DE19608747A1

DE19608747A1 - Entwicklungsvorrichtung und dafür geeigneter nichtmagnetischer Einkomponenten-Entwickler

Info

Publication number: DE19608747A1
Application number: DE1996108747
Authority: DE
Inventors: Yuhi Yui; Eiichi Kido; Shigeyuki Wakada; Toshihiro Ota; Keiji Katoh; Ryozo Okuno; Toshiyuki Shirai; Moriyuki Goto
Original assignee: Sharp Corp; Tomoegawa Paper Co Ltd; Tomoegawa Paper Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sharp Corp; Tomoegawa Paper Manufacturing Co Ltd; Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1996-09-12
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: JPH08305076A; JP3091130B2; DE19608747B4

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft (1) eine Entwicklungsvor richtung, bei der eine Entwicklungswalze zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes mittels eines nicht-magneti schen Einkomponenten-Entwicklers mit einem Photoleiter in Be rührung steht, sowie (2) einen nicht-magnetischen Einkomponen ten-Entwickler, der zum Gebrauch in einer solchen Entwicklungs vorrichtung geeignet ist. Eine solche Entwicklungsvorrichtung ist für eine kompakte elektrofotographische Vorrichtung, wie etwa einen kleinen Kopierer, einen optischen Drucker oder ein Telefaxgerät ausgelegt.

Hintergrund der Erfindung

Ein optischer Drucker, der das elektrofotographische System einsetzt, ist als Drucker gut bekannt. Eine solche Einrichtung, d. h. ein optischer Drucker, entwickelt ein elektrostatisches latentes Bild auf dem Photoleiter in ein sichtbares Bild, indem Toner eingesetzt wird und überträgt das sichtbare Bild auf ein Übertragungselement. Durch Belichtung und Abtastung des Photo leiters mittels eines Laserstrahls, in Übereinstimmung mit Da ten, die durch einen Computer eingegeben werden, wird das elek trostatische latente Bild auf dem Photoleiter ausgebildet. Der Toner wird vorher durch eine Entwicklungseinheit aufgeladen.

Das Verfahren zur Entwicklung, insbesondere bei einem Laser drucker, wie das oben erwähnte Verfahren bei einem optischen Drucker, wird grob in zwei Klassen aufgeteilt, nämlich das Ver fahren zur Entwicklung mittels zweier Komponenten und das Ein komponenten-Entwicklungs-Verfahren. Das Zweikomponenten-Ent wicklungs-Verfahren setzt einen Zweikomponenten-Entwickler ein, der hauptsächlich einen nicht-magnetischen Toner und einen Trä gerstoff beinhaltet. Andererseits setzt das Einkomponenten- Entwicklungs-Verfahren einen Einkomponenten-Entwickler ein, der entweder aus nicht-magnetischem Toner oder magnetischem Toner besteht.

Im allgemeinen weist das Zweikomponenten-Entwicklungs-Verfahren gegenüber dem Einkomponenten-Entwicklungs-Verfahren die folgen den Nachteile auf.

(1) Es ist erforderlich einen Sensor für die Dichte des Toners vorzusehen, um das Mischungsverhältnis zwischen dem Toner und dem Trägerstoff zu kontrollieren. Somit benötigt die Einrich tung mehr Bauteile und wird größer.
(2) Es ist nicht nur die Zufuhr von Toner erforderlich, sondern ebenso ein andauernder Austausch des Entwicklers, infolge der Lebensdauer des Entwicklers.

Deshalb ist es nicht benutzerfreundlich.

(3) Es ist ein Rührwerk erforderlich, um den Trägerstoff und den Toner zu mischen. Somit wird die Entwicklungseinrichtung und der Drucker ebenfalls größer, und zwar mit einer großen An zahl von Bauteilen.

Andererseits weist das Einkomponenten-Entwicklungs-Verfahren, welches magnetischen Toner einsetzt, d. h. das sogenannte magne tische Einkomponenten-Entwicklungs-Verfahren, die folgenden Nachteile auf.

(1) Die Qualität eines Bildes ist schlecht, da ein Ladeelement entweder eine Entwicklungswalze oder ein Messer ist, von denen beide eine geringere Stabilität hinsichtlich der Aufladung und eine geringere Aufladungsenergie als ein Trägerstoff (als Lade element) aufweisen.
(2) Die Entwicklungseinheit sollte mit hoher Genauigkeit zusam mengebaut werden, um gleichmäßig eine magnetische Bürste vorzu sehen, wodurch sich Schwierigkeiten bei der Verkleinerung erge ben.
(3) Im Vergleich zu den Fällen, bei denen ein nicht-magne tischer Toner eingesetzt wird, sind jeweils die Eigenschaften der Übertragung, der Fixierung und der Flexibilität gegenüber der Umgebung schlechter, während die Gefahr der Beschädigung des Photoleiters groß ist.

Unter Berücksichtigung der oben angeführten Probleme und unter Berücksichtigung der Verkleinerung des Geräts ist das Einkompo nenten-Entwicklungs-Verfahren, bei dem der nicht-magnetische Toner eingesetzt wird, d. h. das sogenannte nicht-magnetische Einkomponenten-Entwicklungs-Verfahren sehr effektiv. Erst kürz lich wurden einige nicht-magnetische Einkomponenten-Ent wicklungs-Verfahren in den praktischen Einsatz gebracht.

Bei dem seit kurzem praktizierten nicht-magnetischen Einkompo nenten-Entwicklungs-Verfahren haben die meisten Typen der Bild erzeugungsvorrichtungen einen Aufbau, bei dem eine Entwick lungswalze, die den Toner trägt, mit einem elektrostatischen latenten Bild auf einem Photoleiter in Berührung steht. Darüber hinaus hat die Entwicklungseinheit einen Aufbau, bei dem ein Steuerungselement für die Entwicklerschicht gegen die Entwick lungswalze gedrückt wird, sowie ein Entwickler-Zufuhrelement (z. B. eine Toner-Zufuhrwalze) mit der Entwicklungswalze in Be rührung steht.

Die Fig. 5 zeigt den gesamten Aufbau eines gewöhnlichen kom pakten Laserdruckers, der das nicht-magnetische Einkomponenten- Entwicklungs-Verfahren einsetzt. Der Laserdrucker umfaßt einen Papierförderabschnitt 101, eine Bilderzeugungseinheit 102, ei nen Laser-Abtastabschnitt 103 sowie eine Fixiereinheit 104. Der Papierförderabschnitt 101 transportiert Papier 105 zu der Bil derzeugungseinheit 102. Auf das so geförderte Papier 105 über trägt die Bilderzeugungseinheit 102 ein Tonerbild, welches ei nem elektrostatischen latenten Bild entspricht, welches durch den Laser-Abtastabschnitt 103 ausgebildet worden ist. Die Fi xiereinheit 104 fixiert den Toner auf dem Papier 105. Dann wird das Papier 105 mittels der Transportwalzen 106 und 107 nach au ßerhalb des Druckers ausgegeben. Der Weg, dem das Papier 105 folgt, ist in der Figur als eine dicke Pfeil-Linie dargestellt und mit A′ bezeichnet.

Genauer ausgedrückt, wird das Papier 105, welches in dem Pa pierförderabschnitt 101 angeordnet wird, Blatt um Blatt in das Innere des Druckers gefördert, und zwar in Antwort auf einen Druckbefehl, mittels der Wirkung einer Papierförderwalze 112, einer Papiertrennungs-Reibungsplatte 113 sowie einer Druckfeder 114. Wenn das so geförderte Papier 105 ein Papier-Erfassungs- Stellglied 115 niederdrückt, so gibt ein optischer Sensor 116 für die Erfassung des Papiers ein elektrisches Signal ab, und zwar in Antwort auf das Papier-Erfassungs-Stellglied, wodurch der Betrieb zum Ausdruck des Bildes aufgenommen wird. In Ant wort auf das Papier-Erfassungs-Stellglied 115 gibt ein Steuer kreis 117 ein Bildsignal an eine Laserdioden-LED (lichtemit tierende Einheit) 131 des Laser-Abtastabschnitts 103 ab, um das Anschalten und das Abschalten der lichtemittierenden Diode zu kontrollieren.

Ein Abtastspiegel 132 wird mit einer hohen und konstanten Ge schwindigkeit durch einen Abtastspiegel-Motor 133 gedreht. Wie es in der Fig. 5 gezeigt ist, tastet ein Laserstrahl 134 in der axialen Richtung eines Photoleiters 121 ab, der später be schrieben wird. Der Laserstrahl 134, der von der Laserdioden- LED 131 abgegeben wird, bestrahlt den Photoleiter 121 in der Bilderzeugungseinheit 102 mittels reflektierender Spiegel 135, 136 und 137. Der Laserstrahl 134 belichtet den Photoleiter 121 selektiv, basierend auf den Informationen von dem Steuerkreis 117, über die Anschaltungen und die Abschaltungen.

