverbindungen können
ebenfalls vorhanden sein. Das flüssige
Entwicklermaterial wird mit dem elektrostatischen Latentbild in
Kontakt gebracht und die farbigen Tonerteilchen werden in Bildanordnung darauf
niedergeschlagen.
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Das auf dem Bilderzeugungselement
aufgezeichnete entwickelte Tonerbild wird auf ein bildaufnehmendes
Substrat wie etwa Papier über
ein Zwischenübertragungselement übertragen.
Die Tonerteilchen können
durch Wärme
und/oder Druck auf ein Zwischenübertragungselement übertragen
werden oder die Tonerteilchen können
gebräuchlicher
elektrostatisch mittels eines elektrischen Potentials zwischen dem
Bilderzeugungselement und dem Zwischenübertragungselement auf das
Zwischenübertragungselement übertragen
werden. Nachdem der Toner zu dem Zwischenübertragungselement übertragen
worden ist, wird er danach zum Beispiel durch In-Berührung-bringen
des Substrats mit dem Tonerbild auf dem Zwischenübertragungselement unter Wärme und/oder
Druck auf das Bildempfangssubstrat übertragen.
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Zwischenübertragungselemente ermöglichen
einen hohen Durchsatz bei mäßigen Verarbeitungsgeschwindigkeiten.
Bei Vierfarb-Kopiersystemen verbessert das Zwischenübertragungselement auch
die Registerhaltigkeit des fertigen Farbtonerbildes. Bei derartigen
Systemen können
die vier Farbkomponenten cyan, gelb, magenta und schwarz synchron
auf ein oder mehr Bilderzeugungselemente entwickelt und registerhaltig
auf ein Zwischenelement an einer Übertragungsstation übertragen
werden.
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Bei elektrostatographischen Druckmaschinen,
bei denen das Tonerbild vom Zwischenübertragungselement zum bildaufnehmenden
Substrat übertragen
wird, ist es wichtig, daß die Übertragung der
Tonerteilchen vom Zwischenübertragungselement
zu dem bildaufnehmenden Substrat im wesentlichen 100% beträgt. Eine
weniger als vollständige Übertragung
auf das bildempfangende Substrat führt zu einer Bildverschlechterung
und niedrigen Auflösung.
Eine vollständig
wirksame Übertragung
ist besonders wichtig, wenn das Bilderzeugungsverfahren das Erzeugen
von Vollfarbbildern umfaßt,
da eine unerwünschte
Farbverschlechterung bei den Endfarben auftreten kann, wenn die
Farbbilder nicht vollständig vom
Zwischenübertragungselement übertragen
worden sind.
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Es ist somit wichtig, daß die Zwischenübertragungselementoberfläche ausgezeichnete
Trenneigenschaften bezüglich
der Tonerteilchen aufweist. In der Technik zur Verwendung als Zwischenübertragungselemente
bekannte, herkömmliche
Materialien besitzen oft die Festigkeit, Verformbarkeit und elektrische
Leitfähigkeit,
die zur Verwendung als Zwischenübertragungselemente
notwendig sind, können
aber an schlechten Tonerfreisetzungseigenschaften, insbesondere
hinsichtlich Bildern mit höherem
Glanz aufnehmenden Substraten leiden.
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Obschon die Verwendung eines Trennmittels die
Tonerübertragung
erhöht,
neigt die Außenschicht des Übertragungselements
beim Zusatz des Trennmittels zum Quellen. Es ist zum Beispiel gezeigt
worden, daß sich
Silikonkautschuk gut als Übertragungsschicht
verhält,
in Gegenwart eines Kohlenwasserstofffluids als Trennmittel aber
bedeutend quillt. Ferner ist von den Trenneigenschaften gezeigt
worden, daß sie
bei der wiederholten Wechselwirkung mit gewissen Trennmitteln wie
etwa Kohlenwasserstoff-Trennmittel abfallen.
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Die JP-A-10-171 265 und JP-A-10-083
122 offenbaren Tonerübertragungselemente,
die ein Substrat, eine einen Fluorkautschuk oder einen Silikonkautschuk
umfassende Zwischenschicht und eine Oberflächenschicht umfassen, die ein
Material umfaßt,
dessen Oberflächenenergie
klein ist wie etwa die von Fluorescein.
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Es bleibt ein Bedürfnis nach einem Zwischenübertragungselement,
das im wesentlichen 100% Tonerübertragung
ohne Systemausfall auf bildempfangende Substrate mit von niedrig
bis sehr hoch reichendem Glanz zeigt. Weiter bleibt ein Bedarf nach
einer Kombination einer Übertragungselement-Oberflächenschicht
und einem Trennmittel, das zu keinem bedeutenden Quellen der Außenschicht des Übertragungselements
führt.
Außerdem
ist es erwünscht,
eine Kombination einer Übertragungselementschicht
und eines Trennmittels anzubieten, bei der die Trenneigenschaften
des Übertragungselements
während
wiederholter Wechselwirkung mit dem Trennmittel nicht bedeutend
abfallen.
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Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung schließen
ein Tonerübertragungselement
umfassend ein Substrat, eine Schicht darauf, die einen Silikonkautschuk
umfaßt,
und eine Tonertrennmittelmaterialbeschichtung auf dieser Schicht
ein, wobei das Trennmittelmaterial eine flüssige Emulsion eines kationischen
Polydimethylsiloxans umfaßt.
