JP2004069738A

JP2004069738A - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP2004069738A
Application number: JP2002224619A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Furuichi; 古市　泰; Hiroto Higuchi; 樋口　博人; Shinya Nakayama; 中山　慎也; Hiyo Shu; 冰朱; Maiko Kondo; 近藤　麻衣子; Hiroharu Suzuki; 鈴木　弘治; Yutaka Takahashi; 高橋　裕; Tadashi Kasai; 葛西　正; Mitsuo Aoki; 青木　三夫
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2004-03-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid deterioration of image caused by transfer dust without using capsule toner and at the same time to surely suppress the deterioration of the image caused by heat propagation from a transfer means to an image carrier in an image forming apparatus in which high resistivity toner having a volume resistivity of equal to or more than 1x10<SP>9</SP>[Ωcm]. <P>SOLUTION: In the image forming apparatus, a transfer device 4 is used which transfers a toner image on a photoreceptor 1 being an image carrier to a transfer paper P not by an electrostatic transferring system but by a system that the toner image is transferred to the transfer paper P while the image is pressurized and heated. A fixing device 7 that conducts a heating and fixing process of a toner image, is provided for the paper P which passes the transfer device 4, and the heating temperature by the transfer device 4 is set to 40 to 70 [°C] which is lower than the heating temperature of the fixing device 7. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、像担持体の表面に担持されるトナー像を加熱しながら記録体に転写する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機等の画像形成装置において、次に説明するような電子写真プロセスで画像を形成するものが知られている。即ち、まず、感光体等の潜像担持体に対して露光等を施して静電潜像を形成せしめ、これを現像手段によってトナー像に現像する。次いで、このトナー像を、潜像担持体上から転写紙等の記録体に直接あるいは中間転写体を介して転写した後、定着手段によって加熱定着せしめる。
【０００３】
このような電子写真プロセスにおいて、静電潜像を密に現像するには、トナーの帯電量を十分且つ均一にすることが望ましい。そこで、トナーとして１×１０^９［Ωｃｍ］以上の体積固有抵抗を発揮する高抵抗のものを用いる画像形成装置が知られている。かかる画像形成装置では、トナーとして１×１０^９［Ωｃｍ］未満の低抵抗のものを用いる画像形成装置に比べ、トナーを十分且つ均一に帯電せしめて静電潜像を密に現象することができる。
【０００４】
一方、上述の電子写真プロセスでは、露光から定着までの全ての工程にて画像劣化を引き起こすおそれがある。特に、静電転写方式を採用する場合には転写工程にて画像劣化を生じ易い。具体的には、静電転写方式では、感光体や中間転写体などの像担持体と、記録体とが対向する対向位置に転写電界を作用させて、像担持体上のトナー像を記録体に静電的に転写せしめる。このような静電転写方式においては、転写電界を厳密に転写位置だけに作用させることが極めて困難で、どうしても転写位置の前後にまで転写電界を作用させてしまう。そうすると、転写位置の前後でトナー像中の一部のトナーを飛散させて転写チリという現象を引き起こしてしまう。かかる転写チリが起こると、転写後のトナー像の周囲に黒点状の汚れが生じたり、トナー像のエッジを滲ませたりといった画像劣化を生ずることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような転写チリに起因する画像劣化を抑え得る画像形成装置としては、特開昭５５−８７１５６号公報や特開平６−１７５５１２号公報に記載のものが知られている。また、特開平５−１０７７９６号公報や特開平６−２３０５９９号公報に記載のものも知られている。
【０００６】
上記特開昭５５−８７１５６号公報、特開平６−１７５５１２号公報に記載の画像形成装置は、何れも加熱転写同時定着方式を用いるものである。具体的には、転写位置において感光体等の像担持体上のトナー像を加熱によって軟化させながら記録体に接触させる。そして、軟化したトナー像を、記録体に転写せしめると同時に定着せしめる方式である。かかる方式では、転写電界によらずにトナー像を転写することが可能なので、転写チリによる画像劣化を回避することができる。しかしながら、転写位置からの熱伝搬による新たな画像劣化を引き起こしてしまうことがあった。例えば、転写位置の熱を像担持体たる感光体に伝えてしまうと、感光体の熱劣化による画像劣化を引き起こしてしまうことになる。また、かかる熱劣化を抑えるべく、加熱温度を下げると、今度は、定着不良による画像劣化を引き起こす。更には、加熱温度を下げない代わりに、感光体として耐熱性のものを用いたとしても、感光体周囲の部材（以下、周囲部材という）への熱伝搬を回避することはできない。このため、感光体から周囲部材である現像手段への熱伝搬に起因して、現像不良による画像劣化を引き起こすなどといった事態が起こる。このような周囲部材への熱伝搬による画像劣化は、感光体を冷却する冷却手段を設けたとしても起こる可能性がある。一般的な電子写真プロセスにおける感光体の線速設定では、感光体表面を十分に冷却しないままに周囲部材との当接位置まで移動させる可能性が高いからである。このように、加熱転写同時定着方式では、転写位置から像担持体への熱伝搬による画像劣化を確実に抑えることは困難である。
【０００７】
一方、上記特開平５−１０７７９６号公報や特開平６−２３０５９９号公報の画像形成装置は、何れもカプセルトナーを転写位置にて加圧してつぶすことで、転写電界によらずにトナー像を記録体に転写することができる。しかしながら、カプセルトナーは、良好な現像性と定着性とを両立させることが困難で、しかもコストが高すぎるという欠点がある。
【０００８】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高抵抗のトナーを用いる画像形成装置において、次のようなことを可能にすることである。即ち、カプセルトナーを用いることなく転写チリによる画像劣化を回避し、しかも、転写手段から像担持体への熱伝搬による画像劣化を確実に抑えることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究により、次のようなことを見出した。即ち、従来の加熱転写同時定着方式では、像担持体上のトナー像を記録体に転写せしめるだけでなく、同時に定着まで行っていた。トナー像を加熱によって記録体に定着せしめるためには、その軟化温度以上に加熱する必要がある。軟化温度未満では、トナーを記録体の表面形状にならわせて十分に変形させることができないことに起因して、所望の定着性が得られなくなるからである。ところが、定着のために軟化温度以上の加熱が必要であるからといって、それが転写にも必要になるとは限らない。転写だけなら、軟化温度未満の加熱でも実現し得るかもしれない。従来は、このことについて十分な検討がなされていなかった。そこで、本発明者らは、軟化温度未満での加熱による転写性を試験してみた。すると、驚いたことに、ある程度の圧力を付与すれば、軟化温度未満でも転写不良を引き起こすことなく、良好な転写像を得ることができた。この転写像は記録体に良好に定着していないので、そのままでは定着不良による画像劣化を引き起こす可能性がある。しかしながら、転写位置から比較的離れた位置に定着専用の加熱手段を別途設け、これによってトナー像をその軟化温度以上に加熱すれば、定着不良による画像劣化も回避することができる。
【００１０】
そこで、上記目的を達成するために、請求項１の発明は、１×１０^９［Ωｃｍ］以上の体積固有抵抗のトナーを収容するトナー収容部と、該トナーから構成されるトナー像を担持する像担持体と、該像担持体上のトナー像を加熱しながら記録体に転写せしめる転写手段とを有する画像形成装置において、上記転写手段として、静電転写方式によらずにトナー像を加圧及び加熱しながら記録体に転写せしめるものを用い、上記転写手段を経た記録体に対してトナー像の加熱定着処理を施す定着手段を設け、且つ、上記転写手段による加熱温度を該定着手段による加熱温度よりも低くしたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記転写手段として、上記トナー像に対して２〜１０［Ｎ／ｃｍ^２］の加圧力を付与するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記トナーとして、そのガラス転移温度が５０〜６５［℃］であるものを上記トナー収容部に収容させたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３の画像形成装置において、上記トナーとして、その軟化温度が９０〜１１０［℃］であるものを上記トナー収容部に収容させたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、上記トナーとして、１０００［Ｐａ・ｓ］の溶融粘度を発揮するときの温度が１００〜１３０［℃］であるものを上記トナー収容部に収容させたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、上記転写手段として、上記トナー収容部に収容されているトナーの軟化温度未満の温度で上記トナー像を加熱するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の画像形成装置において、上記転写手段を上記像担持体に対して接離させるか、あるいは上記転写手段内で上記トナー像に接触して熱を付与する熱付与部材に対して発熱部材を接離させる接離手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の画像形成装置において、上記像担持体として０．７０以下の表面摩擦係数を発揮するものを用いるか、あるいは、上記像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の画像形成装置において、上記像担持体として、基層と、これに積層された金属酸化物を含有する保護層とを有するものを用いたことを特徴とするものである。
【００１１】
これらの画像形成装置においては、１×１０^９［Ωｃｍ］以上の体積固有抵抗を発揮する高抵抗のトナーからなるトナー像を像担持体に担持させる。そして、このトナー像を転写手段によって加圧及び加熱しながら記録体に転写せしめることで、カプセルトナーや静電転写方式によらないトナー像の転写を実現している。よって、カプセルトナーを用いることなく転写チリによる画像劣化を回避することができる。しかも、転写手段とは別に定着手段を設け、該転写手段による加熱温度を該定着手段よりも低くしている。かかる構成においては、転写位置ではトナー像を加熱転写するだけに留め、その後に、転写手段よりも加熱温度の高い定着手段によってトナー像を定着せしめることが可能となる。よって、転写手段によって転写と同時に定着まで行っていた従来の加熱転写同時定着方式に比べ、転写手段による加熱温度を低く抑えることができる。そして、このことにより、転写手段から像担持体への熱伝搬による画像劣化を確実に抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式の複写機（以下、単に複写機という）の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。図において、この複写機は、像担持体たるドラム状の感光体１の回りに、帯電器２、現像器３、転写装置４、ドラムクリーニング装置１０などを備えている。また、本体上部に、原稿読取装置５や光書込装置６を備えている。また、上記転写装置４の図中左側方に定着装置７を備えている。これらの他、２つの給紙カセット８，９や、給紙路１００なども備えている。
