DE102005038111B3

DE102005038111B3 - Anordnung zur Einstellung der Adhäsionskräfte zwischen Toner und einem benachbart liegenden Mittel bei einem elektrografischen Druck- oder Kopiergerät

Info

Publication number: DE102005038111B3
Application number: DE102005038111A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Pohlt
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2025-08-12

Abstract

Bei der Anordnung werden die Adhäsionskräfte zwischen einem Mittel, wie z.B. einem Fotoleiter oder einem Transferband, und Toner gezielt beeinflusst, um den Übergang des Toners auf das Mittel zu gewährleisten, und damit die Abstimmung der Adhäsionskräfte verschiedener Oberflächen von Mitteln zum Toner ermöglicht. Dazu lässt sich der Radius der Grenzfläche zwischen Toner und Oberfläche des Mittels als auch die effektive Größe der gemeinsamen Grenzfläche zwischen Toner und Mittel festlegen. Dies wird bei dem Mittel dadurch erreicht, dass die Oberfläche des Mittels eine Mikrometerstruktur bis Submikrometerstruktur aufweist.

Description

In elektrografischen Druck- oder Kopiergeräten spielen Adhäsionskräfte eine bedeutende Rolle. Solche Adhäsionskräfte bestehen z. B. zwischen Toner und benachbart liegenden Flächen, wie z.B. zwischen Toner und einem Fotoleiter, auf dem Ladungsbilder von zu druckenden Bildern erzeugt worden sind, oder zwischen einem Fotoleiter und einem Transferband, auf das die entwickelten Tonerbilder übertragen werden sollen.

Ungünstig eingestellte Adhäsionskräfte können Ursache von Druckbildstörungen sein. Solche Druckbildstörungen liegen z.B. vor, wenn die gedruckten Zeichen Auslassungen aufweisen oder wenn beim Farbdruck mit Hilfe eines Transferbandes Tonerpartikel vom Transferband auf den Fotoleiter zurück übertragen werden. Auch kann ein unzureichender Tonerübergang vom Fotoleiter zum Transferband vorliegen. Schließlich kann der unzureichende Übergang von Toner von einer Entwicklerwalze in der Entwicklerstation z.B. auf einen Fotoleiter die Druckqualität verschlechtern.

Eine Möglichkeit, die Adhäsionskräfte von Toner zu einer Fläche, z.B. einen Fotoleiter, zu beeinflussen, besteht in der Gestaltung des Toners. Diese Möglichkeit versagt jedoch oft, weil der Toner altert und sich dabei verändert.

Aus der US 2002/0067934 A1 ist ein Zwischenträgerband bekannt, das derart ausgeführt ist, dass der Wirkungsgrad der Übertragung des Tonerbildes etwa 100 beträgt. Dazu wird die Oberfläche des Zwischenträgers mit Partikeln aufgeraut und somit die Kontaktfläche zwischen dem Toner und der Zwischenträgeroberfläche minimiert mit dem Ergebnis, dass das für den Übergang des Tonerbildes erforderliche elektrische Feld verkleinert werden kann.

Aus der EP 1 528 440 A2 ist eine Entwicklerwalze bekannt, deren Oberfläche sägezahnförmig gestaltet ist um die Adhäsion der Tonerpartikel zur Oberfläche der Entwicklerwalze zu beeinflussen.

Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, eine weitere Anordnung bei einer elektrografischen Druck- oder Kopiereinrichtung anzugeben, bei der die Adhäsionskräfte des Toners zu benachbart liegenden Mitteln kontrollierbar werden.

Dieses Problem wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei den benachbart zum Toner liegenden Mitteln kann es sich z. B. um einen Fotoleiter, (Fotoleiterband oder Fotoleitertrommel), ein Transferband, zu dem Tonerbilder übertragen werden, oder um eine in einer Entwicklerstation angeordnete Entwicklerwalze handeln. Diesen Beispielen ist gemeinsam, dass der Toner von einem Mittel zum andern übergehen soll, wobei die Adhäsionskräfte die maßgebende Rolle spielen, d. h. die Adhäsionskräfte müssen so eingestellt sein, dass dieser Übergang gewährleistet ist. Ein solcher Übergang liegt z. B. zwischen Entwicklerwalze und Fotoleiter vor oder zwischen Fotoleiter und Transferband oder zwischen einem Tonervorrat und der Entwicklerwalze in der Entwicklerstation.

Im folgenden wird weiterhin von Mitteln gesprochen, wenn nicht eine spezielle Ausführungsform der Erfindung erläutert wird. Weiterhin wird von Tonerpartikel gesprochen, wenn es sich um ein einzelnes Tonerteilchen handelt, sonst von Toner.

Die Adhäsionskräfte zwischen dem Toner und einer diesem zugewandten Oberfläche eines derartigen Mittels können dadurch eingestellt werden, dass dessen Oberfläche strukturiert wird. Die dabei vorliegenden Adhäsionskräfte werden nämlich durch die Form der Tonerpartikel und der Oberfläche des Mittels beeinflusst. Die gegebenen Gesetzmäßigkeiten können z.B. H. -J Butt, K. Graf. M. Kappl, Physics and Chemistry of Interfaces, Wiley VCH, Weinheim, Seiten 17–19 entnommen werden. Hier ist ausgeführt, dass die Adhäsionskräfte proportional den Radien der an den Adhäsionskräften beteiligten Tonerpartikel und des Mittels sind. Durch Gestaltung der Tonerpartikel, aber insbesondere der benachbart liegenden Mittel, können die Adhäsionskräfte so eingestellt werden, dass der sichere Übergang des Toners zum Mittel wunschgemäß erfolgt.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Oberfläche des Mittels zum Toner kann flächenförmig gestaltet sein. Dann werden die Adhäsionskräfte zwischen Mittel und Toner derart eingestellt, dass der Toner auf die Oberfläche des Mittels übergeht. Dabei können die Adhäsionskräfte zwischen Mittel und Toner derart eingerichtet sein, dass der Toner von der Oberfläche eines Mittels auf die Oberfläche eines benachbart liegenden Mittels übergeht.

