稳定化聚合物来控制功能材料从递送构件中的被动渗出的制作方法
【专利摘要】一种用于在图像形成装置中使用的递送构件。该递送构件具有一个支撑构件和一个设置在该支撑构件上的第一层。该第一层包含一种交联的弹性基体、一种包含聚硅氧烷主链的稳定聚合物、以及一种功能化材料。用于制备这类具有一个第一层的递送元件的涂层混合物。包含这类递送构件的图像形成装置。
【专利说明】稳定化聚合物来控制功能材料从递送构件中的被动渗出
【技术领域】
[0001]在此的实施例总体上涉及图像形成装置(例如，电子照相装置和印刷机)，以及在其中使用的组件。
【背景技术】
【发明内容】
[0002]通过使用一个外部递送系统(如一个递送构件)来施加一个功能材料/润滑剂(例如，石蜡油)薄膜，来解决LCM和摩擦/扭矩这两个问题。该功能材料薄膜可以起到润滑清洁刀片的作用。
[0003]与具有一个外部的聚二甲硅氧烷(PDMS)基体的、将石蜡油递送给一个成像构件的某种递送构件有关的一个问题是，该石蜡油可以从该PDMS基体被动地扩散(即使不与另一种物体，如偏压电荷辊(BCR)，接触)。
[0004]某些实施例针对用于在图像形成装置中使用的递送构件。这些递送构件包括一个支撑构件和一个设置在该支撑构件上的第一层。该第一层具有一个交联的弹性基体、一种包含聚硅氧烷主链的稳定化聚合物、以及一种功能材料。
[0005]一些实施例针对一种用于递送构件的涂层混合物，该涂层混合物包含一种能够交联的弹性体、一种包含聚硅氧烷主链的稳定化聚合物、以及一种功能材料。
[0006]某些实施例针对图像形成装置，这些图像形成装置包括一个具有电荷保留表面的成像构件，一个用于在该成像构件上施加静电荷的充电单元；以及一个被设置成与该成像构件的一个表面或该充电单元的一个表面接触的递送构件。该递送构件具有一个支撑构件，以及一个设置在该支撑构件上的第一层，该第一层包含一个交联的弹性基体，一种包含聚硅氧烷主链的稳定化聚合物，以及一种功能材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1说明了递送构件在一种图像形成装置中的(例如，递送辊)的两种配置。该递送构件可以被配置成来将一种功能材料薄膜施加:a)直接到一个成像构件表面；或《到一个充电单元，该充电单元之后将材料转移到该成像构件的表面。
[0008]图2描述了在32，500次印刷后的一个印刷测试，该测试使用一种具有包含聚二甲硅氧烷(PDMS)基体/石蜡油递送辊的递送构件的图像形成装置来进行，该递送辊被设置成用于将石蜡油施加到在该图像形成装置中一个感光器的三分之二的长度上，。
[0009]图3是一个扫描电子显微镜(SEM)图，不出了分散在一个固态PDMS基体中的经石蜡油填充的孔。
[0010]图4示出了以下试样:a)PDMS:石蜡油2: I,b)PDMS:石蜡油:MH0MS(甲基氢化硅氧烷-辛甲基硅氧烷共聚物)2: I: 0.5，以及c)PDMS:石蜡油:pTDMS(聚四癸基甲基硅氧烷)2: I: 0.5，在聚苯乙烯培养皿中在它们制成约24天后的照片。(比率是按重量计的)。
[0011]图5示出了用按以下重量计的配置品制成的递送辊的照片:a)PDMS:石蜡油2: I,b)PDMS:石蜡油:MH0MS2: I: 0.5，#&c)PDMS:石蜡油:pTDMS2: I: 0.25,与一个偏压电荷辊(BCR)接触24小时。
[0012]图6示出了用以下按重量计的配置品制成的递送辊的照片:a)PDMS:石蜡油2: I,b)PDMS:石蜡油:pTDMS2: I: 0.5，#&c)PDMS:石蜡油:pTDMS2: I: 0.25,与一个偏压电荷辊(BCR)接触约5天。
[0013]图7描述了用一个具有递送辊的图像形成装置进行的印刷测试，该递送辊包含按重量计a)PDMS:石蜡油2: 1，和b)PDMS:石蜡油:pTDMS2: I: 0.5，在陈化约24小时并且O次印刷后。
[0014]图8描述了用一个具有递送辊的图像形成装置进行的印刷测试，该递送辊包含按重量计a) PDMS:石蜡油2: 1，和b)PDMS:石蜡油:pTDMS2: I: 0.5，在陈化约5天并且O次印刷后。