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Vorzugsweise umfaßt das Trennmittelmaterial
weiter leitfähige
Füllstoffe.
Der leitfähige
Füllstoff ist
vorzugsweise aus der aus Ruß,
Graphit, Metalloxiden und Gemischen daraus bestehenden Gruppe ausgewählt. Die
Silikonkautschuk-Außenschicht weist
vorzugsweise eine Dicke von etwa 2 bis etwa 125 Mikron auf. Es ist
bevorzugt, daß das Übertragungselement
sich in Form eines Bandes befindet. Vorzugsweise umfaßt das Substrat
ein aus der aus Stoffen und Polyimiden bestehenden Gruppe ausgewähltes Material.
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Ausführungsformen schließen auch
ein Bilderzeugungsgerät
zum Bilden von Bildern auf einem Aufzeichnungsmedium ein, umfassend
eine ladungsrückhaltende
Oberfläche
zum Aufnehmen eines elektrostatischen Latentbildes darauf; eine
Entwicklungskomponente zum Aufbringen eines Entwicklermaterials
auf die ladungsrückhaltende
Oberfläche
zum Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes unter Erzeugen
eines entwickelten Bildes auf der ladungsrückhaltenden Oberfläche; eine Übertragungskomponente
zum Übertragen
des entwickelten Bildes von der ladungsrückhaltenden Oberfläche auf
ein Kopiesubstrat, wobei die Übertragungskomponente
ein Substrat, eine Schicht darauf, die einen Silikonkautschuk umfaßt, und
eine Entwicklertrennmittelmaterialbeschichtung auf dieser Schicht
umfaßt,
wobei das Trennmittelmaterial eine flüssige Emulsion eines kationischen
Polydimethylsiloxans umfaßt,
und eine Fixierkomponente zum Fixieren des übertragenen, entwickelten Bildes
auf das Kopiesubstrat.
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Es ist bevorzugt, daß das Trennmaterial
weiter leitfähige
Füllstoffe
umfaßt.
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Ausführungsformen schließen weiter
ein Bilderzeugungsgerät
zum Erzeugen von Bildern auf einem Aufzeichnungsmedium umfassend
eine ladungsrückhaltende
Oberfläche
zum Aufnehmen eines elektrostatischen Latentbildes darauf; eine
Entwicklungskomponente zum Aufbringen eines Entwicklermaterials
auf die ladungsrückhaltende
Oberfläche
zum Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes unter Erzeugen
eines entwickelten Bildes auf der ladungsrückhaltenden Oberfläche und
eine Fixierübertragungskomponente
zum Übertragen
des entwickelten Bildes von der ladungsrückhaltenden Oberfläche auf
ein Kopiesubstrat und zum Fixieren des entwickelten Bildes auf das
Kopiesubstrat, wobei die Fixierübertragungskomponente
ein Substrat mit einem damit verbundenen Heizelement, eine Schicht darauf,
die einen Silikonkautschuk umfaßt,
und eine Entwicklertrennmittelmaterialbeschichtung auf dieser Schicht
umfaßt,
wobei das Trennmittelmaterial eine flüssige Emulsion eines kationischen
Polydimethylsiloxans umfaßt.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Bildgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Darstellung einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und stellt ein Fixierübertragungselement dar.
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3 ist
eine schematische Ansicht eines ein Übertragungselement enthaltenden
Bildentwicklungssystems.
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4 ist
eine Darstellung einer Ausführungsform
der Erfindung, die eine Kautschuk-Außenschicht
in Kombination mit einer Trennschicht zeigt.
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5 ist
eine graphische Darstellung der Anzahl der Übertragungen zu Prozent Tonerübertragung.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Übertragungs-
und Fixierübertragungselemente
mit einem Trennmittel in Kombination damit, um die Bildübertragung
zu verbessern und Abfälle
bei der Bildübertragung
zu verringern. Die vorliegende Kombination eines äußeren Übertragungsmaterials
und Trennmittels erhöht
auch die Lebensdauer des Übertragungselements
durch Bereitstellen einer starken äußeren Übertragungsschicht, die weniger
leicht quillt.
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Übertragungselemente
umfassen vorzugsweise ein Material, daß eine gute Abmessungsstabilität aufweist,
beständig
gegenüber
dem Angriff von Toner- oder Entwicklermaterialien ist, an das bildaufnehmende
Substrat wie etwa Papier anpaßbar
ist und vorzugsweise elektrisch halbleitend ist. Herkömmliche,
in der Technik als zu Zwischenübertragungselementen
brauchbar bekannte Materialien schließen Silikonkautschuke, Fluorkohlenstoffelastomere
wie sie etwa unter dem Warenzeichen VITON® von
E. I. du Pont de Nemours & Co.
erhältlich
sind, Polyvinylfluorid, wie es unter dem Warenzeichen TED-LAR® ebenfalls
von E. I. du Pont de Nemours & Co.
erhältlich
ist, verschiedene Fluorpolymere wie etwa Polytetrafluorethylen (PTFE),
Perfluoralkoxy (PFA-TEFLON®), fluoriertes Ethylenpropylencopolymer
(FEP), andere TEFLON®-artige Materialien und dergleichen
und Gemische davon ein.