【００１３】
上記感光体１は、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動せしめられる。そして、上記帯電器２との対向位置にて、コロナ放電を受けるなどして、表面が一様帯電せしめられる。
【００１４】
上記原稿読取装置５は、その上面に載置された図示しない原稿を光走査してその画像情報を読み取り、光書込装置６に出力する。光書込装置６は、原稿読取装置５から送られてくる画像情報に基づいたレーザー光Ｌを発し、これを図示しないポリゴンミラーによって図中奥行き方向に偏向せしめながらミラーに反射させる。ミラーに反射したレーザー光Ｌは、感光体１に達する。感光体１は、図中時計回りに回転せしめられながら、このレーザー光Ｌが照射されることで、画像の光書込が行われて静電潜像を担持する。
【００１５】
上記現像器３は、感光体１との対向位置に設けられた開口から現像スリーブ３ａの周面の一部を露出させている。図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられるこの現像スリーブ３ａの内部には、図示しないマグネットローラがスリーブに連れ回らないように固定されている。現像器３は、１×１０^９［Ωｃｍ］以上の体積固有抵抗を発揮する高抵抗のトナー（以下、単にトナーという）と、磁性キャリアとを含有する図示しない二成分現像剤を内部に収容している。この二成分現像剤は、現像器３内において図示しない攪拌手段によって攪拌される。そして、内部のトナーが磁性キャリアに摺擦せしめられて摩擦帯電する。１×１０^９［Ωｃｍ］以上の体積固有抵抗を発揮する高抵抗のものであるため、低抵抗のものに比べて、帯電量が高く且つ均一になる。このようにしてトナーを摩擦帯電が施された二成分現像剤は、上記マグネットローラの磁力によって現像スリーブ３ａの表面に担持され、感光体１との対向位置（以下、現像位置という）に搬送される。感光体１上で現像された上述の静電潜像は、この現像位置を通過する際に、現像スリーブ３ａに担持されている二成分現像剤中のトナーが静電的に付着せしめられる。このとき、帯電量が高く且つ均一な高抵抗のトナーは、静電潜像に密に付着する。そして、このことにより、静電潜像が密に現像されたトナー像が感光体１上に形成される。感光体１上のトナー像は、後述の転写ニップで記録体としての転写紙Ｐ上に転写される。
【００１６】
トナーの体積固有抵抗については、次のようにして測定する。即ち、まず、３．０［ｇ］のトナー粉末を６［ｔ／ｃｍ^２］の荷重条件下で直径４０［ｍｍ］の円盤状のペレットにする。そして、このペレットについて、安藤電気株式会社製のＴＲ−１０Ｃ型誘電体損測定器にて、周波数：１ＫＨｚ、ＲＡＴＩＯ：１１×１０^−９［Ωｃｍ］の条件下で体積固有抵抗値を測定する。
【００１７】
上記現像器３には、トナー補給装置１２０が着脱自在に接続されている。このトナー補給装置１２０は、図示しないトナーを内部に収容しており、現像器３内の二成分現像剤が現像に伴ってトナー濃度を低下させるのに応じて、内部のトナーを現像器３内に適宜補給する。このようなトナー補給装置１２０や現像器３は、複写機本体内でトナーを収容するトナー収容部として機能している。
【００１８】
上記転写装置４は、紙搬送ベルト４１、駆動ローラ４２、転写ニップローラ４３、ベルトクリーニング装置４４、ベルト加熱装置４５などを備えている。ループ状の紙搬送ベルト４１は、駆動ローラ４２と転写ニップローラ４３とによって張架されながら、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動される駆動ローラ４２によって無端移動せしめられる。転写ニップローラ４３は、紙搬送ベルト４１を介して感光体１に所定の圧力で当接して転写ニップを形成している。
【００１９】
上記ベルト加熱装置４５は、紙搬送ベルト４１のおもて面（ループ外周面）に当接しながら回転する加熱ローラ４５ａと、紙搬送ベルト４１をその裏面から加熱ローラ４５ａに向けて加圧しながら回転する加圧ローラ４５ｂとを有している。加熱ローラ４５ａは内部にハロゲンランプ等の発熱手段を備え、無端移動に伴って転写ニップに進入する前の紙搬送ベルト４１を加熱する。
【００２０】
上記紙搬送ベルト４１には、遠心成型法などによって無端状に形成されたポリイミド製のベルト基材が用いられている。耐熱性に優れたポリイミドが用いられることで、上記ベルト加熱装置４５での加熱による紙搬送ベルト４１の劣化が抑えられる。上記ベルト基材のおもて面側（ループ外周面側）には、フッ素樹脂層がコーティングされている。このフッ素樹脂層は、紙搬送ベルト４１へのトナー固着を有効に抑えるとともに、上記ベルト加熱装置４５によって加熱された紙搬送ベルト４１の熱低下を抑えることができる。
【００２１】
図１では、上記ベルト加熱装置４５について、これを通過した後の紙搬送ベルト４１部分を約半周分移動させて時点で上記転写ニップに進入させる位置に配設した例を示してある。しかし、より上記転写ニップの近傍（上流側）に設けると、効率的にトナー像を加熱することができる。
【００２２】
上記加熱ローラ４５ａは、熱伝導率の比較的高いアルミニウムや鉄などの金属シリンダーの表面に、肉厚３００［μｍ］以上の弾性層が設けられている。この弾性層は、シリコンゴム、フッ素ゴムなどからなる。ローラ内部の発熱手段からの熱をより上記紙搬送ベルト４１に効率良く伝えるべく、もっと熱伝導率の高い弾性材料を用いても良い。弾性層は、ローラ間（加熱ローラ〜加圧ローラ）の平行度のバラツキによる面圧のバラツキを吸収することで、紙搬送ベルト４１に熱を均一に伝えることができる。なお、弾性層の表面に離型促進層を被覆すれば、仮に上記転写ニップで紙搬送ベルト４１の表面にトナーが付着したとしても、その後のベルト加熱装置４５内における加熱ローラ４５ａへのトナー固着を抑えることができる。離型促進層の材料としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂が挙げられる。
【００２３】
上記加熱ローラ４５ａと加圧ローラ４５ｂとは、互いに紙搬送ベルト４１を介して２０［Ｎ／ｃｍ^２］程度の面圧で接するように配設されている。加圧ローラ４５ｂは、金属シリンダーと、この表面に被覆されたＰＦＡやＰＴＦＡなどからなる離型促進層とを有している。なお、紙搬送ベルト４１に出来るだけ均一に熱を付与するという観点から、上記加熱ローラ４５ａと同様に、弾性層を設けてもよい。また、出来るだけ短時間で熱を付与するという観点から、上記加熱ローラ４５ａと同様に、金属シリンダーに発熱手段を設けてもよい。
【００２４】
２つの上記給紙カセット８，９は、それぞれ内部に記録体たる転写紙Ｐを複数枚重ねて収容しており、一番上の転写紙Ｐに給紙ローラ８ａ，９ａを当接させている。それぞれの給紙ローラ８ａ，９ａは、図示しない駆動手段によって所定のタイミングで回転せしめられることで、給紙カセット８，９から転写紙Ｐを給紙路１００に向けて送り出す。
【００２５】
上記給紙路１００は、複数の紙搬送ローラ対１０１、１０２、１０３、１０４、１０５と、路内の最下流側に配設されるレジストローラ対１０６とを有している。給紙カセット８，９から給紙路１００に送り出された転写紙Ｐは、これら複数の紙搬送ローラ対１０１、１０２、１０３、１０４、１０５によって路内を搬送されてレジストローラ対１０６に挟み込まれる。レジストローラ対１０６は、挟み込んだ転写紙Ｐを、感光体１上で現像されたトナー像に重ね合わせ得るタイミングで上記転写ニップに向けて送り出す。よって、送り出された転写紙Ｐは、転写ニップにて感光体１上のトナー像に密着せしめられる。転写ニップでは、感光体１上のトナー像が所定の圧力で加圧されながら、上記ベルト加熱装置４５を通過してきた紙搬送ベルト４１によって転写紙Ｐを介して加熱される。そして、これら圧力や加熱の影響によって転写紙Ｐ上に加熱転写される。
【００２６】
上記転写ニップを通過した感光体１表面は、そこに付着している転写残トナーがドラムクリーニング装置１０によってクリーニングされた後、上記帯電器２との対向位置にて再び一様帯電せしめられる。これにより、感光体１表面の電位が初期化せしめられて次の画像形成に備えられる。
【００２７】
上記紙搬送ベルト４１表面は、転写紙Ｐの存在しない上記転写ニップを通過する場合もある。このような場合には、転写ニップにて感光体１に直接接触してトナー汚れを付着させる場合がある。このトナー汚れは、ベルトクリーニング装置４４によってクリーニングされる。
【００２８】
なお、感光体１上のトナー像を転写紙Ｐ上に直接転写させるようにした複写機について説明したが、中間転写体を介して転写させるようにしてもよい。この場合、中間転写体が記録体たる転写紙Ｐに転写される前のトナー像を担持する像担持体として機能することになる。また、中間転写体から転写紙への転写を実現する転写手段が、加熱による転写を行うことになる。
【００２９】
次に、本実施形態に係る複写機の特徴的な構成について説明する。
本実施形態に係る複写機では、上記転写ニップでトナー像を加熱するものの、完全に軟化させずに半軟化状態に留め、転写紙Ｐへの定着については、図１に示した定着装置７にて別途実施させるようにしている。このとにより、転写ニップにおけるトナー像の加熱温度をより低く抑えて、加熱による感光体１の温度上昇を従来よりも大幅に低減することができた。更に、感光体１に接しているドラムクリーニング装置１０や現像器３の温度上昇も大幅に抑え、これらの内部でのトナー融着についても、冷却手段を設けることなく回避することができた。
【００３０】
転写ニップ圧をかなり高く設定すれば、加熱を併用することなく、圧だけでのトナー像の転写も可能である。しかしながら、この場合には、圧力によってトナー像をつぶして画像劣化を引き起こすという欠点がある。適度な圧力と適度な加熱とを併用することで、静電方式によらない良好な転写が可能になるのである。
【００３１】
転写ニップにおけるトナー像加熱温度（紙搬送ベルト４１の温度）については、４０〜８０［℃］の範囲内で良好な加熱転写を実現することができた。従来の加熱転写同時定着方式では、転写ニップにおけるトナー像加熱温度を１４０［℃］程度に設定していた。これは、トナーをその軟化温度以上まで加熱して転写紙Ｐ上に同時定着させるためであったが、トナーを柔らかくし過ぎて感光体１に固着させ易いという不具合も引き起こしていた。これに対し、上述の４０〜８０［℃］という温度範囲では、トナーの軟化温度未満であるため、感光体１へのトナー固着を有効に抑えることもできる。なお、４０［℃］という極めて低い加熱温度でも転写が可能であったが、化学的な観点からすれば、加熱温度の下限についてはトナーのガラス転移温度以上にすることが望ましいと思われる。
【００３２】
上記転写ニップローラ４３は、アルミニウムや金属等からなる金属シリンダーの表面に、３［ｍｍ］の厚みのシリコンゴム層が被覆されており、その表面のアスカーＣ硬度が６０［Ｈｓ］に調整されている。シリコンゴム層については、紙搬送ベルト４１の熱をできるだけ奪わせないという観点から、０．５×（１／１０００）［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃］以下の熱伝導率のものを用いている。このような転写ニップローラ４３が、ニップ面圧を５［Ｎ／ｃｍ^２］程度にするように感光体１に向けて押圧されている。この押圧により、ベルト長さ方向に約１．５［ｍｍ］の転写ニップが形成されている。ニップ面圧が１０［Ｎ／ｃｍ^２］を超えると、トナー像つぶれによる画質劣化が起きてしまう。また、２［Ｎ／ｃｍ^２］を下回ると、圧力不足による転写不良が起きてしまう。よって、ニップ面圧については、２〜１０［Ｎ／ｃｍ^２］の範囲で設定することが望ましい。このような圧力設定により、トナー像中のトナーの塑性変形を良好に促し、転写紙Ｐ表面の紙繊維へのトナーの食い込みを良好にすることができる。
【００３３】
上記転写ニップにてトナー像が加熱転写せしめられた転写紙Ｐは、上記紙搬送ベルト４１の無端移動に伴って搬送され、定着装置７に受け渡される。定着装置７は、互いに９．３［Ｎ／ｃｍ^２］程度の面圧で当接して約１００［ｍｍ］の長さ（ローラ周面方向の長さ）の定着ニップを形成しながら順方向に回転せしめられる定着熱ローラ７１、定着圧ローラ７２を備えている。また、定着熱ローラ７１の表面温度を検知する図示しない温度検知手段も備えている。定着装置７に受け渡された転写紙Ｐは、互いに順方向に回転する定着熱ローラ７１と定着圧ローラ７２との間に挟まれながら搬送される。このとき、そのおもて面に接触する定着熱ローラ７１からの熱によってトナー像が十分に軟化しながら加圧される。そして、定着装置７を通過した後にトナー像が自然冷却によって硬化することで、転写紙Ｐ上に完全に定着する。なお、定着装置７を通過した転写紙Ｐは、排紙ローラ対１１０に挟まれて機外へと排出される。
【００３４】