Dementsprechend wird die Oberfläche des Photoleiters, die vor her durch ein Ladeelement 123 aufgeladen wurde, selektiv entla den, und zwar durch den Laserstrahl 134, wodurch darauf ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt wird. Andererseits wird der Toner, der für die Entwicklung eingesetzt wird, in einem Entwicklungsteil 150 in einer Entwicklungseinheit 124 gespei chert. Der Toner, der in dem Entwicklungsteil 150 geeignet um gerührt und aufgeladen wird, haftet an der Oberfläche der Ent wicklungswalze 151 an. Die Entwicklungs-Vorspannung, die an der Entwicklungswalze 151 anliegt und ein elektrisches Feld, wel ches durch das elektrische Potential auf der Oberfläche des Photoleiters erzeugt wird, bewirken, daß ein Tonerbild, welches dem elektrostatischen latenten Bild entspricht, auf dem Photo leiter 121 ausgebildet wird.

Dann wird das Papier 105, welches von dem Papierförderabschnitt 101 zu der Bilderzeugungseinheit 102 transportiert worden ist, zwischen dem Photoleiter 121 und einer Übertragungswalze 122 geklemmt und dazwischen hindurch transportiert. Entsprechend dem elektrischen Feld, welches durch die Übertragungs-Spannung ausgebildet wird, die an die Übertragungswalze 122 angelegt wird, wird der Toner auf dem Photoleiter 121 elektrisch angezo gen und auf das Papier 105 übertragen. Der Toner auf dem Photo leiter 121 wird mittels der Übertragungswalze 122 auf das Pa pier 105 übertragen, während nicht übertragener Toner durch ein Reinigungsteil 126 aufgesammelt wird.

Dann wird das Papier 105 zu der Fixiereinheit 104 transpor tiert, dort wo geeignet Druck und Wärme jeweils mittels einer Druckwalze 141 und einer Wärmewalze 142 auf das Papier 105 auf gebracht werden, wobei die Temperatur der Wärmewalze auf ein hundert und mehreren zehn Graden Celsius gehalten wird. Dadurch wird der Toner auf dem Papier 105 fixiert, wodurch eine stabile Abbildung erzeugt wird. Das Papier 105 wird transportiert und nach außerhalb des Geräts mittels der Transportwalzen 106 und 107 für das Papier ausgegeben.

Während ein solches nicht-magnetisches Einkomponenten-Ent wicklungs-Verfahren die Aufladung des Toners vergleichsweise einfach macht, neigt der Toner dazu, an den Teilen, wie etwa der Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht und der Tonerzufuhrwalze anzuhaften, die mit der Entwicklungswalze in Berührung stehen (im folgenden wird die Anhaftung an den Tei len, die mit der Entwicklungswalze in Berührung stehen, als Kontakthaftung bezeichnet). Um eine solche Kontakthaftung zu eliminieren, wird als ein Hauptbestandteil des Toners entweder ein Styrol-(meta)Akrylester-Kopolymer, welches einen hohen Vi trifizierungspunkt aufweist oder Polyesterharz verwendet, wel ches einen großen Anteil an Gelkomponenten beinhaltet. Ein sol cher spezifizierter Toner bewirkt, daß die Kontakthaftung sel tener auftritt, obwohl auf den Toner hoher Druck aufgebracht wird oder die Temperatur durch Reibung angehoben wird.

Andererseits ist es erforderlich, um einen solchen spezifizier ten Toner einzusetzen, die Temperatur zur Fixierung bei einem vergleichsweise hohen Punkt zu bestimmen. Unter Berücksichti gung der verbrauchten Energie ist ein solcher Toner für die zur Zeit eingesetzten energiesparenden Geräte nicht geeignet.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Entwick lungsvorrichtung zu schaffen, die die Fixierung bei niedriger Temperatur ermöglicht, wobei eine extrem geringe Anhaftung des Entwicklers an einer Entwicklungswalze und einer Überwachungs einrichtung für die Entwicklerschicht auftritt, während die Entwicklungsvorrichtung einen Aufbau aufweist, bei dem eine Entwicklungswalze und ein Photoleiter miteinander in Berührung stehen. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen nicht-magnetischen Einkomponenten-Entwickler zu schaffen, der zum Gebrauch in einer solchen Entwicklungsvorrichtung ge eignet ist.

Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, weist eine Entwick lungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfin dung den folgenden Aufbau auf.

Sie umfaßt (1) ein Entwicklerzufuhrelement zur Zuführung eines nicht-magnetischen Einkomponenten-Entwicklers, (2) eine Ent wicklungswalze zum Tragen und Transportieren des Entwicklers, der durch das Entwicklerzufuhrelement zugeführt wird sowie (3) eine Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht, welches in Berührung stehend mit der Entwicklungswalze vorgesehen ist. Das Entwicklerzufuhrelement und die Entwicklungswalze sind so angeordnet, daß der Druck des dazwischen befindlichen nicht magnetischen Einkomponenten-Entwicklers bewirkt, daß der nicht magnetische Einkomponenten-Entwickler auf einer Oberfläche der Entwicklungswalze mit einer bestimmten Dicke vorgesehen wird. Der Entwickler hat eine dielektrische Konstante ε von 2.0 ε < 2.9 und einen dielektrischen Verlust tan δ von 4.52 × 10^-3 tan δ 8.57 × 10^-3.

Bei diesem Aufbau wird der nicht-magnetische Einkomponenten- Entwickler (im folgenden als Toner bezeichnet) in der Nähe des Entwicklerzufuhrelements zu dem Bereich zwischen dem Entwick lerzufuhrelement und der Entwicklungswalze transportiert. Dann wird eine Tonerschicht mit einer bestimmten Dicke auf die Ober fläche der Entwicklungswalze aufgebracht, da das Entwicklerzu fuhrelement und die Entwicklungswalze vorgesehen sind, so daß der Druck des dazwischen befindlichen Toners bewirkt, daß der Toner auf einer Oberfläche der Entwicklungswalze mit einer be stimmten Dicke vorgesehen wird. Diese Tonerschicht mit einer bestimmten Dicke wird durch die Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht darüber hinaus dünner und flacher ausgebil det, und zwar in eine dünnere Schicht mit einer gleichmäßigen Dicke. Zusätzlich kann, da das Entwicklerzufuhrelement und die Entwicklungswalze in einer solchen Art und Weise angeordnet sind, wie oben beschrieben, d. h., daß das Entwicklerzufuhrele ment und die Entwicklungswalze nicht miteinander in Berührung stehen, die Kontakthaftung des Toners an dem Entwicklerzufuhre lement und an der Entwicklungswalze verhindert werden.

Es wird ein Toner eingesetzt, dessen dielektrische Konstante ε in einem Bereich von 2.0 ε < 2.9 liegt und dessen dielektri scher Verlust tan δ in einem Bereich von 4.52 × 10^-3 tan δ 8.57 × 10^-3 liegt. Die elektrische Aufladung des Toners wird re duziert, wenn die dielektrische Konstante ε gleich oder größer als 2.9 ist und wenn der dielektrische Verlust tan δ den Wert 8.57 × 10^-3 überschreitet.

Somit tritt eine unregelmäßige Verteilung der elektrischen La dung auf, wobei eine bestimmte Menge an Toner entgegengesetzt geladen ist, wodurch die Anhaftung von Toner auf einem Bereich des Papiers verursacht wird, auf den nicht gedruckt werden soll, d. h., daß der sogenannte Hintergrund-Nebel (-Schleier) verstärkt auftritt. Darüber hinaus ist es praktisch nicht mög lich, daß in einem solchen Fall der Toner in einer gleichmäßi gen dünnen Schicht über die Entwicklungswalze ausgebildet wird, und zwar nicht nur weil die elektrische Ladung des Toners weit verteilt ist, sondern ebenso weil ein absoluter Wert der elek trischen Ladung des Toners verringert ist. Im Ergebnis wird der Toner auf dem Photoleiter ungleichmäßig entwickelt, wodurch die Bilddichte eines gedruckten Bildes verschlechtert wird.

Andererseits, wenn die dielektrische Konstante ε unterhalb von 2.0 liegt und wenn der dielektrische Verlust tan δ unterhalb von 4.52 × 10^-3 liegt, wird die elektrische Aufladung des Toners kaum entladen und die elektrische Ladung sammelt sich auf dem Toner an. Folglich verringert sich die Menge des Toners, die an einem Bildbereich des Photoleiters anhaftet, wodurch die Bild dichte verringert wird. Darüber hinaus, wenn sich die elektri sche Ladung weiter in bzw. auf dem Toner ansammelt, teilt das elektrische Potential auf der Oberfläche der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze an. Im Ergebnis wird der Toner in einem Nicht-Bildbereich des Photorezeptors entwickelt, wodurch der Nicht-Bildbereich eines gedruckten Bildes mit Toner verschmiert wird.