[0015]图9示出了多个递送辊的照片，这些递送辊包含按重量计a)PDMS:石蜡油2: I ；和b)PDMS:石蜡油:pTDMS2: I: 0.5，在陈化约5天并且100次印刷后。
[0016]图10描述了用一个具有递送辊的图像形成装置进行的印刷测试，该递送辊包含按重量计PDMS:石蜡油2: I，在陈化约5天并且100次印刷后。
【具体实施方式】
[0017]实施例的递送构件可以各种配置和位置整合到一个图像形成装置中。作为在图像形成装置中的一个成像构件，该递送构件可以将功能材料直接递送到成像构件的表面或一个充电单元的表面(充电单元进而将石蜡油递送给成像构件)。
[0018]图1A说明了在一个图像形成装置中的元件的一种配置。示出了一个递送构件10 (例如递送棍)，一个成像构件20 (例如,感光器)，以及一个充电单兀30 (例如偏压电荷辊(BCR))。递送构件10与成像构件20 (例如，感光器)接触，以将一种功能材料(例如，石蜡油，除了在本领域已知的其他之外)的层40 (例如，从约Inm到200nm，从约5nm到约50nm,或从约8nm到约20nm超薄层)递送到该成像构件20的表面之上。该成像构件20可以被充电单元30 (例如，BCR)充电以启动一个电子照相复制过程。可以暴露该成像构件以改变其表面电荷，因此在该成像构件上创造静电潜像。随后可以通过调色显影剂将这个潜像显影成一个可视图像。之后，可以将该显影后的图像从该成像构件上转移到一张复印纸上或一些其他图像支撑衬底上，该图像可以永久附着其上。可以用清洁器(例如，清洁刀片)清洁该成像构件表面以移除任何残留的显影剂或其他污染物以准备用于多个连续的成像周期。
[0019]在图1b显示的选择性配置中，该递送构件10接触该充电单元30 (例如，BCR)以将该功能材料的薄层50递送到该充电单元的表面上。该充电单元30，进而，将该功能材料转移到该成像构件20 (例如，感光器)的表面之上，作为一个薄层40 (例如，分子疏水层)。
[0020]可以在一个图像形成装置或这种装置的系统中使用根据实施例的递送构件。在实施例中，该递送构件可以是一个静电印刷系统中的客户可替换单元(CRU)，并且将功能材料递送到成像构件/感光器的外层，例如，一种保护性外套层。该成像构件可以具有本领域已知的组成/结构。
[0021]一个成像构件/感光器可包含至少一个衬底层，一个设置在该衬底之上的成像层，以及一个任选的设置在该成像层之上的外套层。该成像层可以包含一个设置在该衬底之上的电荷生成层、以及一个设置在该电荷生成层之上的电荷转移层。在其他实施例中，一个底涂层可以被包括并且可以位于该衬底与该成像层之间，尽管附加的层可以存在并且位于这些层之间。该成像构件还可以任选地包括一个抗弯曲背涂层。在某些实施例中，该成像构件可以包括一个支撑衬底、一个导电接地面、一个底涂层、一个电荷生成层、以及一个电荷转移层。一个任选地保护性外套层可以被设置在该电荷转移层上。该电荷生成层和该电荷转移层作为两个分开的层可以形成一个成像层。在一个替代性配置中，这两个层的功能性组分可以结合在一个单层中。
[0022]在一些实施例中，该成像构件可以具有一种鼓、圆柱、盘、带、或drelt状配置，除了在本领域已知的其他配置之外。在一些实施例中，在一个带式构型中，该成像构件可以包含一个抗弯曲背涂层，一个支撑衬底、一个导电接地面、一个底涂覆层、一个粘结层、一个电荷生成层、以及一个电荷转移层。在某些实施例中，在一个成像构件中可以包括外套层和接地条带。
[0023]外套层可以被设置在该电荷转移层上以提供成像构件表面保护，以及提高耐磨损性。该外套层可以是任何在本领域中已知的用于与成像构件一起使用的。外套层可以具有从约0.1微米到约25微米、或从约I微米到月10微米、或在一个具体的实施例中，约3微米到约10微米变化的厚度。在一些实施例中，该外套层可以包含一种电荷转移组分、以及一种任选的有机聚合物或无机聚合物。某些外套层可以包含热塑性有机聚合物或交联的聚合物，如热固性树脂、UV或电子束固化树脂、等等。在一些实施例中，该外套层可以包含一种粒子添加剂，例如包含氧化铝和氧化硅的金属氧化物、或低表面能聚四氟乙烯(PTFE)、或它们的组合。