上記定着熱ローラ７１は、外径φ５０［ｍｍ］の芯金と、これの内部に配設されたハロゲンランプ等の発熱手段と、芯金の表面に被覆された弾性層と、これの更に上に被覆された離型促進層とを有している。弾性層としては、例えば４２［ＨＳ］のアスカーＣ硬度を発揮するシリコンゴム等の弾性材料で、４００［μｍ］の厚みに仕上げられたものなどが用いられている。その厚みについては、定着熱ローラ７１をトナー像に良好に密着させて均一に熱を伝達させるという観点から、１００〜５００［μｍ］程度が好ましい。かかる弾性層により、トナー像が転写紙Ｐにより確実に密着せしめられ、ミクロな濃度ムラや光沢ムラの少ない高品質の定着画像が得られる。上述の離型促進層としては、例えば撥液性に優れたＰＦＡチューブからなるものなどが用いられ、その厚みについては機械的劣化を抑える観点から１０〜５０［μｍ］程度が好ましい。このような離型促進層が最表層側に設けられることにより、加熱によって半軟化せしめられたトナーの定着熱ローラ７１への固着が有効に抑えられ、ローラへのトナーオフセットによる白抜けのない高品質の画像が得られる。
【００３５】
上記温度検知手段は、定着熱ローラ７１の表面温度の検知結果信号を図示しない定着温度制御手段に送る。この定着温度制御手段は、温度検知手段から送られてくる検知結果信号に基づいて定着熱ローラ７１内の発熱手段のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、定着熱ローラ７１の表面温度を所定範囲内に保つ。本実施形態に係る複写機では、表面温度が約１６５［℃］に保たれる。この値は、トナーを構成している樹脂の粘度が１０００［Ｐａ・ｓ］に達するときの温度よりも高い値である。
【００３６】
上記定着圧ローラ７２は、金属製の芯金と、これの表面に被覆された離型促進層とを有している。この離型促進層の材料としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが挙げられる。上述の定着熱ローラ７１と同様に、芯金内に発熱手段を設けてもよい。また、シリコンゴム等からなる弾性層を芯金と離型促進層との間に設けると、芯金の保温効果を奏することができる。よって、定着熱ローラ７１の表面温度を安定化させる目的から、定着圧ローラ７２にも定着熱ローラ７１と同様に弾性層を設けることが望ましい。
【００３７】
感光体１としては、有機感光体（ＯＰＣ感光体）やアモルファスシリコン感光体などを用いることができるが、本発明に係る画像形成装置では有機感光体が望ましい。アモルファスシリコン感光体は、製法、設備などに起因してコストが高くなって汎用性に乏しいからである。
【００３８】
また、本発明に係る画像形成装置では、感光体１として表面摩擦係数を０．７０以下に調整したものを用いるか、あるいは表面摩擦係数を潤滑剤の塗布などによって０．７以下に低下させる手段を設けることが望ましい。０．７０を上回ると、加熱転写時に半軟化状態になったトナーとの離型性が悪くなってオフセットなどの劣化画像を生じ易くなるからである。感光体１の表面摩擦係数を０．７０以下に低下させる手段としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸などの脂肪酸金属塩を感光体１の表面に均一に塗布する手段などが挙げられる。また、これらの脂肪酸金属塩が予め添加されたトナー粉体を、感光体１の表面摩擦係数を低下させる手段として機能させるようにしてもよい。なお、感光体１の表面摩擦係数については、協和界面化学株式会社製の全自動摩擦摩耗解析装置を用い、これに接触子として３［ｍｍ］ステンレス球をセットして測定する。
【００３９】
また、感光体１としては、感光層と、金属酸化物を含有した保護層とを導電性支持体上に被覆したものを用いることが望ましい。このような保護層を被覆した感光体１では、転写時に圧力が加わっても感光層の膜削れが起こり難く、安定した感光性を発揮するからである。保護層の基材としては、フッ素樹脂やシリコン樹脂などが挙げられる。また、保護層中に含有させる金属酸化物としては、アルミナ、酸化チタン、シルカ、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズなどが挙げられる。特に、膜削れ防止効果の高いアルミナ、酸化チタン、シリカが好適である。
【００４０】
図１では、転写手段としてベルト方式の加熱を行う転写装置４の例を示したが、加熱転写ローラを感光体１に直接当接させるローラ方式のものを採用してもよい。但し、ベルト方式の転写手段では、図示のように、転写ニップを通過した後の転写紙Ｐをベルトの移動によってニップから比較的離れた位置にある定着装置７まで搬送することができるというメリットがある。
【００４１】
トナー粉体としては、ある程度低い数値範囲の重量平均粒径のものを用いると良好な画像品質を得ることができる。その数値範囲は、３．０〜１０．０［μｍ］である。１０．０［μｍ］を超えると、ザラツキの目立つなどといった画質劣化が生じてしまう。また、３．０［μｍ］を下回ると、生産性が急激に悪化したり、その粒子の小ささに起因して流動性が急激に悪くなったりする。
【００４２】
また、トナー粉体としては、１．３以下の粒径分散度（重量平均粒径／個数平均粒径）に調整されたものを用いることが望ましい。１．３を上回るものでは、転写ニップにて個々のトナー粒子に圧が均一に加わり難くなり、転写性にバラツキが生じてしまうからである。なお、トナーの粒径分散度は、次のようにして測定される。即ち、まず、トナーの重量平均粒径と個数平均粒径とについて、それぞれＣｏｕｌｔｅｒ　ＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ　ＩＩｅ三菱化学社製コルターカウンター）を使用してアパーチャー径：１００［μｍ］の条件下で測定する。そして、重量平均粒径の測定値を個数平均粒径の測定値で除算して粒径分散度を算出する。
【００４３】
また、トナー粉体としては、０．９０以上の平均円形度に調整されたものを用いることが望ましい。０．９０未満のものでは、個々のトナー粒子の不定形さからトナー集合性が不均一となって、加熱転写性が悪くなるからである。０．９０以上の平均円形度のトナー粉体については、機械的な衝撃による粉砕や、熱処理による方法などによって得ることが可能である。なお、トナーの平均円形度は、次のようにして測定される。即ち、まず、１級塩化ナトリウムを用いて調整した１％ＮａＣｌ水溶液を、０．４５［μｍ］のフィルターで濾過する。そして、得られた濾過液５０〜１００［ｍｌ］に界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を分散剤として０．１〜５［ｍｌ］加える。ついで、この溶液にトナー試料を１〜１０［ｍｇ］加えたものに、超音波分散機にて１分間の分散処理を施して、トナー濃度を５０００〜１５０００［個／μｌ］に調整した分散液を得る。この分散液を検体として、ＳＹＳＭＥＸ社製のフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００（以下、像分析装置という）にかける。像分析装置において、ＣＣＤカメラで撮像した２次元の画像面積と同一の面積の円直径を円相当径とし、ＣＣＤの画素の精度に鑑みて円相当径で０．６［μｍ］以上の粒子だけを無作為に選抜して平均円形度の算出に用いる。この算出では、各粒子の円形度を算出して累積していき、累積値を全粒子数で除算した値を平均円形度とする。各粒子の円形度については、粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を粒子像の周囲長で除算することによって算出する。
【００４４】
また、トナー粉体としては、５０〜６５［℃］のガラス転移温度Ｔｇを発揮するのものを用いることが望ましい。５０［℃］未満のものではトナーの保存性が悪化する一方で、６５［℃］を超えるものでは転写性が悪化するからである。なお、ガラス転移温度Ｔｇについては、ＡＳＴＭ　Ｄ３４１８−８２に準じて測定する。この際、昇温処理と降温処理とを行った後、昇温速度１０［℃／ｍｉｎ］の条件下で得られたＤＳＣ曲線を用いる。
【００４５】
また、トナー粉体としては、９０〜１１０［℃］の軟化温度Ｔｍを発揮するものを用いることが望ましい。９０［℃］未満のものではトナーの保存性が悪化する一方で、１１０［℃］を超えるものでは定着装置７での定着性が悪化するからである。なお、軟化温度Ｔｍについては、次のようにして測定する。即ち、φ１．０［ｍｍ］×長さ１．０［ｍｍ］のノズル内に１［ｇ］のトナー粉体を充填し、島津製作所製のフローテスターＣＦＴ−５００Ｃにて、押出圧力：１．９６１２［ＭＰａ］、昇温速度：６［℃／ｍｉｎ］の条件下におく。そして、ノズルから１／２量のトナーが流出した時の温度を軟化温度Ｔｍとする。
【００４６】
また、トナー粉体としては、溶融後、１０００［Ｐａ・Ｓ］の粘度まで流動化するのに必要な温度が１００〜１３０［℃］であるものを用いるとよい。１００［℃］未満のものでは定着装置７内で定着熱ローラ７１へのホットオフセット現象が発生し易くなる一方で、１３０［℃］を超えるものでは定着装置７での定着性が悪化するからである。なお、トナーが１０００［Ｐａ・Ｓ］の粘度まで流動化するのに必要な温度については、次のようにして測定する。即ち、φ：１．０［ｍｍ］、長さ１．０［ｍｍ］のノズル内にトナーを充填し、これに１．９６１２［ＭＰａ］の押出圧力を付与しながら６［℃／ｍｉｎ］の速度で昇温する。そして、次の数１に示す関係式の解である粘度ηが１０００［Ｐａ・ｓ］になるときの温度を求める。
【数１】
粘度η＝πＤ^４Ｐ／１２８ＬＱ
※但し、Ｐ：押出圧力［Ｐａ］
Ｄ：ノズル径［ｍｍ］
Ｌ：ノズル長さ［ｍｍ］
Ｑ：Ｘ／１０×Ａ／ｔ
Ｘ：計測時間ｔに対するピストンの移動量［ｍｍ］
Ａ：ピストンの断面積［ｍｍ^２］
ｔ：計測時間［ｓ］
【００４７】
また、トナー粉末としては、ゆるみ見掛け密度が０．３０［ｇ／ｃｍ^３］以上であるものを用いることが望ましい。０．３０［ｇ／ｃｍ^３］未満のものでは、その凝集性の強さから、感光体１上におけるトナー像の厚みを不均一にする結果、一次定着での転写性を悪化させるからである。なお、トナー粉末のゆるみ見掛け密度については、ホソカワミクロン社製のパウダーテスター　ＰＴＮ型を用いて測定する。
【００４８】
トナーの結着樹脂としては、従来公知のものを使用することができる。例えば、スチレンやスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体であるスチレン系樹脂が挙げられる。このようなスチレン系樹脂としては、スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジェン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体などがある。また、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体などもある。更には、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂などもある。スチレン系樹脂以外のものとしては、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。また、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂などでもよい。特に、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られるポリエステル樹脂が好ましい。縮重合用に用いられるアルコールとしては、エチレングリコール、ジエングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、１，４−ビス（ヒドロキシメタ）シクロヘキサンなどがある。また、ビスフェノールＡ等のエーテル化ビスフェノール類でもよい。更には、その他の二価アルコール単量体や三価以上の多価アルコール単量体でもよい。縮重合用に用いられるカルボン酸としては、マレイン酸、フマール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、マロン酸等の二価の有機酸単量体などが挙げられる。また、三価以上の多価カルボン酸単量体でもよい。例えば、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチレンカルボキシプロパン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸などである。なお、結着樹脂については、先に挙げたものを単独で使用してもよいし、二種類以上を混ぜて用いても良い。また、結着樹脂の製造方法については特に限定されず、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合の何れも使用することができる。
【００４９】
また、トナー粉体としては、従来から用いられてきた公知の離型促進剤を含有せしめて転写部材や定着部材との離型性を高めたものであってもよい。特に、離型促進剤として、脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックスを単独又は組み合わせて使用するとよい。カルナウバワックスとしては、微結晶のものが良く、酸価が５以下で、且つ、トナーバインダー中に分散される時の粒子径が１［μｍ］以下のものが好ましい。上記モンタンワックスは、一般に鉱物から精製されたモンタン系ワックスであり、微結晶で、且つ酸価が５〜１４であるものが好ましい。上記酸化ライスワックスは、米ぬかワックスが空気酸化したものであり、酸価が１０〜３０であるものが好ましい。以上に挙げたものの他、離型促進剤として、固形シリコンワニス、高級脂肪酸高級アルコール、モンタン系エステルワックス、低分子量ポリプロピレンワックスなどを用いてもよい。離型促進剤については、トナー樹脂成分に対し、１〜２０重量部、好ましくは３〜１０重量部の割合で添加して用いることが望ましい。