Deshalb ist es möglich, indem ein Toner verwendet wird, dessen dielektrische Konstante ε und dessen dielektrischer Verlust tan δ sich jeweils in den oben erwähnten Bereichen befinden, eine hohe Qualität der Abbildung mit Klarheit und mit einem extrem niedrigem Verhältnis an Hintergrund-Schleier zu erhalten.

Weiterhin werden die folgenden Wirkungen erzielt, falls die Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht der Entwick lungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung aus Metall hergestellt wird, welches eine Steifigkeit aufweist, und falls die Entwicklungswalze und die Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht gegeneinander mit einer Druckkraft von 15 g/cm bis 45 g/cm anliegen.

Entsprechend der oben erwähnten Struktur berühren sich die Ent wicklungswalze und die Überwachungseinrichtung für die Entwick lerschicht, indem sie sich miteinander mit einer (Druck-)Kraft von 15 g/cm bis 45 g/cm in Anlage befinden. Falls die Kraft kleiner als 15 g/cm ist, verliert die Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht die Kontrolle über den Toner, wodurch der Toner nach stromabwärts der Entwicklungswalze weggeblasen wird. Im Gegensatz dazu, falls der Druck größer als 45 g/cm ist, neigt der Toner dazu, an der Entwicklungswalze anzuhaften.

Deshalb ist es möglich, falls die Kraft auf den oben erwähnten Bereich festgelegt wird, daß eine erforderliche Menge an Toner an der Entwicklungswalze anhaftet, wobei keine Kontakthaftung des Toners an der Überwachungseinrichtung für die Entwickler schicht und an der Entwicklungswalze auftritt. Darüber hinaus kann der Druck innerhalb des oben erwähnten Bereiches einfach gehalten werden, da die Überwachungseinrichtung für die Ent wicklerschicht aus einer Legierung hergestellt ist, z. B. aus rostfreiem Stahl, aus einer Aluminium-Legierung oder ähnlichem.

Andererseits, um die oben erwähnten Aufgaben zu lösen, weist der Toner, der bei der Entwicklungsvorrichtung nach der vorlie genden Erfindung eingesetzt wird, Styrol-(meta)Akrylester- Kopolymer als einen Hauptbestandteil auf, und das Styrol- (meta)Akrylester-Kopolymer hat einen Akryl-Bestandteil von nicht weniger als 5 Prozent und von weniger als 25 Prozent.

Durch Festlegung des prozentualen Anteils an Akryl-Bestand teilen im Styrol-(meta)Akrylester-Kopolymer innerhalb eines Be reiches von nicht weniger als 5 Prozent und von weniger als 25 Prozent, und zwar in Übereinstimmung mit dem oben erwähnten Ge halt, kann ein Toner einfach erhalten werden, dessen dielektri sche Konstante ε in einem Bereich von 2.0 ε < 2.9 liegt und dessen dielektrischer Verlust tan δ in einem Bereich von 4.52 × 10^-3 tan δ 8.57 × 10^-3 liegt.

Somit kann eine hohe Bildqualität und Bildschärfe mit einem ex trem niedrigen Verhältnis an Hintergrund-Nebel erreicht werden, indem ein solcher Toner bei der Entwicklungseinheit eingesetzt wird. Darüber hinaus ist ein solcher Toner für eine Entwick lungseinheit sehr effektiv, die eine kleine Kapazität hinsicht lich der Aufnahme an Toner aufweist. Mit anderen Worten ausge drückt, verursacht bei einer herkömmlichen Vorrichtung die Be anspruchung des Toners und der Anstieg der Temperatur die Kon takthaftung des Toners an dem Abschnitt, an dem sich die Ent wicklungswalze und das Entwicklerzufuhrelement gegenseitig be rühren. Im Gegensatz dazu kann bei der vorliegenden Erfindung die Kontakthaftung des Toners an der Entwicklungswalze und an der Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht vermin dert werden.

Die gleichen Wirkungen können erreicht werden, wenn der Toner Karbon beinhaltet, und zwar in einem Bereich von nicht weniger als ein Prozent und von weniger als 10 Prozent der Zusammenset zung, anstatt daß das Styrol-(meta)Akrylester-Kopolymer einen Akryl-Bestandteil von 5 bis 25 Prozent aufweist.

Für ein besseres Verständnis des Wesens und der Vorteile der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende detaillierte Be schreibung Bezug genommen, die in Verbindung mit den zugehöri gen Zeichnungen zu lesen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, in der der Aufbau einer Entwicklungseinheit in einem Beispiel nach ei ner Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darge stellt ist.

Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, in der der Aufbau einer Bilderzeugungsvorrichtung dargestellt ist, bei der die oben erwähnte Entwicklungseinheit eingesetzt ist.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in dem ein Verhältnis zwischen dem Karbon-Prozentsatz, der Bilddichte und dem Hintergrund- Nebel dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm, in dem ein Verhältnis zwischen der Anzahl der bedruckten Papierblätter, der Bilddichte und dem Hintergrund-Nebel dargestellt ist.

Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, in der der Aufbau eines Laserdruckers dargestellt ist, der mit einer herkömmlichen Entwicklungseinheit ausgerüstet ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die folgende Beschreibung stellt eine Ausführungsform der vor liegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 vor.

Wie es in der Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt eine Bilderzeugungs vorrichtung, die eine Entwicklungseinheit aufweist, die bei der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt wird, einen Photoleiter 21, eine Übertragungswalze 22, eine Ladeeinheit 23 und ein Rei nigungsteil 26, zusätzlich zu einer Entwicklungseinheit. Der Reinigungsteil 26, die Ladeeinheit 23 und die Entwicklungsein heit 24 sind in dieser Reihenfolge auf der stromaufwärtigen Seite der Rotationsrichtung (durch einen Pfeil angezeigt, der mit E bezeichnet ist) des Photoleiters 21 angeordnet, um mit der Umfangsfläche des Photoleiters 21 in Berührung zu stehen. Die Übertragungswalze 22 ist dem Photoleiter 21 gegenüberlie gend angeordnet, so daß diese ein Blatt Papier klemmen, welches hindurch transportiert wird.

Der Photoleiter 21 wird auf ein bestimmtes Niveau des elektri schen Potentials durch die Ladeeinheit 23 aufgeladen, und wird durch einen Laserstrahl von einem optischen System (nicht dar gestellt) belichtet. Im Ergebnis wird ein elektrostatisches la tentes Bild auf dem Photoleiter 21 ausgebildet. Dann wird das Tonerbild mittels der Entwicklungseinheit 24 in ein sichtbares Bild entwickelt und mittels der Übertragungswalze 22 auf ein Blatt Papier übertragen. Das Papier wird weiter zu einer Fi xiereinheit transportiert, die nicht dargestellt ist. Dort wird das Tonerbild fixiert und der Ausdruck vervollständigt. Bei der Übertragung wird Toner, dessen Übertragung auf das Papier nicht erfolgt ist und der auf dem Photoleiter 21 verbleibt, mittels der Reinigungseinheit 26 aufgesammelt.

Die Entwicklungseinheit 24, wie sie in den Fig. 1 und 2 ge zeigt ist, umfaßt einen Behälter 50 für den Entwickler, der den Toner (nicht-magnetischer Einkomponenten-Entwickler) beinhal tet. In dem Entwickler-Behälter 50 ist ein Rührwerk 55 vorgese hen. Das Rührwerk 55 rotiert in der Richtung, die durch einen Pfeil angezeigt ist, der mit D bezeichnet ist und rührt den Toner um und transportiert diesen zu einer polygonalen Walze 53, die weiter unten erklärt wird.

Eine Entwicklungswalze 51 ist vorgesehen, um eine Öffnung abzu decken, die unterhalb des Behälters 50 für den Entwickler aus gebildet ist. Die Entwicklungswalze 51 steht mit dem Photolei ter 21 in Kontakt. Die Entwicklungswalze 51 rotiert in der Richtung, die durch einen Pfeil B angezeigt ist und transpor tiert den Toner von dem Behälter 50 für den Entwickler zu einem Entwicklungsbereich, dort wo die Entwicklung durchgeführt wird, wobei sich der Entwicklungsbereich mit dem Photoleiter 21 in Kontakt befindet. Eine Überwachungseinrichtung 52 für die Ent wicklerschicht ist auf der stromaufwärtigen Seite des Entwick lungsbereichs vorgesehen. Die Überwachungseinrichtung 52 für die Entwicklerschicht setzt die Entwicklungswalze 51 unter Druck, um so über die obere Oberfläche der Entwicklungswalze 51 miteinander, in axialer Richtung erstreckend, in Berührung zu stehen. Somit wird auf der Entwicklungswalze 51 eine Toner schicht mit einer gleichmäßigen Dicke ausgebildet.