Eine zweckmäßige Oberflächengestaltung ist gegeben, wenn der Querschnitt der Struktur der Oberfläche des Mittels die Form eines Rasters aus Stegen und Nuten aufweist. Dann sollte die Breite der Stege kleiner als der Durchmesser der Tonerpartikel sein. Die Breite der Stege und der Nuten kann ca. 2 μm betragen, die Tiefe der Nuten 1/10 bis 2 μm.

Bei den flächenförmigen Mitteln kann sich die Struktur über die ganze Mitteloberfläche oder einen Teils davon erstrecken.

Die strukturierte Oberfläche kann Teil des Mittels sein oder sie kann als Schicht realisiert sein, die auf das Mittel aufgebracht ist. Dabei kann die Schicht durchsichtig sein, z. B. beim Fotoleiter.

Zur Herstellung der Oberfläche des Mittels kann eine Schicht auf das Mittel aufgebracht werden, das eine derartige Struk tur aufweist, dass die Adhäsionskräfte zwischen dem Toner und dem Mittel einen vorgegebenen Wert aufweisen. Die Schicht kann nach dem Sol-Gel-Verfahren auf das Mittel aufgebracht werden. Dieses Verfahren ist in Physik Journal, 4(2005), Nr. 4, Seiten 48 bis 49 beschrieben.

Bei der Ausführungsform werden somit die Adhäsionskräfte gezielt beeinflusst und damit die Abstimmung der Adhäsionskräfte verschiedener Oberflächen ermöglicht. Dazu lässt sich der Radius der Grenzfläche zwischen Toner und Oberfläche des Mittels als auch die effektive Größe der gemeinsamen Grenzfläche zwischen Toner und Mittel festlegen. Dies wird bei dem Mittel dadurch erreicht, dass die Oberfläche des Mittels eine Mikrometerstruktur bis Submikrometerstruktur aufweist. Dabei lassen größere Strukturen mehr Adhäsion zu, kleinere Strukturen eine kleinere Adhäsion. Durch Gestaltung der Oberfläche, z.B. der Strukturgröße, der Stegbreiten, der Relieftiefe, des Krümmungsradius können die Adhäsionskräfte eingestellt werden. Die Strukturen können bei der Herstellung der Oberfläche des Mittels oder während des Druckprozesses auf das Mittel übertragen werden. Es kann sich dabei um Linien oder um Schachbrettmuster oder andere Geometrien handeln.

Die Anordnung kann auch eingesetzt werden, um die Adhäsionskräfte in Kombination mit anderen Kräften z.B. beim Umdruck so einzustellen, dass eine gerichtete elektrische Kraft gegebene Oberflächenkräfte (z.B. Transferband, Bedruckstoff) dominiert und ein einwandfreier Umdruck der Tonerbilder z.B. auf den Bedruckstoff erfolgen kann.

An Hand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, wird die Erfindung weiter erläutert.

Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel mit rasterförmiger Oberflächenstruktur des Mittels.

1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung in prinzipieller Darstellung. Es ist nur ein Ausschnitt dargestellt, der ein Tonerpartikel 1 und die benachbart liegende Oberflächenstruktur eines Bandes 7 im Querschnitt angibt. Die Oberflächenstruktur weist eine Rasterform 6 aus Stegen 8 und Nuten 9 auf. Die Adhäsionskräfte werden durch den Radius des Tonerpartikels 1 und die Form des Rasters 6 im Grenzbereich 10 festgelegt.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform kann die Oberflächenstruktur Teil des Bandes sein oder sie kann auf das Band aufgebracht werden, z.B. vor dem Druckprozess.

1: Tonerpartikel
6: Raster
7: Band
8: Steg des Rasters
9: Nut des Rasters
10: Grenzbereich zwischen Mittel und Tonerpartikel

Claims

Anordnung aus einem Toner transportierenden Mittel bei einem elektrografischen Druck- oder Kopiergerät, bei der zur Einstellung der Adhäsionskräfte zwischen dem Toner und dem Mittel – der Querschnitt der Struktur der dem Toner zugewandte Oberfläche des Mittels (7) die Form eines Rasters (6) aus Stegen (8) und Nuten (9) aufweist, – die Abmessungen der Stege (8) und Nuten (9) der Struktur im Mikrometerbereich oder Submikrometerbereich liegen und kleiner sind als die Radien der Tonerpartikel des Toners derart, dass die jeweiligen Tonerpartikel mehrere Stege (8) und Nuten (9) der Oberfläche des Mittels (7) überdecken.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Adhäsionskräfte zwischen Mittel und Toner derart eingestellt sind, dass der Toner von der Oberfläche des Mittels auf die Oberfläche eines benachbart liegenden Mittels übergeht.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Breite der Stege (8) und der Nuten (9) ca. 2 μm beträgt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Tiefe der Nuten (9) 1/10 bis 2 μm beträgt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die strukturierte Oberfläche des Mittels als Schicht realisiert ist, die auf das Mittel aufgebracht ist.
Anordnung nach Anspruch 5, bei der die Schicht durchsichtig ist.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Schicht nach dem Sol-Gel-Verfahren auf das Mittel aufgebracht ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Mittel ein Fotoleiterband oder eine Fotoleitertrommel eines Druck- oder Kopiergerätes ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Mittel ein Transferband ist, mit dem Tonerpartikelbilder übertragen werden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Mittel eine Entwicklerwalze in einer Entwicklerstation ist.