【００５０】
また、トナー粉体には、従来から用いられてきた無機微粒子からなる外添剤を低下してもよい。この無機微粒子の一次粒子径については、５［ｎｍ］〜２［μｍ］のものを用いることが好ましく、特に５〜５００［ｎｍ］であることが好ましい。また、無機微粒子としては、ＢＥＴ法による比表面積が２０〜５００［ｍ^２／ｇ］であるものが好ましい。無機微粒子の使用割合としては、トナーの０．０１〜５重量％であることが好ましく、特に０．０１〜２．０重量％であるとよい。無機微粒子の材料としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石などが挙げられる。また、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などでもよい。更に、これらの他、高分子系微粒子でもよい。例えばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子などである。このような添加剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤などが好ましい表面処理剤として挙げられる。
【００５１】
また、トナー粉末には、必要に応じて従来公知の帯電制御剤を含有させてもよい。帯電制御剤としては、金属塩などを用いることができる。例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、アルキルアミド、燐の単体または化合物などである。また、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体などでもよい。より具体的には、オリエント化学工業社製のものとして、次のようなものがある。即ち、ニグロシン系染料のボントロン０３、第四級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、含金属アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９などである。また、保土谷化学工業社製のものでは、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２やＴＰ−４１５がある。また、ヘキスト社製のものとして、第四級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ　ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ　ＮＥＧ　ＶＰ２０３６、コピーチャージ　ＮＸ　ＶＰ４３４などがある。また、日本カ一リット社製のものとして、ＬＲＡー９０１やホウ素錯体であるＬＲ−１４７などがある。更には、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物でもよい。
【００５２】
また、トナーの着色剤としては、従来公知の顔料及び染料でよい。例えばカーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、オイルブラック、アゾオイルブラックなどである。着色剤の使用量としては、１〜１０重量部、好ましくは３〜７重量部がよい。
【００５３】
また、トナーの製造方法についても、従来公知のものを用いることができる。具体的には、例えば、まず、結着樹脂、離型剤、着色剤、その他場合によっては帯電制御剤等をミキサー等によって混合し、熱ロールやエクストルーダー等の混練機にて混練する。そして、冷却固化したものをジェットミル、ターボジェット、クリプトロン等の粉砕機で粉砕し、その後分級すればよい。上述の無機微粒子を添加するにはスーパーミキサー、ヘンシェルミキサーなどの混合機によって添加すればよい。
【００５４】
ところで、感光体１上で現像されたトナー像は、そのままの形状で転写紙Ｐに加熱転写されることが望ましい。最終定着後のトナー像の体積や面積が元の状態から少なくなるほど、画像品質が悪くなってしまう。体積や面積の減少は、デジタル現像の場合が特に顕著となり、独立したドットの再現性が大きく影響を受ける。そして、ハーフトーン画像ではミクロな濃度むらが生ずることによってざらついた画像として視認されてしまう。ここで、平均値が０である濃度変動成分をｆ（ｘ）とすると、その周波数特性は次式のように表される。
【数２】
Ｆ（ｕ）＝∫ｆ（ｘ）ｅｘｐ（−２πｉｕｘ）ｄｘ
※但し、ｕ：空間周波数
【００５５】
また、画像の濃度変動の周波数特性である（Ｗｉｅｎｅｒ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）については、次の関係式が成立する。
【数３】
ＷＳ（ｕ）＝Ｆ（ｕ）^２
※但し、ＷＳ：ウィナースペクトラム
【００５６】
画像のざらつきは、粒状度（ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ）と高い相関を示すことが知られており、次の関係式によって求めることができる。
【数４】
粒状度ＧＳ＝ｅｘｐ（−１．８＜Ｄ＞）∫ＷＳ（ｕ）^１／２ＶＴＦ（ｕ）ｄｕ
※但し、
Ｅｘｐ（−１．８＜Ｄ＞）：濃度と人の知覚する明るさの差を補正するための係数
＜Ｄ＞：濃度の平均値
【００５７】
数４に示すように、粒状度（ＧＳ）は、ＷＳと視覚の周波数特性（Ｖｉｓｕａｌ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）との積を積分した値である。粒状度の値が小さいほど滑らかな高画質となり、逆に大きいとざらついたプアな画像品質となる。上記転写ニップにて転写不良が生ずれば、当然ながら粒状度の上昇による画像劣化が生ずる。本実施形態に係る複写機においては、従来の加熱転写同時定着方式よりも転写時の加熱温度を低くすることで、転写不良の発生が危惧された。
【００５８】
そこで、本発明者らは、現像剤Ａ〜現像剤Ｇという７種類の二成分現像剤を作成し、これらを用いて画像を実際に出力してみた。具体的には、まず、次に列記する組成Ａ〜組成Ｇという７種類のトナー組成を用意した。
［組成Ａ］
・ポリエステル樹脂：８９重量部
（重量平均分子量：３２５０００、ガラス転移温度Ｔｇ：６７．５℃）
・ポリエチレンワックス（分子量９００）：５重量部
・カーボンブラック（三菱化成社製の＃４４；以下同様）：５重量部
・荷電制御剤
（保土ヶ谷化学社製のスピロンブラックＴＲ−Ｈ；以下同様）：１重量部
［組成Ｂ］
・ポリエステル樹脂：８９重量部
（重量平均分子量：３２５０００、ガラス転移温度Ｔｇ：６７．５℃）
・ポリプロピレンワックス：３重量部
（分子量８０００）
・カーボンブラック：５重量部
・電荷制御剤：１重量部
［組成Ｃ］
・スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体：８８重量部
（重量平均分子量：５５０００、Ｔｇ：５２℃）
・ライスワックス：５重量部
・カーボンブラック：６重量部
・荷電制御剤：１量部
［組成Ｄ］
・ポリエステル樹脂：８９重量部
（重量平均分子量：２８００００、Ｔｇ：６１℃）
・カルナウバワックス（平均粒径：３００μｍ）：５重量部
・カーボンブラック：６重量部
・荷電制御剤：１量部
［組成Ｅ］
・ポリエステル樹脂：７０重量部
（重量平均分子量：３１００００、ガラス転移温度Ｔｇ：６８℃）
・スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体：２０重量部
（重量平均分子量：８５０００、Ｔｇ：６０℃）
・カルナウバワックス：４重量部
・カーボンブラック：５重量部
・荷電制御剤：１量部
［組成Ｆ］
・ポリエステル樹脂：５０重量部
（重量平均分子量：３１００００、Ｔｇ：６８℃）
・スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体：４７重量部
（重量平均分子量：８５０００、Ｔｇ：６０℃）
・カルナウバワックス：４重量部
・カーボンブラック：８重量部
・荷電制御剤：１量部
［組成Ｇ］
・ポリエステル樹脂：４０重量部
（重量平均分子量：３１００００、Ｔｇ：６８℃）
・スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体：４８重量部
（重量平均分子量：８５０００、Ｔｇ：６０℃）
・カルナウバワックス：５重量部
・カーボンブラック：６重量部
・荷電制御剤：１量部
【００５９】
これら組成Ａ〜Ｇを、それぞれ個別に２軸エクストルーダーにて温度Ｔｔの条件下で混練後、気流式粉砕機によって粉砕、分級して重量平均径φｔの粉体を得た。そして、ヘンシェルミキサーを用いて、この粉体に量Ｍｔのシリカ（日本アエロジル社製　Ｒ−９７２）を混合してトナーＡ〜Ｇを得た。なお、各トナーにおける組成、混練温度Ｔｔ、重量平均径φｔ、シリカ混合量Ｍｔは、それぞれ次の表１に示す通りである。また、各トナーの性状は次の表２に示す通りであった。
【表１】

【表２】

【００６０】
表１における重量平均径φｔは、あくまでも平均値であり、実際のトナー粉体においては、比較的広範囲の粒径分布が認められる。参考までに、トナーの粒径分布の一例を次の表３に示す。なお、この粒径分布の測定には、径１００［μｍ］のアパーチャーを搭載したＣｏｕｌｔｅｒ　ＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ　ＩＩｅを使用した。粒径分布の測定結果より、表１におけるトナーの分散度（φｔ／個数平均粒径）を算出した。
【表３】

【００６１】
次に、平均粒径５０［μｍ］のマグネタイト粒子に、シリコン樹脂からなる厚みＤｃのコート層を設けた磁性キャリアを作成した。そして、上述のトナーＡ〜Ｇについて、それぞれ濃度を５．０重量％にするように磁性キャリアに混合して現像剤Ａ〜Ｇを得た。なお、各現像剤におけるトナーと磁性キャリアとの関係は次の表４に示す通りである。
【表４】

【００６２】
画像の出力については、株式会社リコー社製のｉｍａｇｉｏＭＦ５５７０（商品面）を改造して図１に示したような試作機を製造し、これに上述の現像剤Ａ〜Ｇをセットして行った。なお、画像については、６００［ｄｐｉ］の２値ドットから形成されるグレースケールを含むテストチャート画像を用いた。また、定着装置７による定着温度については１６５［℃］に設定した。また、上記転写ニップにおける面圧やベルト温度については、使用する現像剤の種類によって異ならせた。また、使用する現像剤の種類によって感光体１に対するトナー中のシリカの付着量が異なるため、それぞれの試験について感光体１の摩擦係数を測定した。各試験における現像剤種類、感光体摩擦係数、ニップ面圧、ニップベルト温度の関係は、次の表５に示す通りである。
【表５】

【００６３】
次に、本発明者らは、表５に示した試験Ａ〜Ｇによって得られる画像について、次に列記する３つの項目を評価してみた。
［転写率］
まず、感光体１上で得られた上記テストチャート画像にメンデイングテープ（３Ｍ社製）を貼り、一定の圧力を掛けた後、ゆっくり引き剥がす。そして、得られたトナーの重量を転写前トナー重量として測定した。次に、同じテストチャート画像を感光体１上で現像し、これを加熱転写せしめた転写紙Ｐを定着装置７に通すことなく取り出す。そして、転写紙Ｐ上のテストチャート画像をメンデイングテープに転写して、そのトナーの重量を転写後トナー重量として測定し、「転写後トナー重量／転写前トナー重量×１００」という公式にて転写率を求めた。従来の加熱転写同時定着方式では、転写率が６０〜７９［％］程度であった。よって、８０％以上であれば、従来よりも良い結果であり、５９％以下であれば従来よりも悪い結果となる。
［定着率］
ＪＩＳ　Ｌ　０８２３　摩擦試験機Ｉ型を用いたクロックメータ試験によって定着率を評価した。具体的には、まず、転写紙Ｐ上の画像濃度を、反射濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ５０８　分光濃度計：エックスライト社製）にて測定しておき、これを摺擦前画像濃度とする。次に、摩擦子径：Ｐ５ｍｍ、材質：白綿布（ＪＩＳＬ　０８０３）の測定布を８．８Ｎの荷重で画像に１０往復だけ摺擦せしめ、その後の画像濃度を摺察後画像濃度として上記反射濃度計にて測定する。そして、「摺擦後画像濃度／摺擦前画像濃度×１００」という公式にて定着率を求めた。従来の加熱転写同時定着方式では、転写率が６０〜７９［％］程度であった。よって、８０％以上であれば、従来よりも良い結果であり、５９％以下であれば従来よりも悪い結果となる。定着率は、９０［％］以上であれば良好であり、７０〜８９［％］であれば、許容し得る範囲である。但し、７０［％］未満では、トナー像のホットオフセットやコールドオフセットが顕著に現れていると言える。
［粒状度］