Es ist ein Schaber 54 (Steuerelement) vorgesehen, welcher die Bewegung des Toners kontrolliert, und zwar auf einer stromauf wärtigen Seite der Überwachungseinrichtung 52 für die Entwick lerschicht, bezüglich der Rotationsrichtung der Entwicklungs walze 51. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist eine Wand unter dem Behälter 50 für den Entwickler in der Nähe der Überwa chungseinrichtung 52 für die Entwicklerschicht vorgesehen, wo bei sich die Wand in Richtung der polygonalen Walze 53 er streckt. Der Schaber 54 ist an der führenden Kante der Wand vorgesehen. Die Wand weist eine Mehrzahl von Öffnungen 56 auf. Die polygonale Walze 53 (Entwicklerzufuhrelement) befindet sich mit der Kante des Schabers 54 praktisch in Berührung. Die poly gonale Walze 53 ist so angeordnet, daß ein vorgegebener Druck auf den Toner in einem Bereich aufgebracht wird, der zwischen dem Schaber 54 und der Entwicklungswalze 51 liegt. D.h., daß die polygonale Walze 53 so vorgesehen ist, daß eine Toner schicht einer bestimmten Dicke an der Entwicklungswalze 51 an haftet. Die polygonale Walze 53 ist ein sechseckiges Prisma und transportiert den Toner zu der Entwicklungswalze 51, indem sie sich in der Richtung dreht, die durch einen Pfeil angegeben ist, der mit C bezeichnet ist.

Mit dieser Anordnung wird der Toner mittels des Rührwerks 55 umgerührt und bewegt sich zu der polygonalen Walze 53. Der so zu der polygonalen Walze 53 geförderte Toner wird durch die Ro tation der polygonalen Walze 53 zu dem Bereich transportiert, der von dem Schaber 54, der Entwicklungswalze 51 sowie der po lygonalen Walze 53 umschlossen ist. Die Kanten der polygonalen Walze 53, die eine sechseckige Form aufweist, schaben den Toner und transportieren diesen effektiv zu dem oben erwähnten Be reich.

Dann wird, da die Kante des Schabers 54 fast in Berührung mit der polygonalen Walze 53 steht, der Toner, der an der polygona len Walze 53 anhaftet, durch den Schaber 54 abgekratzt und zu dem oben erwähnten Bereich zurück gestoßen. Andererseits steigt der Druck des Toners in diesem Bereich an, da neuer Toner mit tels der Rotation der polygonalen Walze 53 kontinuierlich in diesen Bereich eingebracht wird. Da die polygonale Walze 53 so vorgesehen ist, daß in dem Bereich auf den Toner ein gewünsch ter Druck aufgebracht wird, wird eine Tonerschicht mit einer bestimmten Dicke rund um die Entwicklungswalze 51 herum ausbil det.

Die so mit einer bestimmten Dicke vorgesehene Tonerschicht wird durch die Überwachungseinrichtung 52 für die Entwicklerschicht weiter dünner gemacht, wodurch eine gleichförmige Tonerschicht erhalten wird, die eine geringere Dicke aufweist. Der Toner, der unter der Steuerung der Überwachungseinrichtung 52 für die Entwicklerschicht zu der stromaufwärtigen Seite der Entwick lungswalze 51 zurückgestoßen wurde, wird durch die Öffnungen 56 in der Wand des Behälters 50 für den Entwickler in Richtung des Rührwerks 55 zurück gefördert.

Somit wird die Anhaftung des Toners an der Entwicklungswalze 51 ermöglicht, ohne daß die Entwicklungswalze 51 mit der polygona len Walze 53 in Berührung steht. Bei dem herkömmlichen Verfah ren tritt die Kontakthaftung des Toners in dem Bereich auf, in dem die Entwicklungswalze die Tonerzufuhrwalze berührt, und zwar infolge der Belastung, die auf den Toner ausgeübt wird so wie infolge des Anstiegs der Temperatur, der durch Reibung ver ursacht wird. Demgegenüber ist es gemäß der vorliegenden Erfin dung möglich die Kontakthaftung zu verhindern, da sich die Ent wicklungswalze 51 und die polygonale Walze 53 gegenseitig nicht berühren. Insbesondere ist es möglich, nämlich beim Einsatz ei nes Toners, der bei einer niedrigen Temperatur schmelzbar ist, die Kontakthaftung extrem zu reduzieren.

Die Entwicklungswalze 51 hat einen Durchmesser von 16 mm. Die Entwicklungswalze 51 rotiert in die Richtung, die durch einen Pfeil B angegeben ist mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 32,5 mm/Sek. Darüber hinaus wird die Entwicklungswalze 51 gegen den Photoleiter 21 gedrückt, und zwar mit einer Spalt-Breite von 0,3 mm. Die Entwicklungswalze 51 ist aus einem Material herge stellt, welches eine Elastizität wie Gummi aufweist, so daß zu sammen mit dem Photoleiter 21 ein Walzenspalt entsteht. Die Entwicklungswalze 51 ist aus einem leitenden elastischen Mate rial, wie etwa Polyurethan-Gummi, Silikon-Gummi oder NBR herge stellt. Die bevorzugte Härte der Entwicklungswalze 51 liegt im Bereich zwischen 50° und 90° ASKER C. Ein bevorzugter Wert für den Widerstand der Entwicklungswalze 51 ist 10⁴ Ω bis 10⁸ Ω und eine Walze mit einem Widerstand von 10⁶ Ω bis 10⁷ Ω weist bes sere Eigenschaften auf.

Die Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht 52 ist aus einem Material hergestellt, welches eine Steifigkeit auf weist, wie etwa aus SUS (rostfreier Stahl), aus einer Alumini um-Legierung, oder einer anderen ähnlichen Art von Legierung. Die Überwachungseinrichtung 52 für die Entwicklerschicht wird durch die Entwicklungswalze 51 mit einer Kraft von 30 g/cm pro Längeneinheit in der axialen Richtung der Entwicklungswalze 51 angedrückt. Anzumerken ist, daß, wenn die Kraft der Überwa chungseinrichtung 52 für die Entwicklerschicht zu klein ist, die Überwachungseinrichtung 52 für die Entwicklerschicht die Kontrolle über den Toner verliert, wodurch es ermöglicht wird, daß der Toner zu der stromabwärtigen Seite der Überwachungsein richtung 52 für die Entwicklerschicht fließt. Im Gegensatz hierzu, falls die Kraft der Überwachungseinrichtung 52 für die Entwicklerschicht zu groß ist, neigt der Toner dazu, an der Entwicklungswalze 51 anzuhaften. Deshalb liegt eine bevorzugte Kraft in einem Bereich von 15 g/cm bis 45 g/cm, und noch besser zwischen 25 g/cm und 35 g/cm.

Somit wird es ermöglicht, indem versucht wird, die pro Län geneinheit auf die Entwicklungswalze 51 wirkende Kraft extrem zu reduzieren, nämlich auf einen Bereich zwischen 15 g/cm und 45 g/cm, die Kontakthaftung des Toners an der Überwachungsein richtung 52 für die Entwicklerschicht zu verringern. In Über einstimmung mit dem herkömmlichen Verfahren wird die Kontakt haftung des Toners durch eine hohe Kraft zwischen einer Überwa chungseinrichtung für die Entwicklerschicht und einer Entwick lungswalze verursacht. Im Gegensatz dazu ist es in Übereinstim mung mit der vorliegenden Erfindung möglich, sowohl die Kon takthaftung des Toners an der Überwachungseinrichtung 52 für die Entwicklerschicht als auch an der Entwicklungswalze 51 zu verringern. Darüber hinaus ist es einfach, da die Überwachungs einrichtung 52 für die Entwicklerschicht aus einer solchen Le gierung hergestellt ist, wie oben erwähnt, eine Kraft zu erhal ten, die in einen solchen Bereich fällt, wie er oben erwähnt ist.

Die polygonale Walze 53 hat einen Durchmesser von 12 mm. Die polygonale Walze 53 dreht sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 40 mm/Sek. in der Richtung, die durch einen Pfeil C angege ben ist. Anzumerken ist, daß, obwohl die polygonale Walze der vorliegenden Ausführungsform eine sechseckige Form auf weist, diese nicht notwendigerweise eine solche Form haben muß Je mehr Ecken die polygonale Walze aufweist, desto geringer ist die Effizienz im Transport des Toners. Im Gegensatz dazu, je weniger Ecken eine polygonale Walze aufweist, desto höher ist die Effizienz im Transport des Toners. Deshalb gilt, je weniger Ecken die Walze aufweist, desto mehr Toner transportiert sie; es gilt jedoch ebenfalls, daß eine polygonale Walze, die eine zu kleine Anzahl von Ecken bzw. Kanten aufweist, nicht in der Lage ist den Toner gleichmäßig zu fördern. Eine bevorzugte An zahl von Ecken (der polygonalen Walze) liegt im Bereich von 5 bis 8.

Die folgende Beschreibung diskutiert einen bei niedrigen Tempe raturen schmelzenden nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner.