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Das Zwischenübertragungselement kann in Form
einer einzelnen Schicht vorliegen oder das Zwischenübertragungselementmaterial
kann auf ein wärmeleitfähiges und
elektrisch halbleitendes Substrat beschichtet sein, obwohl unter
einigen Bedingungen elektrisch leitfähige Substrate verwendet werden können. Beispiele
geeigneter Substratmaterialien schließen Polyamide, Polyimide, Edelstahl,
zahlreiche Metallegierungen, Stoffmaterialien wie etwa die in der
am 30. März
1998 angemeldeten, „Fabric
Fuser Film" betitelten
US-Patentanmeldung
Seriennr. 09/050135 offenbarten und dergleichen ein, ohne jedoch
darauf beschränkt
zu sein. Stoffe sind Materialien, die aus Fasern oder Fäden bestehen
und zu Tuch- oder Filzstrukturen gewebt, gewirkt oder gepreßt sind.
Hierin verwendet bezieht sich gewebt auf nahe beieinander ausgerichtete
Ketten- und Schußfäden im rechten
Winkel zueinander. Hierin verwendet bezieht sich nicht-gewebt auf
zufällig
miteinander verbundene Fasern oder Filamente. Das als Substrat hierin
brauchbare Stoffmaterial muß dazu
geeignet sind, eine hohe Betriebstemperatur (d. h. größer als etwa
180°C, vorzugsweise
größer als
200°C) zu
erlauben, es muß eine
hohe mechanische Festigkeit zeigen können, Wärmeisolierungseigenschaften
liefern (dies wiederum verbessert den thermischen Wirkungsgrad des
vorgeschlagenen Fixiersystems) und elektrische Isoliereigenschaften
aufweisen. Außerdem
ist es bevorzugt, daß das
Stoffsubstrat eine Biegefestigkeit von etwa 2 000 000 bis etwa 3
000 000 psi und einen Biegemodul von etwa 25 000 bis etwa 55 000
psi aufweist. Beispiele geeigneter Stoffe schließen gewebten oder nicht-gewebten
Baumwollstoff, Graphitstoff, Fiberglas, gewebtes oder nichtgewebtes
Polyimid (zum Beispiel von DuPont erhältliches KEVLAR®),
gewebtes oder nicht-gewebtes Polyamid wie etwa Nylon oder Polyphenylenisophthalamid
(zum Beispiel NOMEX® von E. I. DuPont aus Wilmington,
Delaware), Polyester, Polycarbonat, Polyacryl, Polystyrol, Polyethylen,
Polypropylen und dergleichen ein.
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Bei einer elektrostatographischen
Druckmaschine wird jedes übertragene
Bild auf einem Bilderzeugungselement gebildet. Das Bilderzeugungselement
kann herkömmliche
Formen wie etwa ein Photorezeptorband oder -tommel, ein ionographisches Band
oder Trommel und dergleichen annehmen. Das Bild kann anschließend durch
In-Kontakt-bringen
des Latentbildes mit einem Toner oder Entwickler an einer Entwicklungsstation
entwickelt werden. Das Entwicklungssystem kann entweder naß oder trocken sein.
Das entwickelte Bild wird anschließend auf ein Zwischenübertragungselement übertragen.
Das Bild kann entweder ein Einzelbild oder ein Mehrfachbild sein.
Bei einem Mehrfachbildsystem kann jedes Bild nacheinander auf dem
Bilderzeugungselement gebildet und nacheinander entwickelt werden
und anschließend
auf ein Zwischenübertragungselement übertragen
werden oder bei einem Alternativverfahren kann jedes Bild auf dem
Bilderzeugungselement gebildet, entwickelt und auf das Zwischenübertragungselement
registerhaltig übertragen
werden.
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Bezüglich 1 wird bei einem typischen elektrostatographischen
Kopiergerät
ein Lichtbild eines zu kopierenden Originals in Form eines elektrostatischen
Latentbildes auf einem lichtempfindlichen Element aufgezeichnet
und das Latentbild wird nachfolgend durch die Anwendung elektroskopischer, thermoplastischer
Harzteilchen, die gemeinhin als Toner bezeichnet werden, sichtbar
gemacht. Genauer wird der Photorezeptor 10 auf seiner Oberfläche mittels
einer Aufladevorrichtung 12, an die von der Stromversorgung 11 eine
Spannung angelegt wurde, aufgeladen. Der Photorezeptor wird dann
bildweise Licht aus einem optischen System oder einem Bildeingabegerät 13 wie
etwa einem Laser oder einer lichtaussendenden Diode ausgesetzt,
um ein elektrostatisches Latentbild darauf zu bilden. Im allgemeinen
wird das elektrostatische Latentbild dadurch entwickelt, daß ein Entwicklergemisch
aus der Entwicklerstation 14 damit in Kontakt gebracht
wird. Die Entwicklung kann durch Anwenden eines Magnetbürsten-,
Pulverwolken- oder anderen bekannten Entwicklungsverfahrens bewirkt
werden. Ein Trockenentwicklergemisch umfaßt üblicherweise ein Trägergranulat
mit triboelektrisch daran haftenden Tonerteilchen. Die Tonerteilchen
werden vom Trägergranulat
zu dem Latentbild unter Bilden eines Tonerpulverbildes darauf angezogen.