まず、定着後の上記テストチャート画像のグレースケールを、大日本スクリーン社製のスキャナ（ＧｅｎａＳｃａｎ５０００）にて１０００［ｄｐｉ］の解像度で読み込んで画像データを得る。そして、得られた画像データを濃度分布に変換し、上述の式３を用いて粒状度を求めた。従来の加熱転写同時定着方式では、粒状度が良い場合でも０．４〜０．５程度であった。よって、０．４未満であれば従来よりも良い結果であり、０．５を超えれば従来よりも悪い結果となる。
【００６４】
これら３項目の試験結果を次の表６に示す。
【表６】

【００６５】
表６に示すように、試験Ａ〜Ｇにおいては、何れも従来の加熱転写同時定着方式と同等かあるいはそれよりも良い転写率が得られている。従来よりも良い転写率が得られた理由は次のように考えられる。即ち、従来の加熱転写同時定着方式では、転写ニップにてトナーを軟化温度以上まで加熱することに起因して、転写紙Ｐと感光体１とを離間させる際に、感光体１に対して若干のホットオフセットを生じていたと考えられる。一方、試験Ａ〜Ｇでは、表２に示した軟化温度Ｔｍと、表５に示したニップベルト温度との比較からわかるように、何れもトナーを転写ニップにて軟化温度Ｔｍよりも低い温度で加熱している。トナーを完全に軟化させずに転写しているのである。このことにより、ホットオフセットが抑えられて転写率が向上したものと考えられる。
【００６６】
また、表６に示したように、試験Ａ〜Ｇにおいては、何れも満足のいく定着率が得られている。よって、軟化温度Ｔｍよりも低い温度で加熱転写せしめたトナー像に対し、その後に軟化温度Ｔｍ以上の加熱定着処理を施しても、満足のいく定着率を実現し得ることが立証された。
【００６７】
また、試験Ａ〜Ｇにおいては、何れも従来の加熱転写同時定着方式と同等かあるいはそれよりも良い画像品質（粒状度）が得られている。従来よりも良い画像品質が得られたのは、加熱転写時におけるトナー像のホットオフセットが抑えられた結果だと考えられる。これらの結果から、本実施形態に係る複写機では、従来の加熱転写同時定着方式と同等かそれ以上の画像品質を得ることができると言える。
【００６８】
なお、表６に示したように、試験Ｄでは、従来の加熱転写同時転写方式と同等になるギリギリのレベルの粒状度になっているが、この理由は次のように考えられる。即ち、ニップ面圧を１０［Ｎ／ｃｍ^２］よりも高い１１［Ｎ／ｃｍ^２］に設定したため、ニップにおいてトナー像のつぶれによる若干の画像劣化を引き起こしたものと考えられる。試しに、ニップ面圧を９［Ｎ／ｃｍ^２］に下げた他は試験Ｄと同じ条件の実験を行ったところ、粒状度０．３８という極めて高品質の画像を得ることができた。よって、ニップ面圧については、１０［Ｎ／ｃｍ^２］以下にすることが望ましい。
【００６９】
また、本発明者らは、別の試験により、定着温度を比較的高くすると定着率を上げることができる代わりに、粒状度を悪化させてしまうことを見出した。例えば、定着温度を１６５［℃］から１８５［℃］に上げた他は、試験Ｃと同じ条件で画像を出力してみた。すると、定着率を６８［％］から８０［％］に引き上げた代わりに、粒状度を０．４０から０．６０に悪化させてしまった。なお、定着温度については、トナーの軟化温度Ｔｍ以上の範囲で定着性の試験結果に鑑みながら適宜設定すれば良いが、トナーの粘度を１０００［Ｐａ・ｓ］にするときの温度以上に設定しないと良好な定着性が得られなかった。
【００７０】
以上、本実施形態に係る複写機によれば、転写手段たる転写装置４として、感光体１上のトナー像に対して２〜１０［Ｎ／ｃｍ^２］の面圧を付与するように配設したものを用いることで次のことが可能になる。即ち、ニップ面圧の不足による転写不良を抑えながら、過剰なニップ面圧によるトナー像のつぶれを抑えることができる。
また、二成分現像剤に含有させるトナーとして、ガラス転移温度Ｔｇが５０〜６５［℃］であるものを用いることで、次のことが可能になる。即ち、高温環境下におけるトナーの保存性の悪化を抑えつつ、トナーのガラス転移温度Ｔｇが高すぎることに起因する転写性の悪化を抑えることができる。
また、トナーとして、軟化温度Ｔｍが９０〜１１０［℃］であるものを用いることで、次のことが可能になる。即ち、高温環境下におけるトナーの保存性の悪化を抑えつつ、トナーの軟化温度Ｔｍが高すぎることに起因する転写性の悪化を抑えることができる。
また、トナーとして、１０００［Ｐａ・ｓ］の溶融粘度を発揮するときの温度が１００〜１３０［℃］であるものを用いることで、次のことが可能になる。即ち、定着装置７内におけるトナー像の定着熱ローラ７１へのホットオフセット現象を抑えつつ、定着温度不足による定着性の悪化を抑えることができる。
また、転写装置４として、トナーの軟化温度Ｔｍ未満の温度でトナー像を加熱するものを用いることで、転写ニップにおけるトナー像の感光体１へのホットオフセットを抑えることができる。そして、このことにより、従来の加熱転写同時定着方式よりも高品質の画像を得ることができる。
また、転写装置４の熱付与部材たる紙搬送ベルト４１に対して発熱部材たる加熱ローラ４５ａを接離させるか、あるいはローラ方式の転写手段あればそれ自体を感光体１に対して接離させる接離手段を設ければ、次のことが可能になる。即ち、加熱ローラ４５ａを停止中の紙搬送ベルト４１の特定領域に継続して接触させて、その特定領域を過剰に加熱してしまうことによる転写性の不安定化を防止することができる。あるいは、ローラ方式の転写手段でれば、感光体１の特定領域を過剰に加熱してしまうことによる画像劣化を回避することができる
また、像担持体たる感光体１として０．７０以下の表面摩擦係数を発揮するものを用いるか、あるいは、感光体１に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を設けることで、次のことが可能になる。即ち、転写ニップにて半軟化状態になったトナーと感光体１との離型性の悪さに起因するオフセットなどの画像劣化を抑えることができる。
また、像担持体たる感光体として、基層たる感光層と、これに積層された金属酸化物を含有する保護層とを有するものを用いているので、転写ニップでの加圧による感光層の膜削れを抑えて、安定した感光性を発揮させることができる。
【００７１】
【発明の効果】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の発明によれば、カプセルトナーを用いることなく転写チリによる画像劣化を回避し、しかも、転写手段から像担持体への熱伝搬による画像劣化を確実に抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複写機の概略構成図。
【符号の説明】
１　　　　　　　　感光体（像担持体）
２　　　　　　　　帯電器
３　　　　　　　　現像器
４　　　　　　　　転写装置（転写手段）
４１　　　　　　　紙搬送ベルト（熱付与部材）
４５　　　　　　　ベルト加熱装置
４５ａ　　　　　　加熱ローラ（発熱部材）
５　　　　　　　　原稿読取装置
６　　　　　　　　光書込装置
７　　　　　　　　定着装置（定着手段）
８，９　　　　　　給紙カセット
１００　　　　　　給紙路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer, and more particularly, to an image forming apparatus that transfers a toner image carried on a surface of an image carrier to a recording body while heating the toner image.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus such as a copying machine that forms an image by an electrophotographic process as described below is known. That is, first, a latent image carrier such as a photoreceptor is exposed to form an electrostatic latent image, which is developed into a toner image by a developing unit. Next, the toner image is transferred from a latent image carrier to a recording medium such as transfer paper directly or via an intermediate transfer body, and then is fixed by heating by a fixing unit.
[0003]
In such an electrophotographic process, in order to develop the electrostatic latent image densely, it is desirable to make the charge amount of the toner sufficient and uniform. Therefore, 1 × 10⁹2. Description of the Related Art An image forming apparatus using a high-resistance material exhibiting a volume resistivity of [Ωcm] or more is known. In such an image forming apparatus, 1 × 10⁹As compared with an image forming apparatus using a low resistance of less than [Ωcm], the toner can be charged sufficiently and uniformly, and the electrostatic latent image can be densely developed.
[0004]
On the other hand, in the above-described electrophotographic process, image deterioration may occur in all steps from exposure to fixing. In particular, when the electrostatic transfer method is employed, image deterioration is likely to occur in the transfer process. Specifically, in the electrostatic transfer method, a transfer electric field is applied to a position where an image carrier such as a photoconductor or an intermediate transfer body and a recording body oppose each other to transfer a toner image on the image carrier to the recording body. To the surface. In such an electrostatic transfer system, it is extremely difficult to strictly apply the transfer electric field only to the transfer position, and the transfer electric field will inevitably act before and after the transfer position. Then, a part of the toner in the toner image is scattered before and after the transfer position to cause a phenomenon of transfer dust. When such transfer dust occurs, image deterioration such as black spot-like stain around the transferred toner image or blurring of the edge of the toner image occurs.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As an image forming apparatus capable of suppressing such image deterioration due to transfer dust, those described in JP-A-55-87156 and JP-A-6-175512 are known. Further, those described in JP-A-5-107796 and JP-A-6-230599 are also known.