[0024]某些实施例可导致显著的运行成本降低，由于它们增大了成像构件的寿命。在本领域已知的是，坚稳的外套层可以延长成像构件的寿命，但是将这类外套层合并到商业上成功的装置上已受到阻碍，归因于增加的横向电荷迁移(LCM)以及在该清洁刀片和这类外套层的表面之间的摩擦力。通过使用一个外部递送系统来施加一个功能材料/润滑剂(例如，石腊油)薄膜(从约Inm到200nm、从约5nm到约50nm、或从约8nm到约20nm)以解决LCM和摩擦/扭矩这两个问题，可以改进经外涂覆的成像构件的性能。该薄膜可以起到润滑清洁刀片的作用。
[0025]递送构件可以被用来将一个石蜡油层和/或其他功能材料层直接(图1a)或通过一个充电单兀(例如，偏压电荷棍(BCR),图1b)施加到感光器/成像构件的表面。该石蜡油或其他功能材料既可以作为润滑剂降低扭矩，也可以作为保护感光器/成像构件的外套层免受由充电(例如，通过BCR)引起的损害的牺牲层。BCR充电在有机膜/外套层中生成亲水性物种，这导致横向电荷迁移(例如，A-区缺损)。图2示出了一种印刷，其中带有与石蜡油混合的聚二甲硅氧烷(PDMS)基体的外层的递送辊与感光器的长度的三分之二接触。与该递送辊接触的一面没有缺损，而不带有辊的一面(例如，未施加石蜡油)显示出缺损和条纹。
[0026]根据本当前的实施例的递送构件可以含有足够量的功能材料，以向在图像形成装置中的电荷单元/成像构件的表面，连续供应一个薄的或低于约1nm的超薄的功能材料层。功能材料可以从第一层扩散到该递送构件的表面，在此将其直接或间接(通过充电单元)转移到图像形成装置中的成像构件上。
[0027]可以制造出一种具有交联的弹性基体的递送构件，其中分散有一种功能材料。交联的弹性的该功能材料可以是不相容的材料，这可以有助于功能材料从该交联的弹性基体的高扩散速率。例如，PDMS(弹性基体)和石蜡油(功能材料)是不相容的材料(即，硅酮油和石蜡油是不可混溶的材料)，并且该不相容性可以致使该石蜡油被动扩散出PDMS基质，即使该递送构件没有与另一个构件(如BCR)接触。
[0028]功能材料(例如，石蜡油)被动扩散出递送构件可以导致当图像形成装置处于空闲时功能材料(即，石蜡油)针对充电单元或成像构件集中(pool)。过量的功能材料可以导致图像缺陷并且可能加剧调色剂污染物。在较高的功能材料:交联弹性基体(例如，石蜡油:PDMS基体)重量比之下，该被动扩散可能更强，但是可通过降低储存在交联的弹性基体中的功能材料的量来最小化被动扩散。为了减少污染物，同时保持必要的功能材料储蓄，更好地控制功能材料从递送构件中被动扩散将是所期望的。某些实施例可通过在递送构件中采用一个第一层来控制被动扩散，该第一层包括可使分散在该交联弹性基体中的功能材料稳定的稳定化聚合物，该功能材料是递送构件的一种组分。
[0029]某些实施例针对包含一个支撑构件和一个第一层的递送构件，该第一层包含一种交联弹性基体、一种包含聚硅氧烷主链的稳定化聚合物，以及一种功能材料。其中该第一层被设置在该支撑构件上。该功能材料可以扩散到实施例中递送构件的表面。在实施例中，功能材料可以分布在交联的弹性基体中。被递送到成像构件或充电单元的表面上的功能材料的量受控(至少部分地)于在第一层中的功能材料的扩散速率。
[0030]在一些实施例中，该递送构件的支撑构件可以包含金属、塑料、陶瓷、或它们中的两种或更多种的混合物。在某些实施例中，该递送构件的支撑构件可以是不锈钢棒。支撑构件的直径可以根据应用需要而变化。在一些实施例中，该支撑构件可以具有在约3_和约1mm之间的直径。
[0031]该递送构件包含一个第一层，该第一层包含一个围绕该支撑构件设置的交联的弹性基体。该交联的弹性基体可以包含至少一种交联的聚合物。在某些实施例中，交联的弹聚合物可选自下组，该组由以下各项组成:硅酮、氟硅酮、聚氨酯、聚酯、聚氟硅氧烷、含氟弹性体、合成橡胶、天然橡胶、以及它们中的两种或更多种的混合物。在一些实施例中，该交联的弹性基体可包括交联的聚二甲硅氧烷(PDMS)。