Wahlweise kann ein Flüssigentwicklermaterial
eingesetzt werden, das einen flüssigen
Träger
mit darin dispergierten Tonerteilchen einschließt. Das Flüssigtonermaterial wird mit
dem elektrostatischen Latentbild in Kontakt gebracht und die Tonerteilchen
werden darauf in Bildanordnung abgeschieden.
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Nachdem die Tonerteilchen auf der
photoleitenden Oberfläche
in Bildanordnung abgeschieden worden sind, werden sie durch ein Übertragungsmittel 15,
das eine Druckübertragung
oder elektrostatische Übertragung
sein kann, auf einen Kopiebogen 16 übertragen. Wahlweise kann das
entwickelte Bild auf ein Zwischenübertragungselement oder Vorspannungsübertragungselement übertragen
werden und nachfolgend auf einen Kopiebogen übertragen werden. Beispiele
von Kopiesubstraten schließen
Papier, transparentes Material wie etwa Polyester, Polycarbonat
oder dergleichen, Tuch, Holz oder irgend ein anderes gewünschtes
Material ein, auf dem sich das fertige Bild befindet.
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Nachdem die Übertragung des entwickelten Bildes
beendet ist, bewegt sich der Kopiebogen 16 zur Fixierstation 19,
die in 1 als Fixierwalze 20 und
Druckwalze 21 dargestellt ist (obschon jede andere Fixierkomponente
wie etwa ein Fixierband in Kontakt mit einer Druckwalze, eine Fixierwalze
in Kontakt mit einem Druckband und dergleichen zur Verwendung mit
dem vorliegenden Gerät
geeignet ist), bei der das entwickelte Bild auf den Kopiebogen 16 fixiert
wird, indem man den Kopiebogen 16 zwischen dem Fixier-
und Druckelement hindurchgehen läßt, wodurch
ein dauerhaftes Bild gebildet wird. Wahlweise kann die Übertragung
und Fixierung durch eine Fixierübertragungsanwendung
bewirkt werden.
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Der Photorezeptor 10 bewegt
nach der Übertragung
zur Reinigungsstation 17, bei der von etwaigem auf dem
Photorezeptor 10 verbliebenen Toner durch Verwenden einer
Rakel (wie in 1 dargestellt),
Bürste
oder eines anderen Reinigungsgeräts gesäubert wird.
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Die zur vorliegenden Erfindung eingesetzten Übertragungselemente
können
jede geeignete Form aufweisen. Beispiele geeigneter Formen schließen einen
Bogen, einen Film, ein Netz, eine Folie, einen Streifen, eine Spule,
einen Zylinder, eine Trommel, einen Möbius-Endlosstreifen, eine kreisförmige Scheibe,
ein Band einschließlich
eines nahtlosen, biegsamen Endlosbandes, ein vernähtes Endlosband
ein Endlosband mit einer Puzzle-Schnittnaht und
dergleichen ein.
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Die Übertragungskomponenten der
vorliegenden Erfindung können
entweder bei einer Bild-auf-Bild-Übertragung oder Tandemübertragung eines
Tonerbilds (von Tonerbildern) vom Photorezeptor zur der Zwischenübertragungskomponente
oder bei einem Fixierübertragungssystem
zur gleichzeitigen Übertragung
und Fixierung des übertragenen und
entwickelten Latentbilds auf das Kopiesubstrat verwendet werden.
Bei einer Bild-auf-Bild- Übertragung
werden die Farbtonerbilder zuerst auf dem Photorezeptor aufgebracht
und alle Farbtonerbilder werden dann gleichzeitig auf die Zwischenübertragungskomponente übertragen.
Bei einer Tandemübertragung
wird das Tonerbild in jeweils einer Farbe auf einmal vom Photorezeptor
auf dieselbe Fläche
der Zwischenübertragungskomponente übertragen.
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Die Übertragung des entwickelten
Bildes vom Bilderzeugungselement zum Zwischenübertragungselement und die Übertragung
des Bildes vom Zwischenübertragungselement
zum Substrat kann jede geeignete Technik sein, die herkömmlicherweise
bei der Elektrophotographie verwendet wird, wie etwa Koronaübertragung,
Druckübertragung,
Vorspannungsübertragung
und Kombinationen dieser Übertragungsmittel
und dergleichen. Bei der Situation der Übertragung vom Zwischenübertragungselement
zum Substrat können
auch Übertragungsverfahren
wie etwa eine Haftübertragung
eingesetzt werden, bei das Empfängersubstrat
Hafteigenschaften in Bezug auf das Entwicklermaterial aufweist. Eine
typische Koronaübertragung
bedingt das In-Kontakt-bringen der abgeschiedenen Tonerteilchen
mit dem Substrat und Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf
die den Tonerteilchen gegenüberliegende
Substratoberfläche.
Ein Einzeldrahtkorotron, an das ein Potential zwischen etwa 5000
und etwa 8000 Volt angelegt ist, liefert eine befriedigende Übertragung.
Bei einem speziellen Verfahren besprüht eine eine Korona erzeugende
Vorrichtung die Rückseite
des Bildaufnahmeelements mit Ionen, um sie auf das geeignete Potential
aufzuladen, so daß sie
an dem Element haftet, von dem das Bild übertragen werden soll, und
das Tonerpulverbild wird von dem bildtragenden Element zu dem Bildaufnahmeelement
angezogen. Nach der Übertragung
lädt ein Koronagenerator
das Aufnahmeelement auf die entgegengesetzte Polarität auf, um
das Aufnahmeelement von dem Element zu trennen, das ursprünglich das
entwickelte Bild trug, worauf das Bildaufnahmeelement von dem Element
getrennt wird, das ursprünglich
das Bild trug.