Der herkömmliche, bei niedrigen Temperaturen schmelzende Toner ist aus Styrol-(meta)-Akrylester-Kopolymer (im folgenden als Kunstharz bezeichnet) hergestellt, welcher zwei Spitzen in der Molekulargewichtsverteilung aufweist, wobei eine Spitze in ei nem Bereich mit niedrigem Molekulargewicht liegt und die andere Spitze in einem Bereich mit hohem Molekulargewicht liegt. Das Kunstharz ist eine Mischung, welche einen Bestandteil mit nie drigem Molekulargewicht von nicht mehr als 70 Prozent beinhaltet und einen Bestandteil mit hohem Molekulargewicht von nicht we niger als 30 Prozent beinhaltet, wobei jeder Prozentsatz den Prozentsatz relativ zum gesamten Kunstharz angibt. In Überein stimmung mit dem herkömmlichen Toner sind darüber hinaus 60 bis 70 Prozent des Bestandteils mit niedrigem Molekulargewicht Akryl-Bestandteile, sowie ebenfalls 30 bis 40 Prozent des Be standteils mit hohem Molekulargewicht, was bedeutet, daß Akryl- Bestandteile hinsichtlich der Haltbarkeit bis zur Grenze ange hoben sind. Darüber hinaus ist das Molekulargewicht der Be standteile mit niedrigem Molekulargewicht so gering wie möglich (3000 bis 5000) und das Molekulargewicht in der Spitze des Be reiches mit hohem Molekulargewicht ist nicht größer als eine Million. Bei einem solchen Verfahren wird die Fixierung des herkömmlichen Toners bei einer niedrigen Temperatur erreicht.

Wenn jedoch der herkömmliche Toner bei dem nicht-magnetischen Einkomponenten-Entwicklungs-Verfahren eingesetzt wird, so neigt der Toner infolge des geringen Molekulargewichts des Kunsthar zes und infolge des hohen Anteils von Akryl-Bestandteile dazu, an der Entwicklungswalze und an der Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht anzuhaften. Zusätzlich weist der Toner eine nur geringe Kapazität zum Drucken auf wenn der herkömmli che, bei niedriger Temperatur schmelzende Toner in dem Entwick lungs-System nach der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt wird. Es besteht jedoch eine Neigung, daß der Hintergrund-Nebel auftritt, da der Druck, der auf den Toner ausgeübt wird, im Vergleich zu dem herkömmlichen Entwicklungs-System sehr schwach ist, und der Toner weist eine geringere Fähigkeit zur tribo elektrischen Aufladung auf.

Um dieses Problem des herkömmlichen Toners zu lösen, wird das Verhältnis der Akryl-Bestandteile in dem Kunstharz auf weniger als 25 Prozent der gesamten Zusammensetzung des Kunstharzes re duziert (d. h., daß die Summe der Styrol-Bestandteile und der Akryl-Bestandteile 100 Prozent beträgt). Weiterhin wird der Prozentsatz der Bestandteile mit niedrigem Molekulargewicht auf das höchstmögliche Niveau angehoben, d. h. 70 bis 85 Prozent der Summe der Bestandteile in den Bereichen mit niedrigem Moleku largewicht und hohem Molekulargewicht. Somit kann die Fixierung des Toners erhalten werden. Bei der vorliegenden Ausführungs form wird es versucht, die Kontakthaftung zu verhindern, indem das Molekulargewicht in der Spitze im Bereich mit hohem Moleku largewicht auf das höchstmögliche Niveau festgelegt wird, d. h. auf nicht weniger als eine Million, vorzugsweise auf nicht we niger als zwei Millionen. Anzumerken ist, daß die GPC (Gel- Durchdringungs-Chromatographie) benutzt wird, um das Molekular gewicht des Kunstharzes zu messen.

Im allgemeinen stehen sich die Fixierung des Toners auf dem Pa pier und die Kontakthaftung gegenüber. Mit anderen Worten aus gedrückt, der Toner, der eine überragende Schmelzbarkeit auf weist, zeigt eine geringe Kontakthaftung, während der Toner, der eine überragende Kontakthaftung aufweist, eine geringe Schmelzbarkeit zeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ste hen jedoch die Fixierung des Toners und die Kontakthaftung des Toners in einem guten Gleichgewicht, und zwar infolge der oben erwähnten Betrachtungen, so daß ein Toner erhalten wird, der hinsichtlich beider Kriterien gute Eigenschaften aufweist. An zumerken ist, daß bei der vorliegenden Ausführungsform ein ne gativ aufgeladener Toner eingesetzt wird.

Bewertungen des Toners wurden durchgeführt, indem die zuvor er gähnte Entwicklungseinheit unter einer solchen Bedingung einge setzt wird, daß das Verhältnis (der Prozentsatz) der Akryl- Bestandteile (in) zu dem Styrol-(meta)-Akrylester-Kopolymer von 5 bis 30 Prozent verändert wird. Anzumerken ist, daß eine Bild dichte von nicht weniger als 1.2 als akzeptabel für das Produkt eingestuft wird und daß eine Bilddichte von nicht weniger als 1.4 als exzellent eingestuft wird. Nebel mit einem Wert von nicht mehr als 1.0 wird als akzeptabel für das Produkt einge stuft, und wird mit einem Wert von nicht mehr als 0.7 als ex zellent eingestuft. Die Bewertungen der Schmelzbarkeit des Toners wurden bei einer Schmelz-Temperatur von 130 Grad Celsius durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Bewertungen sind in der Ta belle 1 dargestellt. Das folgende zeigt die Zusammensetzung des Kunstharzes des Toners, wobei das Zusammensetzungsverhältnis bezüglich des Gewichts dargestellt ist.

Zusammensetzung des Toners:

Styrol-(meta)Akrylester-Kopolymer 89,0%
Wax (HIMER 330, Sanyo Chemical Industries, Ltd.) 4,0%
Ladungssteuerungsmittel:
(BONTRON E-84, Orient Chemical Corporation) 1,5%
Karbon (BLACK PEARLS L, Cabot Corporation) 5,0%
Fluidisierungsmittel:
Silika (R-972, Nippon Aerolsil Co., Ltd.) 0,5%.

Der Toner wurde wie folgt hergestellt. Zuerst wurden die Mate rialien, die sich wie oben erwähnt zusammensetzen, für 10 Minu ten in einem Henschel-Mischer gemischt. Danach wurde die Mi schung der Materialien geschmolzen und durch einen Extruder ge knetet, zwischen zwei Walzen hindurch geschoben und blattförmig verteilt, sowie abgekühlt. Nachdem die blattförmige geknetete Mischung der Materialien durch eine Hammermühle grob zerklei nert wurde, wurde sie mittels einer Gasstrahlmühle pulveri siert. Dann wurde sie durch einen Luftströmungssichter gesich tet, so daß der mittlere Teilchen- bzw. Partikel-Durchmesser 10 µm betrug. Schließlich wurde Silika zugegeben und mit einem Henschel-Mischer für 10 Minuten vermischt.

Tabelle 1

Die Verfahren zur Bewertung, die für die jeweiligen Punkte in der Tabelle 1 verwendet wurden, sind wie folgt.

Die Werte der dielektrischen Konstante und des dielektrischen Verlustes des Toners wurden wie folgt erhalten. Eine Probe des Toners wurde unter einem Druck von 200 kg/cm² in eine Platte geformt. Die Probe des Toners wurde mit einer Festelektrode vom SE-70-Typ fixiert (hergestellt durch Ando Electric Co., Ltd.) und die Kapazität und die Konduktanz des Toners wurde mittels einer Kapazitätsbrücke vom 2500A-Typ gemessen (hergestellt durch Andeen-Hegerling Inc.). Die dielektrische Konstante und der dielektrische Verlust können mittels der folgenden Glei chungen erhalten werden.

C: Kapazität (pF)
G: Konduktanz (n/Ω)
d: Länge des Pellets (mm)
ε₀: Dielektrische Konstante, Vakuum (8.86 × 10^-12 F/m)
S: Effektiver Elektrodenbereich (mm²)
f: Vorbestimmte Frequenz (1.0 kHz).

Um die Bilddichte zu berechnen, wurde die Reflexionsdichte ei nes gedruckten, vollständig schwarzen Quadrats mit 30 mm Sei tenlänge mittels eines Macbeth-Reflexionsdichtemessers gemes sen. Es ist anzumerken, daß hinsichtlich des Ausdrucks ein Drucker JX9600 (Sharp Corporation) eingesetzt wurde, der eine Entwicklungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung auf weist, und zwar nicht nur in diesem Fall, sondern auch in den weiteren, unten erwähnten Fällen.

Um den Hintergrund-Nebel bzw. -Schleier zu berechnen, wurde die Helligkeit des nicht bedruckten Bereichs vor und nach dem Drucken gemessen, um die Differenz dazwischen zu ermitteln, indem die Farb- und Farbdifferenz-Meßeinrichtung benutzt wurde, die durch Nippon Denshoku Kogyo Co., Ltd. hergestellt wird.