[0006]
The image forming apparatuses described in JP-A-55-87156 and JP-A-6-175512 both use a heat transfer simultaneous fixing method. Specifically, at the transfer position, the toner image on the image carrier such as the photoconductor is brought into contact with the recording medium while being softened by heating. In this method, the softened toner image is transferred to a recording medium and fixed at the same time. In such a method, since the toner image can be transferred regardless of the transfer electric field, image deterioration due to transfer dust can be avoided. However, there has been a case where new image deterioration is caused by heat propagation from the transfer position. For example, if the heat at the transfer position is transmitted to the photoconductor serving as the image carrier, image deterioration due to thermal deterioration of the photoconductor will be caused. Further, if the heating temperature is lowered to suppress such thermal deterioration, image deterioration due to defective fixing is caused. Furthermore, even if a heat-resistant photosensitive member is used instead of lowering the heating temperature, it is impossible to avoid heat propagation to a member around the photosensitive member (hereinafter, referred to as a peripheral member). For this reason, a situation arises in which image deterioration due to poor development is caused due to heat propagation from the photoreceptor to the developing means as a peripheral member. Such image deterioration due to heat propagation to the surrounding members may occur even if a cooling unit for cooling the photoconductor is provided. This is because in the setting of the linear velocity of the photosensitive member in a general electrophotographic process, there is a high possibility that the photosensitive member surface is moved to a contact position with a peripheral member without being sufficiently cooled. As described above, in the heat transfer simultaneous fixing method, it is difficult to reliably suppress image deterioration due to heat propagation from the transfer position to the image carrier.
[0007]
On the other hand, each of the image forming apparatuses disclosed in JP-A-5-107796 and JP-A-6-230599 records a toner image without depending on a transfer electric field by pressing and crushing a capsule toner at a transfer position. Can be transferred to the body. However, the capsule toner has drawbacks in that it is difficult to achieve both good developability and fixability, and the cost is too high.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to enable the following in an image forming apparatus using a high-resistance toner. That is, image deterioration due to transfer dust is avoided without using a capsule toner, and image deterioration due to heat propagation from the transfer means to the image carrier is reliably suppressed.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have found the following through intensive studies. That is, in the conventional heat transfer simultaneous fixing method, not only the toner image on the image carrier is transferred to the recording medium, but also the fixing is performed at the same time. In order to fix the toner image on the recording medium by heating, it is necessary to heat the toner image to a temperature higher than its softening temperature. If the temperature is lower than the softening temperature, a desired fixing property cannot be obtained because the toner cannot conform to the surface shape of the recording medium and cannot be sufficiently deformed. However, the need for heating above the softening temperature for fixing does not necessarily mean that it is necessary for transfer. For transfer alone, heating below the softening temperature may be feasible. Conventionally, this has not been sufficiently studied. Then, the present inventors tested the transferability by heating at a temperature lower than the softening temperature. Surprisingly, when a certain pressure was applied, a good transfer image could be obtained without causing transfer failure even at a temperature lower than the softening temperature. Since this transferred image is not sufficiently fixed on the recording medium, there is a possibility that image deterioration due to poor fixing may be caused as it is. However, if a heating device dedicated to fixing is provided separately at a position relatively distant from the transfer position and the toner image is heated to a temperature equal to or higher than the softening temperature thereof, image deterioration due to defective fixing can be avoided.
[0010]
Therefore, in order to achieve the above object, the invention of claim 1 is 1 × 10⁹A toner storage unit that stores a toner having a volume resistivity of not less than [Ωcm], an image carrier that carries a toner image composed of the toner, and a toner image on the image carrier that is transferred to a recording medium while heating. And an image forming apparatus having a transfer unit for transferring the toner image onto a recording body while pressing and heating the toner image without using the electrostatic transfer method. On the other hand, a fixing unit for performing a heat fixing process of the toner image is provided, and a heating temperature of the transfer unit is set lower than a heating temperature of the fixing unit.
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the transfer unit performs the transfer with respect to the toner image by 2 to 10 [N / cm].²] That gives the pressing force of [1].
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first or second aspect, the toner having a glass transition temperature of 50 to 65 ° C. is accommodated in the toner accommodating portion. It is assumed that.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second or third aspect, the toner having a softening temperature of 90 to 110 ° C. is accommodated in the toner accommodating portion. It is a feature.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, third, or fourth aspect, the temperature at which the toner exhibits a melt viscosity of 1000 [Pa · s] is 100 to 130 ° C. Is stored in the toner storage section.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first, second, third, fourth, or fifth aspect, the transfer means includes a toner having a temperature lower than a softening temperature of the toner contained in the toner containing portion. It is characterized in that an image heating device is used.
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, third, fourth, fifth, or sixth aspect, the transfer unit is brought into contact with or separated from the image carrier, or in the transfer unit. The image forming apparatus further comprises a contacting / separating means for bringing the heat generating member into and out of contact with the heat applying member for applying heat by contacting the toner image.
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, or seventh aspect, the image bearing member having a surface friction coefficient of 0.70 or less is used. Alternatively, a lubricant applying means for applying a lubricant to the image carrier is provided.
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, or eighth aspect, the image carrier includes a base layer and a metal oxide laminated thereon. And a protective layer containing the protective layer.
[0011]
In these image forming apparatuses, 1 × 10⁹A toner image made of a high-resistance toner exhibiting a volume resistivity of [Ωcm] or more is carried on an image carrier. Then, the toner image is transferred to the recording medium while being pressed and heated by the transfer means, thereby realizing the transfer of the toner image without using the capsule toner or the electrostatic transfer method. Therefore, it is possible to avoid image deterioration due to transfer dust without using a capsule toner. In addition, a fixing unit is provided separately from the transfer unit, and the heating temperature of the transfer unit is set lower than that of the fixing unit. In such a configuration, it is possible to merely transfer the toner image by heating at the transfer position, and then fix the toner image by a fixing unit having a higher heating temperature than the transfer unit. Therefore, the heating temperature of the transfer unit can be suppressed lower than that of the conventional heat transfer simultaneous fixing system in which the transfer unit performs the fixing simultaneously with the transfer. Thus, image deterioration due to heat propagation from the transfer means to the image carrier can be reliably suppressed.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an electrophotographic copying machine (hereinafter simply referred to as a copying machine) will be described as an image forming apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a copying machine according to the present embodiment. In FIG. 1, the copying machine includes a charging device 2, a developing device 3, a transfer device 4, a drum cleaning device 10 and the like around a drum-shaped photosensitive member 1 as an image carrier. In addition, an original reading device 5 and an optical writing device 6 are provided in the upper part of the main body. Further, a fixing device 7 is provided on the left side of the transfer device 4 in the drawing. In addition to these, two paper feed cassettes 8 and 9 and a paper feed path 100 are also provided.
[0013]
The photoreceptor 1 is driven to rotate clockwise in the figure by driving means (not shown). Then, the surface is uniformly charged, for example, by receiving corona discharge at a position facing the charger 2.
[0014]
The document reading device 5 optically scans a document (not shown) placed on the upper surface to read the image information, and outputs the image information to the optical writing device 6. The optical writing device 6 emits a laser beam L based on the image information sent from the document reading device 5, and reflects the laser beam L while deflecting it in the depth direction in the figure by a polygon mirror (not shown). The laser light L reflected on the mirror reaches the photoconductor 1. The photoreceptor 1 is illuminated with the laser light L while being rotated clockwise in the drawing, so that an image is optically written and an electrostatic latent image is carried.
[0015]
The developing unit 3 exposes a part of the peripheral surface of the developing sleeve 3a from an opening provided at a position facing the photoconductor 1. A magnet roller (not shown) is fixed inside the developing sleeve 3a rotated counterclockwise in the figure by a driving means (not shown) so as not to rotate with the sleeve. Developing unit 3 is 1 × 10⁹A two-component developer (not shown) containing a high-resistance toner (hereinafter simply referred to as a toner) exhibiting a volume resistivity of [Ωcm] or more and a magnetic carrier is housed therein. The two-component developer is stirred in the developing device 3 by a stirring unit (not shown). Then, the toner inside is rubbed against the magnetic carrier and triboelectrically charged. 1 × 10⁹Since it is a high resistance material exhibiting a volume resistivity of [Ωcm] or more, the charge amount is high and uniform as compared with a low resistance material. The two-component developer thus frictionally charged with the toner is carried on the surface of the developing sleeve 3a by the magnetic force of the magnet roller, and is conveyed to a position facing the photoconductor 1 (hereinafter referred to as a developing position). You. When the above-described electrostatic latent image developed on the photoreceptor 1 passes through the developing position, the toner in the two-component developer carried on the developing sleeve 3a is electrostatically attached. At this time, the toner having a high charge amount and uniform high resistance adheres densely to the electrostatic latent image. Thus, a toner image in which the electrostatic latent image has been densely developed is formed on the photoconductor 1. The toner image on the photoconductor 1 is transferred onto a transfer sheet P as a recording body at a transfer nip described later.
[0016]
The volume resistivity of the toner is measured as follows. That is, first, 3.0 [g] of toner powder is added to 6 [t / cm²] Into a disc-shaped pellet having a diameter of 40 [mm]. The pellets were measured using a TR-10C dielectric loss measuring device manufactured by Ando Electric Co., Ltd., at a frequency of 1 KHz and a RATIO of 11 × 10.^-9The volume resistivity is measured under the condition of [Ωcm].
[0017]
The toner supply device 120 is detachably connected to the developing device 3. The toner replenishing device 120 contains toner (not shown) therein, and transfers the toner inside the developing device 3 as the two-component developer in the developing device 3 lowers the toner concentration with development. Replenish as appropriate. Such a toner replenishing device 120 and the developing device 3 function as a toner storage unit that stores toner in the copying machine main body.
[0018]
The transfer device 4 includes a paper transport belt 41, a driving roller 42, a transfer nip roller 43, a belt cleaning device 44, a belt heating device 45, and the like. While being looped by the drive roller 42 and the transfer nip roller 43, the loop-shaped paper transport belt 41 is endlessly moved by the drive roller 42, which is driven to rotate counterclockwise in the figure by drive means (not shown). The transfer nip roller 43 forms a transfer nip by contacting the photoconductor 1 with a predetermined pressure via the paper transport belt 41.
[0019]
The belt heating device 45 includes a heating roller 45a that rotates while abutting on the front surface (loop outer peripheral surface) of the paper conveyance belt 41, and a rotation while pressing the paper conveyance belt 41 from the back surface toward the heating roller 45a. And a pressure roller 45b. The heating roller 45a includes a heat generating means such as a halogen lamp therein, and heats the paper transport belt 41 before entering the transfer nip with the endless movement.
[0020]
As the paper transport belt 41, a belt material made of polyimide formed endlessly by a centrifugal molding method or the like is used. By using polyimide having excellent heat resistance, deterioration of the paper transport belt 41 due to heating by the belt heating device 45 can be suppressed. The front surface side (loop outer peripheral surface side) of the belt base material is coated with a fluororesin layer. The fluororesin layer can effectively prevent toner from sticking to the paper transport belt 41, and can suppress a decrease in heat of the paper transport belt 41 heated by the belt heating device 45.
[0021]
FIG. 1 shows an example in which the belt heating device 45 is arranged at a position where the portion of the paper conveying belt 41 after passing the belt heating device 45 is moved by about a half turn and enters the transfer nip at a point in time. However, when the toner image is provided in the vicinity (upstream side) of the transfer nip, the toner image can be efficiently heated.