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Zur Farbbilderzeugung werden typischerweise
vier Bilderzeugungsvorrichtungen verwendet. Die bilderzeugenden
Vorrichtungen können
jeweils ein Bildaufnahmeelement in Form eines Photorezeptors eines
anderen Bildaufnahmeelements umfassen. Das Zwischenübertragungselement
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird bei der Bewegung auf einem Endlospfad
so unterstützt,
daß sich
einzelne Teile davon hinter die bilderzeugenden Komponenten zur Übertragung
eines Bildes von jedem Bildaufnahmeelement bewegen. Jede bilderzeugende
Komponente ist neben dem Zwischenübertragungselement angebracht,
um die aufeinanderfolgende, überlagerte,
zu einander re gisterhaltige Übertragung
verschiedener Farbtonerbilder auf das Zwischenübertragungselement zu ermöglichen.
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Das Übertragungselement bewegt sich
so, daß sich
jeder einzelne Teil davon zuerst hinter eine bilderzeugende Komponente
bewegt und mit einem entwickelten Farbbild auf einem Bildaufnahmeelement
in Kontakt gerät.
Eine Übertragungsvorrichtung,
die eine Koronaentladungsvorrichtung umfassen kann, dient dazu,
die Übertragung
der Farbkomponente des Bildes an der Kontaktfläche zwischen dem Aufnahmeelement
und dem Zwischenübertragungselement
zu bewirken. In ähnlicher
Weise können
auf dem Zwischenübertragungselement
auch Bildkomponenten aus Farben wie etwa rot, blau, braun, grün, orange,
magenta, cyan, gelb und schwarz, die dem ursprünglichen Dokument entsprechen,
mit einer Farbe über
der anderen unter Erzeugen eines Vollfarbbilds gebildet werden.
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Ein Übertragungsbogen oder Kopiebogen wird
im Kontakt mit dem Tonerbild auf dem Zwischenübertragungselement bewegt.
Ein Vorspannungsübertragungselement
kann zum Bereitstellen eines guten Kontakts zwischen dem Bogen und
dem Tonerbild an der Übertragungsstation
verwendet werden. Eine Koronatransfervorrichtung kann auch bereitgestellt
werden, um dem Vorspannungsübertragungselement
beim Ausführen
der Bildübertragung
behilflich zu sein. Diese Bilderzeugungsschritte können gleichzeitig
an verschiedenen einzelnen Teilen des Zwischenübertragungselements ablaufen.
Weitere Einzelheiten des hierin eingesetzten Übertragungsverfahrens werden
im US-Patent 5 298 956 an Mammino angeführt.
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Das Übertragungselement hierin kann
in verschiedenen Vorrichtungen einschließlich den im US-Patent Nr.
3 893 761, 4 531 825, 4 684 238, 4 690 539, 5 119 140 und 5 099
286 beschriebenen eingesetzt werden, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Die Übertragung und Fixierung können gleichzeitig
in einer Fixierübertragungsanordnung
erfolgen. Wie in 2 dargestellt
wird ein Fixiergerät 15 als
Fixierübertragungsband 4 dargestellt,
das durch Antriebswalzen 22 und eine Heizwalze 2 gelagert
wird. Die Heizwalze 2 umfaßt ein Heizelement 3. Das
Fixierübertragungsband 4 wird
durch die Antriebswalzen 22 in Richtung des Pfeils 8 angetrieben. Das
entwickelte Bild vom Photorezeptor 10 (der durch die Walzen 1 in
Richtung 7 angetrieben wird) wird auf das Fixierübertragungsband 4 übertragen, wenn
der Kontakt mit dem Photorezeptor 10 und dem Band 4 erfolgt.
Die Andruckwalze 5 ist bei der Übertragung des entwickelten
Bildes vom Photorezeptor 10 auf das Fixierübertragungsband 4 behilflich.
Das übertragene
Bild wird nachfolgend auf das Kopiesubstrat 16 übertragen
und gleichzeitig auf das Kopiesubstrat 16 fixiert, indem
das Kopiesubstrat 16 zwischen dem Band 4 (das
das entwickelte Band enthält)
und der Andruckwalze 9 hindurchgeht. Durch die Heizwalze 2 mit
dem darin enthaltenen Heizelement 3 und der Andruckwalze 9 wird
ein Spalt gebildet. Das Kopiesubstrat 16 geht durch den
durch die Heizwalze 2 und Andruckwalze 9 gebildeten
Spalt hindurch und gleichzeitig erfolgt die Übertragung und Fixierung des
entwickelten Bildes auf das Kopiesubstrat 16.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung und stellt ein Übertragungsgerät 15 dar,
das ein zwischen einem Bilderzeugungselement 10 und einer Übertragungswalze 29 angebrachtes
Zwischenübertragungselement 24 umfaßt. Das
Bilderzeugungselement 10 wird durch eine Photorezeptortrommel
veranschaulicht. Andere geeignete Bilderzeugungselemente können jedoch andere
elektrostatographische Bilderzeugungsrezeptoren wie etwa ionographische
Bänder
und Trommeln, elektrophotographische Bänder und dergleichen einschließen.