Zur Messung der Fixierung wurde ein gedrucktes Bild bei einer Fixierungs-Temperatur von 130°C mit einer Fixierungs-Ge schwindigkeit von 30 mm/Sek. fixiert. Anzumerken ist, daß eine Fixiereinrichtung eingesetzt wurde, die eine Teflon-Walze (obere Walze) mit einem Durchmesser von 20 mm und eine Silikon- Walze (untere Walze) aufweist.

Zur Messung des Hochtemperatur-Offsets und des Niedrigtempera tur-Offsets (Phänomen der Unschmelzbarkeit des Toners bei einer hohen Temperatur und bei einer niedrigen Temperatur der Ober fläche der Fixierwalze) wurden gedruckte graue Muster mit 8 Ab stufungen im gedruckten Punkt-Verhältnis, von 10 bis 100 Pro zent variierend, mittels der oben erwähnten Entwicklungsvor richtung fixiert. Hinsichtlich des Hochtemperatur-Offsets zeigt ein Kreis die Fälle an, bei denen die Temperatur des Offsets nicht weniger als 200°C beträgt, zeigt ein Zeichen Δ die Fälle an, bei denen die Temperatur nicht weniger als 180°C beträgt, und zeigt ein Zeichen X die Fälle an, bei denen die Temperatur nicht weniger als 160°C beträgt. Hinsichtlich des Niedrigtem peratur-Offsets zeigt ein Kreis die Fälle an, bei denen die Temperatur des Offsets nicht mehr als 120°C beträgt, zeigt ein Zeichen A die Fälle an, bei denen die Temperatur nicht mehr als 130°C beträgt, und zeigt ein Zeichen X die Fälle an, bei denen die Temperatur nicht mehr als 150°C beträgt.

Um die Kontakthaftung zu beurteilen, wurde durch Augenschein beobachtet, ob an der Überwachungseinrichtung für die Entwick lerschicht eine Anhaftung bzw. Anschmelzung von Toner auftritt oder ob nicht.

In Übereinstimmung mit dem Ergebnis der obigen Bewertungen stieg die Menge des Toners an, die an der Entwicklungswalze und an der Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht anhaf tet, wenn die Akryl-Bestandteile in dem Kunstharz gleich oder größer als 25 Prozent umfassen. Deshalb ist das bevorzugte Ver hältnis der Akryl-Bestandteile in dem Kunstharz nicht weniger als 5 Prozent und weniger als 25 Prozent. Demgegenüber ist es vorzuziehen, wenn die Akryl-Bestandteile nicht weniger als 5 Prozent und nicht mehr als 22 Prozent betragen. Weiterhin ist ein noch besseres Verhältnis der Akryl-Bestandteile nicht ge ringer als 10 Prozent und nicht größer als 20 Prozent, da die Schmelzbarkeit abnimmt, wenn der Prozentsatz der Akryl- Bestandteile weniger als 10 Prozent beträgt.

Wie es aus den zuvor erwähnten Ergebnissen ersichtlich ist, liegt die bevorzugte dielektrische Konstante ε in einem Bereich von 2.0 ε < 2.90 und noch besser in einem Bereich von 2.0 ε < 2.78. Darüber hinaus liegt eine noch stärker bevorzugte die lektrische Konstante ε in einem Bereich von 2.10 ε 2.50.

Darüber hinaus liegt der bevorzugte dielektrische Verlust tan δ in einem Bereich von 4.52 × 10^-3 tan δ < 8.70 × 10^-3, und noch besser in einem Bereich von 4.52 × 10^-3 tan δ 8.02 × 10^-3. Darüber hinaus liegt ein noch stärker bevorzugter dielektri scher Verlust tan δ in einem Bereich von 5.45 × 10^-3 tan δ 6.80 × 10^-3.

Als nächstes wurden jeweils die Bilddichte und der Hintergrund- Nebel berechnet, wenn sich der Karbon-Gehalt im Toner zwischen 1 Prozent und 10 Prozent verändert. Bei den Bewertungen wurde die oben erwähnte Entwicklungseinheit eingesetzt. Anzumerken ist, daß sich das Kunstharz des Toners wie folgt zusammensetzt.

Zusammensetzung des Toners:

Styrol-(meta)Akrylester-Kopolymer (Styrol : Akryl=85 : 15) 85,0-94.0%
Wax (HIMER 330, Sanyo Chemical Industries, Ltd.) 3,0%
Ladungssteuerungsmittel:
(BONTRON E-84, Orient Chemical Corporation) 1,5%
Karbon (BLACK PEARLS L, Cabot Corporation) 1,0-10.0%
Fluidisierungsmittel:
Silika (R-972, Nippon Aerolsil Co., Ltd.) 0,5%.

Das zur Herstellung des Toners eingesetzte Verfahren war das gleiche wie das oben erwähnte.

Das Ergebnis der Berechnungen ist in der Tabelle 2 dargestellt. Es wurden zwei Durchgänge der Berechnungen durchgeführt und das Diagramm in der Fig. 3 basiert auf dem Ergebnis des zweiten Durchgangs.

Tabelle 2

Entsprechend dem Ergebnis der oben dargestellten Berechnungen verstärkte sich der Hintergrund-Nebel geringfügig, wenn der Ge halt an Karbon 9 Prozent überstieg, sowie das Auftreten des Hintergrund-Nebels drastisch zunahm, wenn der Gehalt 10 Prozent überschritt. Deshalb ist der bevorzugte Gehalt an Karbon nicht weniger als 1 Prozent und weniger als 10 Prozent. Es ist noch besser, wenn der Gehalt an Karbon nicht weniger als 1 Prozent beträgt und nicht mehr als 9 Prozent beträgt. Zudem ist, da die Bilddichte abnimmt, wenn der Gehalt an Karbon 2 Prozent oder weniger beträgt, ein noch bevorzugterer Gehalt an Karbon nicht geringer als 3 Prozent und nicht mehr als 8 Prozent.

Darüber hinaus wurde herausgefunden, daß eine bevorzugte di elektrische Konstante ε < 3.32 ist und noch besser im Bereich von 1.72 ε 3.12 liegt. Eine noch bevorzugtere dielektrische Konstante ε liegt im Bereich von 2.03 ε 2.87.

Ein bevorzugter dielektrischer Verlust tan δ beträgt tan δ < 9.05 × 10^-3, und noch besser 5.05 × 10^-3 tan δ 8.57 × 10^-3.

Ein noch bevorzugterer dielektrischer Verlust tan δ liegt im Bereich von 6.00 × 10^-3 tan δ 8.01 × 10^-3.

In Übereinstimmung mit dem Ergebnis nach den Tabellen 1 und 2 kann der Toner erhalten werden, der seine Schmelzbarkeit bei niedrigen Temperaturen nicht verliert und der eine geringe Kon takthaftung (Kontaktanschmelzung) aufweist sowie wenig Hinter grund-Nebel erzeugt, wenn die dielektrische Konstante ε und der dielektrische Verlust tan δ jeweils auf die folgenden Bereiche festgelegt werden:

Dielektrische Konstante ε: 2.0 ε < 2.9
Dielektrischer Verlust tan δ: 4.52 × 10^-3 tan δ 8.57 × 10^-3.

Entsprechend den Tabellen 1 und 2 ist jedoch die Erfüllung der folgenden Ungleichungen vorzuziehen:

Dielektrische Konstante ε: 2.03 ε 2.87
Dielektrischer Verlust tan δ: 5.45 × 10^-3 tan δ 8.01 × 10^-3.

Noch besser ist es, wenn die folgenden Ungleichungen erfüllt sind:

Dielektrische Konstante ε: 2.10 ε 2.50
Dielektrischer Verlust tan δ: 6.00 × 10^-3 tan δ 6.80 × 10^-3.

Als nächstes wurde ein Alterungstest durchgeführt, indem die oben erwähnte Entwicklungsvorrichtung benutzt wurde sowie der Toner, der bei der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt wird, um die Stabilität der Abbildung im Verlauf des aufeinan derfolgenden Druckens zu bestimmen. Das Ergebnis dieser Tests ist in der Tabelle 3 und in der Fig. 4 dargestellt.

Tabelle 3

Bei diesen Tests wurde es herausgefunden, daß eine stabile Ab bildung mit hoher Dichte und keinem Hintergrund-Nebel erhalten werden kann, indem die Entwicklungsvorrichtung benutzt wird, die in der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt wird, sogar wenn 10 000 Blätter Papier aufeinanderfolgend bedruckt worden sind.

Als nächstes wurde die Qualität des Toners nach der vorliegen den Ausführungsform mit der des herkömmlichen Toners vergli chen. Bei diesen vergleichenden Tests wurde die oben erwähnte Entwicklungsvorrichtung benutzt. Das Ergebnis der Tests ist in der Tabelle 4 und in der Tabelle 5 dargestellt. Die Zeile "Lebensdauer" zeigt das Ergebnis eines Alterungstests des Aus druckens (unter Verwendung eines Musters mit einem Ausdruck- Verhältnis von 4 Prozent). Die Zeile "Haltbarkeit" zeigt das Verhältnis der Änderung der Fluidität des Toners, und zwar bei einem Test, bei dem der Toner bei einer Temperatur von 50 Grad Celsius für zwei Tage gehalten wurde.