[0022]
The heating roller 45a is provided with an elastic layer having a thickness of 300 [μm] or more on the surface of a metal cylinder made of aluminum or iron having a relatively high thermal conductivity. This elastic layer is made of silicon rubber, fluorine rubber or the like. An elastic material having a higher thermal conductivity may be used in order to more efficiently transfer the heat from the heat generating means inside the roller to the paper transport belt 41. The elastic layer can uniformly transmit heat to the paper transport belt 41 by absorbing variations in surface pressure due to variations in parallelism between rollers (heating roller to pressure roller). If the surface of the elastic layer is coated with the release promoting layer, even if the toner adheres to the surface of the paper transport belt 41 at the transfer nip, the toner adheres to the heating roller 45 a in the belt heating device 45 thereafter. Can be suppressed. Examples of the material of the release promoting layer include fluororesins such as tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether (PFA) and polytetrafluoroethylene (PTFE).
[0023]
The heating roller 45a and the pressure roller 45b are connected to each other via the paper transport belt 41 at 20 N / cm.²] Are disposed so as to be in contact with each other at the same surface pressure. The pressure roller 45b has a metal cylinder and a release accelerating layer made of PFA, PTFA, or the like coated on the surface of the metal cylinder. In addition, from the viewpoint of applying heat as uniformly as possible to the paper transport belt 41, an elastic layer may be provided similarly to the heating roller 45a. Further, from the viewpoint of applying heat in as short a time as possible, a heat generating means may be provided in the metal cylinder, similarly to the heating roller 45a.
[0024]
The two paper feed cassettes 8 and 9 each store therein a plurality of transfer papers P serving as recording media in a stacked state, and the paper feed rollers 8a and 9a are brought into contact with the uppermost transfer paper P. . Each of the paper feed rollers 8a and 9a is rotated at a predetermined timing by a driving unit (not shown) to feed the transfer paper P from the paper feed cassettes 8 and 9 toward the paper feed path 100.
[0025]
The paper feed path 100 has a plurality of pairs of

paper transport rollers

101, 102, 103, 104, and 105, and a pair of registration rollers 106 disposed at the most downstream side in the path. The transfer paper P sent out from the paper feed cassettes 8 and 9 to the paper feed path 100 is conveyed in the path by the plurality of paper transport roller pairs 101, 102, 103, 104 and 105 and is sandwiched between the registration roller pairs 106. . The registration roller pair 106 sends the sandwiched transfer paper P toward the transfer nip at a timing at which the transfer paper P can be superimposed on the toner image developed on the photoconductor 1. Thus, the transferred transfer paper P is brought into close contact with the toner image on the photoconductor 1 at the transfer nip. In the transfer nip, the toner image on the photoconductor 1 is heated via the transfer paper P by the paper transport belt 41 that has passed through the belt heating device 45 while being pressed at a predetermined pressure. Then, the toner image is heated and transferred onto the transfer paper P by the influence of the pressure and the heating.
[0026]
The surface of the photoconductor 1 that has passed through the transfer nip is uniformly charged again at a position facing the charger 2 after the transfer residual toner adhered thereto is cleaned by the drum cleaning device 10. As a result, the potential on the surface of the photoconductor 1 is initialized and prepared for the next image formation.
[0027]
The surface of the paper transport belt 41 may pass through the transfer nip where no transfer paper P exists. In such a case, the toner may be adhered by directly contacting the photoconductor 1 at the transfer nip. This toner stain is cleaned by the belt cleaning device 44.
[0028]
Although the copying machine has been described in which the toner image on the photosensitive member 1 is directly transferred onto the transfer paper P, the toner image may be transferred via an intermediate transfer member. In this case, the intermediate transfer body functions as an image carrier that carries the toner image before being transferred onto the transfer paper P as a recording body. Further, a transfer unit for realizing the transfer from the intermediate transfer body to the transfer paper performs the transfer by heating.
[0029]
Next, a characteristic configuration of the copying machine according to the present embodiment will be described.
In the copying machine according to the present embodiment, although the toner image is heated by the transfer nip, the toner image is kept in a semi-softened state without being completely softened, and is fixed to the transfer paper P by the fixing device 7 shown in FIG. Separately. As a result, the heating temperature of the toner image in the transfer nip can be suppressed lower, and the temperature rise of the photoconductor 1 due to the heating can be significantly reduced as compared with the related art. Further, the temperature rise of the drum cleaning device 10 and the developing device 3 which are in contact with the photoreceptor 1 was also greatly suppressed, and the fusion of the toner inside them could be avoided without providing a cooling means.
[0030]
If the transfer nip pressure is set to be relatively high, it is possible to transfer the toner image only by the pressure without using heating. However, in this case, there is a drawback in that the toner image is crushed by the pressure to cause image deterioration. By using an appropriate pressure and an appropriate heating in combination, it is possible to perform good transfer without using the electrostatic method.
[0031]
With respect to the toner image heating temperature (the temperature of the paper transport belt 41) in the transfer nip, good heat transfer could be realized within the range of 40 to 80 ° C. In the conventional heat transfer simultaneous fixing method, the toner image heating temperature in the transfer nip is set to about 140 ° C. This is because the toner is heated to a temperature equal to or higher than its softening temperature to fix the toner on the transfer paper P at the same time. However, the toner is too soft and easily adhered to the photoconductor 1. On the other hand, in the above-mentioned temperature range of 40 to 80 [° C.], the temperature is lower than the softening temperature of the toner, so that the toner fixation to the photoconductor 1 can be effectively suppressed. Although transfer was possible at an extremely low heating temperature of 40 ° C., it is considered from a chemical viewpoint that the lower limit of the heating temperature is desirably equal to or higher than the glass transition temperature of the toner.
[0032]
In the transfer nip roller 43, a surface of a metal cylinder made of aluminum, metal, or the like is coated with a silicon rubber layer having a thickness of 3 mm, and the Asker C hardness of the surface is adjusted to 60 Hs. . The silicon rubber layer has a thermal conductivity of 0.5 × (1/1000) [cal / cm · sec · ° C.] or less from the viewpoint that the heat of the paper transport belt 41 is not removed as much as possible. . Such a transfer nip roller 43 reduces the nip surface pressure to 5 [N / cm²] Toward the photoconductor 1. Due to this pressing, a transfer nip of about 1.5 [mm] is formed in the belt length direction. Nip surface pressure is 10 [N / cm²], The image quality deteriorates due to the collapse of the toner image. In addition, 2 [N / cm²], Transfer failure occurs due to insufficient pressure. Therefore, the nip surface pressure is 2 to 10 [N / cm²]. With such a pressure setting, the plastic deformation of the toner in the toner image is favorably promoted, and the bite of the toner into the paper fibers on the surface of the transfer paper P can be improved.
[0033]
The transfer paper P on which the toner image has been heated and transferred by the transfer nip is conveyed along with the endless movement of the paper conveyance belt 41 and is transferred to the fixing device 7. The fixing devices 7 are 9.3 [N / cm²A fixing heat roller 71 and a fixing pressure roller 72 that are rotated in the forward direction while forming a fixing nip having a length of about 100 [mm] (length in the circumferential direction of the roller) by contacting with a surface pressure of about ing. Further, a temperature detecting unit (not shown) for detecting the surface temperature of the fixing heat roller 71 is provided. The transfer paper P transferred to the fixing device 7 is transported while being sandwiched between the fixing heat roller 71 and the fixing pressure roller 72 rotating in the forward direction. At this time, the toner image is sufficiently softened and pressed by the heat from the fixing heat roller 71 contacting the front surface. Then, after passing through the fixing device 7, the toner image is hardened by natural cooling, and is completely fixed on the transfer paper P. The transfer paper P that has passed through the fixing device 7 is discharged to the outside of the apparatus by being sandwiched between a pair of paper discharge rollers 110.
[0034]
The fixing heat roller 71 includes a core metal having an outer diameter of 50 mm, a heating means such as a halogen lamp disposed inside the core metal, an elastic layer coated on the surface of the core metal, and And a release-promoting layer coated on the substrate. As the elastic layer, for example, an elastic material such as silicon rubber exhibiting Asker C hardness of 42 [HS] and having a thickness of 400 [μm] is used. The thickness is preferably about 100 to 500 [μm] from the viewpoint that the fixing heat roller 71 is brought into good contact with the toner image and heat is uniformly transmitted. With such an elastic layer, the toner image is securely adhered to the transfer paper P, and a high-quality fixed image with little density unevenness or gloss unevenness is obtained. As the release promoting layer, for example, a layer made of a PFA tube excellent in liquid repellency is used, and the thickness thereof is preferably about 10 to 50 [μm] from the viewpoint of suppressing mechanical deterioration. By providing such a release promoting layer on the outermost layer side, the fixation of the toner, which has been semi-softened by heating, to the fixing heat roller 71 is effectively suppressed, and the toner is prevented from being whitened due to toner offset to the roller. A quality image is obtained.
[0035]
The temperature detector sends a detection result signal of the surface temperature of the fixing heat roller 71 to a fixing temperature controller (not shown). The fixing temperature control unit controls ON / OFF of the heat generation unit in the fixing heat roller 71 based on a detection result signal sent from the temperature detection unit, so that the surface temperature of the fixing heat roller 71 falls within a predetermined range. To keep. In the copying machine according to the present embodiment, the surface temperature is maintained at about 165 [° C.]. This value is higher than the temperature at which the viscosity of the resin constituting the toner reaches 1000 [Pa · s].
[0036]
The fixing pressure roller 72 has a metal cored bar and a release-promoting layer coated on the surface of the cored bar. Examples of the material for the release promoting layer include tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether (PFA) and polytetrafluoroethylene (PTFE). As in the case of the fixing heat roller 71 described above, a heat generating means may be provided in the cored bar. In addition, when an elastic layer made of silicon rubber or the like is provided between the core metal and the release promoting layer, a heat retaining effect of the core metal can be obtained. Therefore, for the purpose of stabilizing the surface temperature of the fixing heat roller 71, it is desirable to provide the fixing pressure roller 72 with an elastic layer similarly to the fixing heat roller 71.
[0037]
As the photoreceptor 1, an organic photoreceptor (OPC photoreceptor), an amorphous silicon photoreceptor, or the like can be used, but an organic photoreceptor is desirable in the image forming apparatus according to the present invention. This is because the amorphous silicon photoconductor has a high cost due to the manufacturing method, equipment, and the like, and is poor in versatility.
[0038]
Further, in the image forming apparatus according to the present invention, the photosensitive member 1 whose surface friction coefficient is adjusted to 0.70 or less is used, or the surface friction coefficient is reduced to 0.7 or less by applying a lubricant or the like. It is desirable to provide. If the ratio exceeds 0.70, the releasability from the toner that has been in a semi-softened state during the heat transfer is deteriorated, and a deteriorated image such as an offset is easily generated. As a means for reducing the surface friction coefficient of the photoreceptor 1 to 0.70 or less, a means for uniformly applying a fatty acid metal salt such as zinc stearate, calcium stearate, and stearic acid on the surface of the photoreceptor 1 is exemplified. Further, the toner powder to which these fatty acid metal salts are added in advance may be made to function as a means for reducing the surface friction coefficient of the photoconductor 1. The surface friction coefficient of the photoreceptor 1 is measured using a fully automatic friction and wear analyzer manufactured by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd., with a 3 mm stainless steel ball set as a contact.