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Bei dem Multibilderzeugungssystem
der 3 wird jedes übertragene
Bild auf der Bilderzeugungstrommel durch die Bilderzeugungsstation 36 gebildet.
Jedes dieser Bilder wird anschließend an der Entwicklungsstation 37 entwickelt
und zum Zwischenübertragungselement 24 übertragen.
Jedes Bild kann auf der Photorezeptortrommel 10 nacheinander
gebildet und entwickelt und anschließend zu dem Zwischenübertragungselement 24 übertragen werden.
Bei einem Alternativverfahren kann jedes Bild auf der Photorezeptortrommel 10 gebildet,
entwickelt und registerhaltig zu dem Zwischenübertragungselement 24 übertragen
werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist das Multibildsystem ein Farbkopiersystem. Bei diesem
Farbkopiersystem wird jede Farbe eines zu kopierenden Bildes auf
der Photorezeptortrommel gebildet. Jedes Farbbild wird entwickelt
und auf das Zwischenübertragungselement 24 übertragen.
Wie vorstehend kann jedes Farbbild auf der Trommel 10 nacheinander
gebildet und entwickelt und anschließend auf das Zwischenübertragungselement 24 übertragen
werden. Bei dem Alternativverfahren kann jede Farbe eines Bildes
auf der Photorezeptortrommel gebildet, entwickelt und registerhaltig
auf das Zwischenübertragungselement 24 übertragen werden.
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Nachdem die Latentbilderzeugungsstation 36 das
Latentbild auf der Photorezeptortrommel 10 gebildet hat
und das Latentbild des Photorezeptors an der Entwicklungsstation 37 entwickelt
worden ist, werden die geladenen Tonerteilchen 33 von der
Entwicklungsstation 37 angezogen und von der Photorezeptortrommel 10 festgehalten,
da die Photorezeptortrommel 10 eine Ladung 32 besitzt,
die der der Tonerteilchen 33 entgegengesetzt ist. In 3 werden die Tonerteilchen
als negativ geladen dargestellt und die Photorezeptortrommel 10 wird
als positiv geladen dargestellt. Diese Ladungen können in
Abhängigkeit
von der Natur des Toners und der verwendeten maschinellen Ausstattung
umgekehrt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Toner
in einem flüssigen
Entwickler vor. Die vorliegende Erfindung ist jedoch in Ausführungsformen
auch für Trockenentwicklungssysteme
brauchbar.
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Eine gegenüber der Photorezeptortrommel 10 angebrachte
Vorspannungsübertragungswalze 29 weist
eine höhere
Spannung als die Oberfläche
der Photorezeptortrommel 10 auf. Wie in 3 dargestellt lädt die Vorspannungsübertragungswalze 29 die
Rückseite 26 des
Zwischenübertragungselements 24 mit
einer positiven Ladung auf. Bei einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung kann ein Korona- oder ein anderer Auflademechanismus
zum Aufladen der Rückseite 26 des
Zwischenübertragungselements 24 verwendet
werden.
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Die negativ geladenen Tonerteilchen 33 werden
durch positive Ladung 30 auf der Rückseite 26 des Zwischenübertragungselements 24 zur
Vorderseite 25 des Zwischenübertragungselements 24 angezogen.
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Das Zwischenübertragungselement kann in Form
eines Bogens, einer Bahn oder eines Bandes wie es in 3 auftritt oder in Form
einer Walze oder anderen geeigneten Gestalt vorliegen. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung liegt das Zwischenübertragungselement
in Form eines Bandes vor. Bei einer weiteren, in den Figuren nicht
dargestellten Ausführungsform
der Erfindung kann das Zwischenübertragungselement
in Form eines Bogens vorliegen.
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4 zeigt
eine Zwischichtanordnung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Darin eingeschlossen ist ein Substrat 40, äußere Kautschukschicht 41 und
eine Trennmittelmaterialschicht 42. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
umfaßt das
trennmittel Füllstoffe 43.
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Die äußere Schicht umfaßt ein Silikonkautschukmaterial
mit einem hohen elastischen Modul. Das Material sollte beim Zusatz
elektrisch leitender Teilchen leitend werden kön nen. Der hierin verwendete
Silikonkautschuk weist die Vorteile einer verbesserten Walkdauer
und Bildregisterhaltigkeit, chemischen Stabilität gegenüber einem flüssigen Entwickler
oder Toneradditiven, thermischen Stabilität bei Fixierübertragungsanwendungen
und verbesserten Überzugsherstellung
und verglichen mit bekannten, für
einen Film für Übertragungskomponenten
verwendeten Materialien, verbesserten Lösungsmittelbeständigkeit
auf. Silikonkautschuk gewährleistet eine
niedrigere Zugkraft, was es dem Material gestattet, bei Fixierübertragungsanwendungen
gut abzuschneiden. Von der niedrigen Zugkraft wird angenommen, daß sie eine
Funktion der niedrigen Haft- und niedrigen Oberflächenenergieeigenschaft
des Silikonmaterials ist. Das Silikonmaterial mit niedrigem Modul
unterstützt
ferner das Anpassungsvermögen
des Toners an das Endsubstrat.