Tabelle 4

Tabelle 5

(A): Rest (-verhältnis) nach dem Radieren;
(B): Rest (-verhältnis) nach dem Falten;
(C): Zeitpunkt der Anhaftung (Anzahl der Papier-Blätter, auf die gedruckt wurde, bevor die Anhaftung des Toners am Schaber auftritt);
(D): Änderungsrate der Fluidität des Toners.

Die Stärke der Fixierung wurde nach der Tabelle 5 wie folgt ge testet.

Das Restverhältnis nach dem Radieren wurde auf die folgende Art und Weise getestet. Zuerst wurden graue Muster mit 8 Stufen des Druck-Prozentsatzes an Punkten, die sich von 10 bis 100 Prozent verändern, ausgedruckt und durch die Fixiereinrichtung fixiert, die bei dem Test benutzt wurde, dessen Ergebnisse in der Tabel le 1 dargestellt sind. Dann wurden die Muster mit einem Radier gummi 5 Mal hin und her radiert. Die Bilddichte wurde mit einem Macbeth-Reflexions-Dichtemesser vor und nach dem Radieren ge messen, und das Restverhältnis (%) nach dem Radieren wurde durch die folgende Gleichung ermittelt.

A (%) = B/C × 100 (%)

A: Restverhältnis nach dem Radieren;
B: Dichte nach dem Radieren;
C: Dichte vor dem Radieren.

Das Restverhältnis nach dem Falten wurde auf die folgende Art und Weise getestet. Zuerst wurde ein vollständig schwarzes Qua drat mit einer Seitenlänge von 30 mm ausgedruckt und durch die oben erwähnte Fixiereinrichtung fixiert. Dann wurde es kreuz weise gefaltet und die Mitte des Kreuzes wurde 3 Mal mit Fin gerdruck hin und her radiert. Die Dichte in der Mitte des Kreu zes wurde durch den Macbeth-Reflexions-Dichtemesser gemessen, und das Restverhältnis nach dem Falten wurde mittels der fol genden Gleichung ermittelt.

A (%) = B/C × 100 (%)

A: Restverhältnis nach dem Falten;
B: Dichte nach dem Falten;
C: Dichte vor dem Falten.

Während es mit dem herkömmlichen Verfahren unmöglich war gleichzeitig eine zufriedenstellende Bilddichte und einen zu friedenstellenden Hintergrund-Nebel zu erhalten, wird hinsicht lich der vorliegenden Ausführungsform angemerkt, daß die Bild dichte verbessert werden konnte und daß bei der vorliegenden Erfindung der Hintergrund-Nebel verhindert werden konnte. Es wurde erkannt, daß der bei der vorliegenden Ausführungsform eingesetzte Toner insbesondere eine Auswirkung auf den Hinter grund-Nebel aufweist.

Entsprechend dem Ergebnis, welches in der Tabelle 5 dargestellt ist, ist das Restverhältnis nach dem Radieren bei der vorlie genden Ausführungsform geringer als das des Vergleichsbei spiels, und zwar bei der gleichen Fixier-Temperatur. Jedoch ist das Restverhältnis nach dem Falten bei der vorliegenden Ausfüh rungsform sehr viel größer als das des Vergleichsbeispiels, und zwar bei der gleichen Fixier-Temperatur. Deshalb kann zusammen fassend beurteilt, festgestellt werden, daß, von einem prakti schen Gesichtspunkt aus betrachtet, die Fixierung verbessert wird.

Darüber hinaus hat es den Anschein, daß, da der Toner, der bei dem Vergleichsbeispiel benutzt wird, schmelzbar und weich war, Zusatzstoffe (Silika etc.), die im Toner enthalten sind, den Toner in seiner Fluidität schwächen.

Die Entwicklungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung hat die folgende Struktur, wie bereits oben beschrieben. Sie umfaßt (1) ein Entwicklerzuführelement (Entwicklerzuführteil) zur Zu führung des nicht-magnetischen Einkomponenten-Entwicklers, (2) eine Entwicklungswalze zum Halten und Transportieren des Ent wicklers, der durch das Entwicklerzuführteil zugeführt wird, sowie (3) eine Überwachungseinrichtung für die Entwickler schicht, welches in Berührung stehend mit der Entwicklungswalze vorgesehen ist. Das Entwicklerzuführteil und die Entwicklungs walze sind so vorgesehen, daß der Druck des nicht-magnetischen Einkomponenten-Entwicklers bewirkt, daß der nicht-magnetische Einkomponenten-Entwickler auf einer Oberfläche der Entwick lungswalze mit einer bestimmten Dicke vorgesehen wird. Der Ent wickler hat eine dielektrische Konstante ε im Bereich von 2.0 ε < 2.9 und hat einen dielektrischen Verlust tan δ im Bereich von 4.52 × 10^-3 tan δ 8.57 × 10^-3.

Deshalb sind das Entwicklerzuführteil und die Entwicklungswalze mit einem Spalt dazwischen angeordnet, mit anderen Worten aus gedrückt, das Entwicklerzuführteil und die Entwicklungswalze befinden sich nicht in Kontakt miteinander. Somit kann die An haftung des Toners an dem Entwicklerzuführteil und an der Ent wicklungswalze verringert bzw. verhindert werden. Darüber hin aus ist es möglich, indem der Toner benutzt wird, der die die lektrische Konstante und der den dielektrischen Verlust auf weist, die jeweils in den oben erwähnten Bereichen liegen, eine Abbildung mit großer Klarheit und hoher Qualität zu erhalten, die zudem eine extrem niedrige Rate an Hintergrund-Nebel auf weist.

Zusätzlich zu der oben erwähnten Struktur umfaßt die Entwick lungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine Überwa chungseinrichtung, welches durch eine Wand eines Behälters für den Entwickler vorgesehen ist, und welches sich in Richtung der Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht erstreckt. Die Wand des Behälters für den Entwickler liegt in der Nähe ei ner stromaufwärtigen Seite der Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht, und zwar in einer Bewegungsrichtung der Ent wicklungswalze. Die Wand wirkt als eine Überwachungseinrich tung, welches eine Bewegung des Entwicklers steuert. Der Ent wickler wird durch das Entwicklerzuführteil zugeführt, welches ein polygonales Prisma ist, welches vorgesehen ist, um im we sentlichen mit der Überwachungseinrichtung in Kontakt zu stehen und welches mittels Rotation den Entwickler zwischen das Ent wicklerzuführteil und die Entwicklungswalze zuführt.

Da die Gestaltung des Entwicklerzuführteils ein polygonales Prisma darstellt, dessen Kanten den Toner mitnehmen, kann die ses den Toner effektiv zu dem Bereich zwischen dem Entwickler zuführteil und der Entwicklungswalze transportieren. Der nach folgende Transport neuen Toners zu dem Bereich, der durch die Rotation des Entwicklerzuführteils aktiviert wird, verursacht zudem einen Druck auf den Toner, um Toner effektiv auf der Ent wicklungswalze anzuordnen.

Unter Bezugnahme auf den Aufbau der Entwicklungseinheit nach der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich zu den oben erwähnten Punkten die Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht zudem aus einem Metall hergestellt, welches eine Steifigkeit aufweist, sowie sich die Entwicklungswalze und die Überwa chungseinrichtung für die Entwicklerschicht mit einer Kraft be rühren, die in einem Bereich von 15 g/cm bis 45 g/cm liegt.

Wenn diese Kraft dementsprechend innerhalb des oben erwähnten Bereichs liegt, kann eine erforderliche Menge an Toner an der Entwicklungswalze anhaften, ohne das eine Kontakthaftung des Toners an der Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht und an der Entwicklungswalze auftritt.

Der Toner nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet als einen hauptsächlichen Bestandteil Styrol-(meta)-Akrylester-Kopolymer, welches Akryl-Bestandteile mit nicht weniger als 5 Prozent und mit weniger als 25 Prozent aufweist.

Dementsprechend kann ein Toner einfach erhalten werden, der die dielektrische Konstante ε in einem Bereich von 2.0 ε < 2.9 und den dielektrischen Verlust tan δ in einem Bereich von 4.52 × 10^-3 tan δ 8.57 × 10^-3 aufweist. Deshalb kann durch Einsatz eines solchen Toners bei der Entwicklungsvorrichtung eine Ab bildung mit hoher Qualität und Klarheit erreicht werden, wobei nahezu kein Hintergrund-Nebel auftritt. Darüber hinaus, insbe sondere wenn ein solcher Toner bei einer Entwicklungsvorrich tung eingesetzt wird, die eine kleine Kapazität zur Aufladung des Toners aufweist, kann der Toner sehr wirksam die Kontakt haftung an der Entwicklungswalze und an dem Entwicklerzuführ teil verhindern.