[0032]在实施例中，该第一层包括分散在交联的弹性基体之中的功能性材料。该功能材料可以提供改进的、对所希望的感光器功能的维护。它可提供润滑以及对感光器/成像构件的表面保护。在成像构件上的这种功能材料的薄层可以纳米尺度或分子水平提供，并且可以充当对抗水分和表面污染物的屏障，并且提高在高湿度情况下，例如像A区环境(例如，28°C，85%的相对湿度)，的静电印刷性能。
[0033]不被理论束缚，A区缺损可由许多事件引起，包括:导致在成像构件表面形成亲水性化学物种(例如，-0H、-C00H)的高能充电，在潮湿环境中水被物理吸附到成像构件表面，以及由于所吸附水层和调色剂杂质，在成像构件的表面传导性上的增加。在实施例中，可以受控地将功能材料(如疏水性材料)薄层递送到成像构件的表面(例如，低磨耗的经外涂覆的感光器)以降低或防止A区缺损。
[0034]将在实施例中，将功能材料整合到递送构件的组成中可以消除对系统内分别供给材料的需要或对将该材料持续再施加到递送构件中的需求。因此，该递送构件可以充当用于该功能材料的储存器和分布器二者。该递送构件可以含有足够量的功能材料以向充电单元/成像构件的表面连续供应一个薄的或超薄的功能材料层，以延长该成像构件的寿命。
[0035]在实施例中，功能材料可以是有机或无机化合物、单体或聚合物、或他们的混合物。功能材料可包含润滑剂材料、疏水性材料、疏油性材料、两亲性材料、或它们中的两种或更多种的混合物。功能材料可以处于液态、蜡状、胶状、或它们中的两种或更多种的混合物的形式。在某些实施例中，功能材料可以包含一种选自下组的材料，该组由以下各项组成:烷烃、氟烷烃、硅油、矿物油、合成油、天然油、以及它们中的两种或更多种的混合物。在一些实施例中，功能材料可以包括一种疏水性化合物或疏水性聚合物。在某些实施例中，功能材料科包括石蜡油。在一些实施例中功能材料可包括具有在约50mPa.s和约230mPa.s之间的、在约80mPa.s和约180mPa.s之间的、或在约10mPa.s和约145mPa.s之间的特定粘度的石蜡油。
[0036]在一些实施例中，稳定化聚合物可包含一种聚硅氧烷主链和具有以下化学式I的重复单元
[0037]
CH3
【权利要求】
1.一种用于在图像形成装置中使用的递送构件，包括: 一个支撑构件，以及 一个第一层，该第一层包括一种交联的弹性基体、一种包含聚硅氧烷主链的稳定化聚合物、以及一种功能材料， 其中该第一层被设置在该支撑构件上。
2.如权利要求1所述的递送构件，其中该交联的弹性基体包含一种选自下组的材料，该组由以下各项组成:硅酮、氟硅酮、聚氨酯、聚酯、聚氟硅氧烷、含氟弹性体、合成橡胶、天然橡胶、以及它们中的两种或更多种的混合物。
3.如权利要求1所述的递送构件，其中该交联的弹性基体包含交联的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
4.如权利要求1所述的递送构件，其中该功能材料包括一种选自下组的材料，该组由以下各项组成:烷烃类、氟代烷烃类、硅油、矿物油、合成油类、天然油类、以及它们中的两种或更多种的混合物。
5.如权利要求1所述的递送构件,其中该功能材料包括一种石蜡油。
6.如权利要求1所述的递送构件，其中该功能材料包括一种具有以下化学式I的重复单元
7.如权利要求1所述的递送构件，其中该稳定化聚合物包括一种具有以下化学式II的聚硅氧烷
8.如权利要求1所述的递送构件，其中该稳定化聚合物是选自下组，该组由以下各项组成:甲基氢化硅氧烷-辛甲基硅氧烷(MHOMS)共聚物，聚四癸基甲基硅氧烷(pTDMS)，以及它们的混合物。
9.如权利要求1所述的递送构件，其中该第一层包含相对于该第一层的总重量在约1界1:%和约80wt%2间的稳定化聚合物。
10.如权利要求1所述的递送构件，其中该交联的弹性基体包含交联的聚二甲硅氧烷(PDMS)，该功能材料包含石蜡油，并且该稳定化聚合物包含一种具有化学式I或化学式II的重复单元， 其中化学式I是
【文档编号】B65H27/00GK104030075SQ201410068625
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2013年3月4日
【发明者】S·J·韦拉, N-X·胡, Y·刘 申请人:施乐公司