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Beispiele geeigneter Silikonkautschukmaterialien
sind bei Raumtemperatur vulkanisierte (RN) Silikonkautschuke, bei
hoher Temperatur vulkanisierte (HTV) Silikonkautschuke und bei niedriger
Temperatur vulkanisierte (LTV) Silikonkautschuke. Diese Kautschuke
sind bekannt und im Handel etwa als SILASTIC® 735
black RTV und SILASTIC® 732 RTV beide von Dow
Corning und 106 RTV Silicone Rubber und 90 RTV Silicone Rubber beide
von General Electric leicht erhältlich.
Andere geeignete Silikonmaterialien schließen Siloxane (vorzugsweise
Polydimethylsiloxane), Fluorsilikone wie etwa von Sampson Coatings,
Richmond Virginia, erhältlicher
Silicone Rubber 552, flüssige
Silikonkautschuke wie etwa vinylvernetzte, wärmehärtbare Kautschuke oder bei Raumtemperatur
vernetzte Silanolmaterialien und dergleichen ein.
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Der Silikonkautschuk liegt in der äußeren Schicht
in einer Menge von etwa 10 bis etwa 98%, vorzugsweise von etwa 25
bis etwa 50 Gew.-% der gesamten Feststoffe vor. Die Dicke der Silikonkautschukschicht
beträgt
von etwa 2 Mikron bis etwa 125 Mikron, vorzugsweise von etwa 8 bis
etwa 75 Mikron und besonders bevorzugt von etwa 12 bis etwa 25 Mikron.
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Es ist bevorzugt, daß der Silikonkautschuk einen
resistiven Füllstoff
wie etwa Ruß,
Graphit, Bornitrid, Metalloxide wie etwa Kupferoxid, Zinkoxid, Titandioxid,
Siliziumdioxid und dergleichen und Gemische davon enthält. Diese
Typen Füllstoffe
werden dazu verwendet, elektrische oder thermische Eigenschaften
zu verleihen, die bei der Übertragung
und Trennung dickerer Beschichtungen behilflich sind. Dünnere Silikonoberflächenbeschichtungen
mit einer Mindestmenge Füllstoffe
sind bevorzugt, um die niedrigstmögliche Oberflächenenergie
zu erreichen. Falls ein Füllstoff
zugegen ist, liegt er vorzugsweise in einer Menge vor, die zum Verleihen
der elektrischen oder thermischen Eigenschaft behilflich ist, die Oberflächenenergie
der gesamten Formulierung aber nur minimal erhöht. Falls ein Füllstoff
in der äußeren Silikonschicht
zugegen ist, liegt er in einer Menge von weniger als etwa 20%, vorzugsweise
von etwa 0,5 bis etwa 20% vor.
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Trennmittel auf Öl- und Wachsgrundlage neigen
dazu, eine äußere Silikonkautschuk-Übertragungsschicht quellen
zu lassen. Daher ist das gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendete Trennmittel ein Polydimethylsiloxan-Trennmittel,
das eine flüssige
Emulsion anstatt eines auf Ölgrundlage
oder Wachsgrundlage ist und es umfaßt kationische elektrische
Kontrollmittel oder Polymere mit metallischen Endgruppen, um eine
kationische elektrische Leitfähigkeit
zu verleihen. Beispiele im Handel erhältlicher Silikontrennmittel
schließen
GE Silicone SM2167 Antistat®, General Electric SF1023,
DF1040, SF1147, SF1265, SF1706, SF18-350, SF96, SM2013, SM2145,
SF1154, SM3030, DF104, SF1921, SF1925, SF69, SM2101, SM2658, SF1173,
SF1202 und SF1204 ein.
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Das Trennmittelmaterial kann leitfähige Füllstoffe
umfassen oder nicht. Geeignete leitfähige Füllstoffe schließen Ruß, Graphit,
Bornitrid, Metalloxide wie etwa Kupferoxid, Zinkoxid, Titandioxid,
Siliziumdioxid und dergleichen und Gemische daraus ein. Falls ein
Füllstoff
in dem Trennmittelmaterial zugegen ist, liegt er vorzugsweise in
einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 40%, vorzugsweise von etwa 0,5 bis
etwa 15 Gewichtsprozent der gesamten Feststoffe vor.
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Das Trennmittel wird als verhältnismäßig dünne, äußere Überzugsschicht
vor der Übertragung des
Entwicklermaterials auf das Übertragungselement
aufgebracht. Vorzugsweise wird das Trennmittel durch einen Docht,
Walze oder ein anderes bekanntes Auftragselement auf das Übertragungselement
aufgebracht. Das Trennmittel wird in einer Menge von etwa 0,1 bis
etwa 15 μl/Kopie,
vorzugsweise von etwa 0,1 bis etwa 2 μl/Kopie und als die äußere Silikonkautschukschicht
des Übertragungselements bedeckender,
dünner
Film zugeführt.
Der dünne
Film aus dem Trennmittel weist eine Dicke von etwa 2 Mikron bis
etwa 125 Mikron, vorzugsweise von etwa 8 bis etwa 75 Mikron und
besonders bevorzugt etwa 12 bis etwa 25 Mikron auf.
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Der Volumenwiderstand des Übertragungselements
beträgt
von etwa 104 bis etwa 1014 und
vorzugsweise von etwa 108 bis etwa 1010 Ohm/sq.
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Die folgenden Beispiele definieren
und beschreiben Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung weiter. Solange nicht anders angegeben
sind alle Teile und Prozentangaben in Gewicht.