Der Toner nach der vorliegenden Erfindung, der Styrol-(meta)- Akrylester-Kopolymer als einen Hauptbestandteil aufweist, ent hält Karbon mit nicht weniger als 1 Prozent, aber mit weniger als 10 Prozent.

Dementsprechend kann ein Toner einfach erhalten werden, der die dielektrische Konstante ε im Bereich von 2.0 ε < 2.9 und den dielektrischen Verlust tan δ im Bereich von 4.52 × 10^-3 tan δ 8.57 × 10^-3 aufweist. Deshalb kann die gleiche Wirkung erzielt werden wie bei dem obigen Fall, bei dem Akryl-Bestandteile mit einem Gehalt von 5 bis 25 Prozent in dem Styrol-(meta)- Akrylester-Kopolymer im Toner enthalten sind.

Der Toner nach der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus negativ aufgeladen.

Dementsprechend kann er einfach bei einem gewöhnlichen Kopierer oder anderen Vorrichtungen eingesetzt werden.

Es ist offensichtlich, daß die so beschriebene Erfindung auf viele Arten verändert werden kann. Solche Veränderungen verlas sen den Bereich der Erfindung nicht, und jede solche Modifika tion, die dem Fachmann offensichtlich ist, soll durch den Um fang der folgenden Ansprüche umfaßt sein.

Eine Entwicklungsvorrichtung ist mit einem Schaber ausgestat tet. Der Schaber zur Steuerung einer Bewegung des Toners ist an einer vorderen Kante einer Wand eines Entwicklerbehälters in der Nähe einer stromaufwärtigen Seite der Steuerung für die Entwicklerschicht in einer Bewegungsrichtung der Entwicklungs walze vorgesehen. Die polygonale Walze ist vorgesehen, um im wesentlichen mit der Kante des Schabers in Berührung zu stehen. Die polygonale Walze und die Entwicklungswalze sind vorgesehen, um mittels des Druckes des dazwischen befindlichen nicht magnetischen Einkomponenten-Entwicklers zu bewirken, daß der nicht-magnetische Einkomponenten-Entwickler auf einer Oberflä che der Entwicklungswalze in einer gewünschten Dicke vorgesehen wird. Die polygonale Walze führt mittels Rotation Toner zu dem oben erwähnten Bereich zu. Der Toner ist ein nicht-magnetischer Einkomponenten-Toner, der eine dielektrische Konstante ε von 2.0 ε < 2.9 und einen dielektrischen Verlust tan δ von 4.52 × 10^-3 tan δ 8.57 × 10^-3 aufweist. Ein solcher Toner reduziert das Anhaften des Toners an der Entwicklungswalze und anderen Teilen sehr stark und ermöglicht die Fixierung des Toners bei einer niedrigen Temperatur, wodurch eine stabile Abbildung er reicht werden kann.

Claims

1. Entwicklungsvorrichtung mit:
einem Entwicklerzuführteil zur Zuführung eines nicht magnetischen Einkomponenten-Entwicklers;
einer Entwicklungswalze zum Tragen und Transportieren des Entwicklers, der durch das Entwicklerzuführteil zugeführt wird; und
einer Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht, die in Berührung stehend mit der Entwicklungswalze vorgesehen ist,
wobei das Entwicklerzuführteil und die Entwicklungswalze so vorgesehen sind, daß der Druck des nicht-magnetischen Ein komponenten-Entwicklers bewirkt, daß der nicht-magnetische Ein komponenten-Entwickler auf einer Oberfläche der Entwicklungs walze mit einer bestimmten Dicke vorgesehen wird, sowie der Entwickler eine dielektrische Konstante ε im Bereich von 2.0 ε < 2.9 und einen dielektrischen Verlust tan δ im Bereich von 4.52 × 10^-3 tan δ 8.57 × 10^-3 aufweist.

2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Überwachungseinrichtung für die Entwickler schicht aus einem Metall hergestellt ist, welches eine Steifig keit aufweist, und wobei sich die Entwicklungswalze und die Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht miteinander mit einer Kraft in Anlage befinden, die in einem Bereich von 15 g/cm bis 45 g/cm liegt.

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Entwickler Styrol-(meta)-Akrylester-Kopolymer als einen Hauptbestandteil enthält, und wobei der Styrol- (meta)-Akrylester-Kopolymer einen Gehalt an Akryl-Bestandteilen von nicht weniger als 5 Prozent und von weniger als 25 Prozent aufweist.

4. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Entwickler Styrol-(meta)-Akrylester-Kopolymer als einen Hauptbestandteil enthält, und wobei der Entwickler einen Gehalt an Karbon von nicht weniger als 1 Prozent und von weniger als 10 Prozent aufweist.

5. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Entwickler eine dielektrische Konstante ε im Be reich von 2.03 ε 2.87 aufweist.

6. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Entwickler eine dielektrische Konstante ε im Be reich von 2.10 ε 2.50 aufweist.

7. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Entwickler einen dielektrischen Verlust tan δ im Bereich von 5.45 × 10^-3 tan δ 8.01 × 10^-3 aufweist.

8. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Entwickler einen dielektrischen Verlust tan δ im Bereich von 6.00 × 10^-3 tan δ 6.80 × 10^-3 aufweist.

9. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit:
einem Steuerelement zur Steuerung einer Bewegung des Ent wicklers, wobei das Steuerelement durch eine Wand eines Behäl ters für den Entwickler vorgesehen ist und sich in Richtung der Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht erstreckt, wobei sich die Wand in einer Nähe einer stromaufwärtigen Seite der Überwachungseinrichtung für die Entwicklerschicht in einer Bewegungsrichtung der Entwicklungswalze befindet,
wobei das Entwicklerzuführteil so vorgesehen ist, daß es im wesentlichen mit einer Spitze der Überwachungseinrichtung in Berührung steht, sowie es den Entwickler zwischen das Entwick lerzuführteil und die Entwicklungswalze mittels Rotation zu führt.

10. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei sich die Entwicklungswalze und die Überwachungsein richtung für die Entwicklerschicht miteinander mit einer Kraft in Anlage befinden, die in einem Bereich von 25 g/cm bis 35 g/cm liegt.

11. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Styrol-(meta)-Akrylester-Kopolymer einen Gehalt an Akryl-Bestandteilen von 5 Prozent bis 22 Prozent aufweist.

12. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Styrol-(meta)-Akrylester-Kopolymer einen Gehalt an Akryl-Bestandteilen von 10 Prozent bis 20 Prozent aufweist.

13. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Entwickler negativ aufgeladen wird.

14. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Entwickler einen Gehalt an Karbon von 1 Prozent bis 9 Prozent aufweist.

15. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Entwickler einen Gehalt an Karbon von 3 Prozent bis 8 Prozent aufweist.

16. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Entwickler negativ aufgeladen wird.

17. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Entwicklerzuführteil eine polygonale Walze ist.

18. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die polygonale Walze 5 bis 8 Kanten aufweist.

19. Nicht-magnetischer Einkomponenten-Entwickler zum Gebrauch in einer Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit:
Styrol-(meta)-Akrylester-Kopolymer als ein Hauptbestand teil, der einen Gehalt an Akryl-Bestandteilen von nicht weniger als 5 Prozent und von weniger als 25 Prozent aufweist.

20. Nicht-magnetischer Einkomponenten-Entwickler nach Anspruch 19, wobei das Styrol-(meta)-Akrylester-Kopolymer einen Gehalt an Akryl-Bestandteilen von 5 Prozent bis 22 Prozent aufweist.

21. Nicht-magnetischer Einkomponenten-Entwickler nach Anspruch 19, wobei das Styrol-(meta)-Akrylester-Kopolymer einen Gehalt an Akryl-Bestandteilen von 10 Prozent bis 20 Prozent aufweist.

22. Nicht-magnetischer Einkomponenten-Entwickler nach Anspruch 19, wobei der nicht-magnetische Einkomponenten-Entwickler ne gativ aufgeladen wird.

23. Nicht-magnetischer Einkomponenten-Entwickler zum Gebrauch in einer Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit:
Styrol-(meta)-Akrylester-Kopolymer als ein Hauptbestand teil, der einen Gehalt an Karbon von nicht weniger als 1 Pro zent und von weniger als 10 Prozent aufweist.

24. Nicht-magnetischer Einkomponenten-Entwickler nach Anspruch 23, wobei der nicht-magnetische Einkomponenten-Entwickler ei nen Gehalt an Karbon von 1 Prozent bis 9 Prozent aufweist.

25. Nicht-magnetischer Einkomponenten-Entwickler nach Anspruch 23, wobei der nicht-magnetische Einkomponenten-Entwickler ei nen Gehalt an Karbon von 3 Prozent bis 8 Prozent aufweist.

26. Nicht-magnetischer Einkomponenten-Entwickler nach Anspruch 23, wobei der nicht-magnetische Einkomponenten-Entwickler ne gativ aufgeladen wird.