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Beispiel I
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Flüssiger Farbtoner (Xerox flüssiger Kohlenwasserstoff
Nr. 28143-3 – 20%
Feststofftinte) wurde in einer Menge von etwa 20 bis etwa 40% auf
ein silikonbeschichtetes Substratbandmaterial in Form von Bögen (AR8001
von Adhesive Research) durch Siebdruck aufgetragen. Das Bild wurde
bei verschiedenen Temperaturen getrocknet. Die silikonbeschichteten
Substratbögen
mit dem Bild darauf wurden zusammen mit einem Kopiesubstrat aus
unbeschichtetem, unbebildertem Papier zwischen einem durch ein Andruckelement
und ein Fixierelement gebildeten Spalt angebracht. Verschiedene
Papiersubstrate wurden getestet. Das Andruckelement bestand aus
einer Gummiwalze von etwa 3 Zoll Durchmesser mit auf eine Dicke
von ungefähr
0,75 Zoll aufgetragenem Silikonkautschuk. Die Fixierwalze war ebenfalls ungefähr 3 Zoll
im Durchmesser und wies ein VITON®-Beschichtungsmaterial
in einer Dicke von ungefähr
0,010 Zoll auf. Das Andruckelement umfaßte ferner Heizplatten zum
Trocknen und Erhitzen des Papiers vor dem Spalteintritt. Die Walzen
wurden nicht erhitzt.
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Nach der Fixierübertragung wurden die silikonbeschichteten
Bögen und
Papiersubstrate aus dem durch die Andruck- und Fixierwalze gebildeten Spalt
gezogen und die Übertragung
des Toners auf die Papiersubstrate wurde untersucht. Eine 100%ige Übertragung
erfolgt, wenn aller Toner vom Fixierübertragungselement zu den Papiersubstraten übertragen
ist und kein Toner sichtbar auf dem Übertragungselement zurückgeblieben
ist. Ferner wurde normales Klebeband der Marke Scotch auf das Übertragungselement
gelegt, um zu versuchen, etwaigen auf dem Übertragungselement verbliebenen
Toner abzuziehen.
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Nach wiederholten Tests waren die
silikonbeschichteten Papierbögen
durch die Kohlenwasserstoffflüssigkeit
nachteilig beeinflußt
und die Trennung begann sich zu verschlechtern. Die verschlechterte Probe
wurde anschließend
einem dünnen
Auftrag eines wäßrigen Silikonmaterials
[SM2167 (wäßrige PDMS-Emulsion,
kationisches Material von General Electric)] unterzogen. Die Trennung
wurde erneuert und hielt einen langen Zeitraum an.
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100% Silikonölgrundlage sind klebrig und quellen
das Verarbeitungsmaterial wie etwa die andere Silikonkautschukschicht.
Es ist deshalb bevorzugt, daß verhältnismäßig kleine
Mengen der wäßrigen Emulsion
des kationischen PDMS-Materials angewendet werden, um die Freisetzung
zu erhalten.
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5 zeigt
die durch das vorstehende Testverfahren erhaltenen Ergebnisse. Die
rechteckigen Punkte stellen das vorstehende Fixierübertragungselement
einschließlich
des Zusatzes der flüssigen, kationischen
Polydimethylsiloxanemulsion dar. Dies steht in völligem Gegensatz zu der Vergleichskurve, bei
der die Kreise das vorstehende Fixierübertragungselement darstellen,
das ohne Gegenwart der PDMS-Emulsion, aber statt dessen in Gegenwart
eines Kohlenwasserstofftrennmittels (Isopar®) getestet wurde.
Es ist anzumerken, daß die
Trennung merklich abnimmt, wenn die Anzahl der Übertragungen zunimmt.
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Beispiel II
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Mehrere Fixierübertragungsmaterialien wurden
auf die Abziehkraft getestet. Standardpolyimidsubstrate wurden von
DuPont erworben. Verschiedene äußere Beschichtungen
wurden durch ein bekanntes Standardausstreichverfahren auf die Polyimidsubstrate
aufgetragen. Die Beschichtungen schlossen VITON®, PFA
und Silikonkautschuk ein. Die Übertragungselemente
wurden durch das Instron-Abziehtestverfahren (Bandtrenntest) wie
folgt auf die Abziehkraft getestet. Die Übertragungselemente wurden
einem Abziehfestigkeitstest mittels eines mechanischen Testgeräts Instron
1122 unterzogen. Es wurden ein Kraftaufnehmer von 50 Pfund und eine Spannkopfgeschwindigkeit
von 10 Zoll/Minute zum Testen verwendet. Die VITON®-Materialien
zeigten Abziehkräfte
von 34 Unzen/Zoll, PFA zeigte Abziehkräfte von 4 Unzen/Zoll und Silikonkautschuk
von 0,2 Unzen/Zoll. Je niedriger die Abziehkraft ist, desto besser
ist das Fixierübertragungsvermögen. Der
Silikonkautschuk zeigte sich als das beste Übertragungs- und Fixierübertragungsmaterial.
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Daher werden durch eine Kombination
einer äußeren Silikonkautschukschicht
und einer wäßrigen Emulsion
eines kationischen PDMS-Trennmittels überlegene Trenneigenschaften
bei der Fixierübertragung
erhalten.