[0039]
Further, as the photoconductor 1, it is desirable to use a photoconductor in which a photoconductive layer and a protective layer containing a metal oxide are coated on a conductive support. This is because the photosensitive member 1 coated with such a protective layer hardly suffers from abrasion of the photosensitive layer even when pressure is applied during transfer, and exhibits stable photosensitivity. Examples of the base material of the protective layer include a fluorine resin and a silicon resin. Examples of the metal oxide contained in the protective layer include alumina, titanium oxide, silica, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide, and tin oxide. In particular, alumina, titanium oxide, and silica, which have a high effect of preventing film abrasion, are preferable.
[0040]
Although FIG. 1 shows an example of the transfer device 4 that performs belt-type heating as the transfer unit, a roller-type device that directly contacts the heat transfer roller to the photoconductor 1 may be employed. However, the belt-type transfer unit has an advantage that the transfer paper P after passing through the transfer nip can be conveyed to the fixing device 7 at a position relatively far from the nip by moving the belt as shown in the figure. is there.
[0041]
Good image quality can be obtained by using a toner powder having a weight average particle size in a numerical range that is somewhat low. The numerical range is 3.0 to 10.0 [μm]. If the thickness exceeds 10.0 [μm], image quality deterioration such as conspicuous roughness occurs. On the other hand, when the thickness is less than 3.0 [μm], the productivity rapidly deteriorates, and the fluidity rapidly deteriorates due to the small size of the particles.
[0042]
As the toner powder, it is desirable to use a toner whose particle size is adjusted to 1.3 or less (weight average particle size / number average particle size). If the ratio is more than 1.3, it is difficult to uniformly apply pressure to the individual toner particles in the transfer nip, which causes a variation in transferability. The degree of dispersion of the particle diameter of the toner is measured as follows. That is, first, the weight average particle size and the number average particle size of the toner are measured under the condition of an aperture diameter of 100 [μm] using a Coulter (MULTIZER® IIe, Coulter Counter manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). Then, the measured value of the weight average particle size is divided by the measured value of the number average particle size to calculate the degree of particle size dispersion.
[0043]
As the toner powder, it is desirable to use a toner powder adjusted to an average circularity of 0.90 or more. If the particle size is less than 0.90, the toner aggregation becomes non-uniform due to the irregular shape of the individual toner particles, and the heat transferability deteriorates. The toner powder having an average circularity of 0.90 or more can be obtained by pulverization by mechanical impact, a method by heat treatment, or the like. The average circularity of the toner is measured as follows. That is, first, a 1% NaCl aqueous solution prepared using primary sodium chloride is filtered with a 0.45 [μm] filter. Then, 0.1 to 5 [ml] of a surfactant (preferably an alkylbenzene sulfonate) as a dispersant is added to the obtained filtrate of 50 to 100 [ml]. Then, a dispersion obtained by adding 1 to 10 [mg] of a toner sample to this solution and subjecting the dispersion to an ultrasonic dispersion machine for 1 minute to adjust the toner concentration to 5000 to 15000 [particles / μl]. Get. This dispersion is used as a sample and subjected to a flow type particle image analyzer FPIA-2100 (hereinafter, referred to as an image analyzer) manufactured by SYSMEX. In an image analyzer, a circle diameter having the same area as a two-dimensional image area picked up by a CCD camera is defined as a circle-equivalent diameter. Are randomly selected and used for calculating the average circularity. In this calculation, the circularity of each particle is calculated and accumulated, and the value obtained by dividing the accumulated value by the total number of particles is defined as the average circularity. The circularity of each particle is calculated by dividing the perimeter of a circle having the same projected area as the particle image by the perimeter of the particle image.
[0044]
Further, it is desirable to use toner powder having a glass transition temperature Tg of 50 to 65 [° C.]. If the temperature is lower than 50 ° C., the preservability of the toner deteriorates, while if it exceeds 65 ° C., the transferability deteriorates. The glass transition temperature Tg is measured according to ASTM D3418-82. At this time, a DSC curve obtained under the condition of a heating rate of 10 [° C./min] after performing a heating treatment and a cooling treatment is used.
[0045]
As the toner powder, it is preferable to use a toner powder having a softening temperature Tm of 90 to 110 [° C.]. If the temperature is lower than 90 ° C., the storage stability of the toner deteriorates, while if the temperature exceeds 110 ° C., the fixing property in the fixing device 7 deteriorates. The softening temperature Tm is measured as follows. That is, 1 [g] of toner powder is filled in a nozzle having a diameter of 1.0 [mm] and a length of 1.0 [mm], and the extrusion pressure is set to 1 by a flow tester CFT-500C manufactured by Shimadzu Corporation. The conditions are 9612 [MPa] and a heating rate of 6 [° C./min]. The temperature at which a half amount of the toner flows out of the nozzle is defined as a softening temperature Tm.
[0046]
Further, as the toner powder, a powder having a temperature required to fluidize to a viscosity of 1000 [Pa · S] after melting and having a temperature of 100 to 130 ° C. may be used. If the temperature is lower than 100 [° C.], the hot offset phenomenon to the fixing heat roller 71 easily occurs in the fixing device 7, whereas if the temperature exceeds 130 [° C.], the fixing property of the fixing device 7 deteriorates. is there. The temperature required for fluidizing the toner to a viscosity of 1000 [Pa · S] is measured as follows. That is, the toner is filled in a nozzle having a diameter of 1.0 mm and a length of 1.0 mm, and a pressure of 6 [° C./min] is applied while applying an extrusion pressure of 1.9612 [MPa] to the nozzle. The temperature rises at a speed. Then, the temperature at which the viscosity η, which is the solution of the following relational expression 1, becomes 1000 [Pa · s] is obtained.
(Equation 1)
Viscosity η = πD⁴P / 128LQ
* However, P: extrusion pressure [Pa]
D: Nozzle diameter [mm]
L: Nozzle length [mm]
Q: X / 10 × A / t
X: the amount of movement of the piston with respect to the measurement time t [mm]
A: Piston cross-sectional area [mm²]
t: Measurement time [s]
[0047]
The toner powder has a loose apparent density of 0.30 [g / cm.³It is desirable to use the above. 0.30 [g / cm³If the thickness is less than], the thickness of the toner image on the photoreceptor 1 becomes non-uniform due to the strength of the cohesiveness, so that the transferability in the primary fixing deteriorates. The loose apparent density of the toner powder is measured using a powder tester (PTN type, manufactured by Hosokawa Micron Corporation).
[0048]
As the binder resin for the toner, a conventionally known resin can be used. For example, a styrene-based resin that is a homopolymer or a copolymer containing styrene or a styrene-substituted product may be used. Examples of such a styrene-based resin include styrene, poly-α-styrene, styrene-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-vinyl chloride copolymer and the like. . Also, there are styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-acrylate copolymer, styrene-methacrylate copolymer, styrene-α-methyl methyl acrylate copolymer and the like. . Further, there are styrene resins such as styrene-acrylonitrile-acrylate copolymers. Examples other than the styrene resin include a polyester resin, an epoxy resin, a vinyl chloride resin, a rosin-modified maleic resin, a phenol resin, a polyethylene resin, a polypropylene resin, a petroleum resin, and a polyurethane resin. Further, a ketone resin, an ethylene-ethyl acrylate copolymer, a xylene resin, a polyvinyl butyrate resin, or the like may be used. In particular, a polyester resin obtained by condensation polymerization of an alcohol and a carboxylic acid is preferable. Examples of the alcohol used for the condensation polymerization include glycols such as ethylene glycol, diene glycol, triethylene glycol, and propylene glycol, and 1,4-bis (hydroxymeth) cyclohexane. Also, etherified bisphenols such as bisphenol A may be used. Furthermore, other dihydric alcohol monomers or trihydric or higher polyhydric alcohol monomers may be used. Examples of the carboxylic acid used for polycondensation include divalent organic acid monomers such as maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, succinic acid, and malonic acid. Further, a trivalent or higher polyvalent carboxylic acid monomer may be used. For example, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,2,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,5-hexanetricarboxylic acid Acids, 1,3-dicarboxyl-2-methylenecarboxypropane, 1,2,7,8-octanetetracarboxylic acid and the like. As the binder resin, those listed above may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. The method for producing the binder resin is not particularly limited, and any of bulk polymerization, solution polymerization, emulsion polymerization, and suspension polymerization can be used.
[0049]
Further, the toner powder may be one containing a conventionally used known release accelerator to enhance the releasability from the transfer member and the fixing member. In particular, a free fatty acid type carnauba wax, montan wax, or oxidized rice wax may be used alone or in combination as a release accelerator. Carnauba wax is preferably a microcrystalline wax, and preferably has an acid value of 5 or less and a particle diameter of 1 [μm] or less when dispersed in a toner binder. The montan wax is generally a montan wax refined from a mineral, and is preferably microcrystalline and has an acid value of 5 to 14. The oxidized rice wax is obtained by oxidizing rice bran wax with air, and preferably has an acid value of 10 to 30. In addition to those described above, solid silicone varnish, higher fatty acid higher alcohol, montan ester wax, low molecular weight polypropylene wax, or the like may be used as a release accelerator. The release accelerator is desirably used in an amount of 1 to 20 parts by weight, preferably 3 to 10 parts by weight, based on the toner resin component.
[0050]
Further, in the toner powder, an external additive composed of inorganic fine particles conventionally used may be reduced. The inorganic fine particles preferably have a primary particle diameter of 5 [nm] to 2 [μm], and particularly preferably 5 to 500 [nm]. The inorganic fine particles have a specific surface area of 20 to 500 [m²/ G] is preferred. The usage ratio of the inorganic fine particles is preferably from 0.01 to 5% by weight of the toner, and more preferably from 0.01 to 2.0% by weight. Examples of the material of the inorganic fine particles include silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide, tin oxide, silica sand, clay, mica, wollastonite, and the like. . Also, diatomaceous earth, chromium oxide, cerium oxide, pengal, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, parium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, silicon nitride, and the like may be used. Further, in addition to these, polymer fine particles may be used. For example, polystyrene obtained by soap-free emulsion polymerization, suspension polymerization, dispersion polymerization, methacrylic acid ester or acrylate copolymer, silicon, benzoguanamine, polycondensation system such as nylon, polymer particles of thermosetting resin, and the like. . Such additives can be subjected to a surface treatment to increase hydrophobicity and prevent deterioration of flow characteristics and charging characteristics even under high humidity. For example, a silane coupling agent, a silylating agent, a silane coupling agent having a fluorinated alkyl group, an organic titanate-based coupling agent, an aluminum-based coupling agent, and the like are preferable surface treatment agents.
[0051]
Further, the toner powder may contain a conventionally known charge control agent, if necessary. As the charge control agent, a metal salt or the like can be used. For example, nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, chromium-containing metal complex dyes, molybdic acid chelate pigments, rhodamine dyes, alkoxy amines, alkyl amides, simple substances or compounds of phosphorus. Further, a quaternary ammonium salt (including a fluorine-modified quaternary ammonium salt), a simple substance or a compound of tungsten, a fluorine-based activator, a metal salt of salicylic acid, a salicylic acid derivative, or the like may be used. More specifically, the following products are manufactured by Orient Chemical Industries. That is, Bontron 03 of a nigrosine dye, Bontron P-51 of a quaternary ammonium salt, Bontron S-34 of a metal-containing azo dye, E-82 of an oxynaphthoic acid-based metal complex, E-84 of a salicylic acid-based metal complex, And phenol-based condensates such as E-89. Further, those manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd. include quaternary ammonium salt molybdenum complexes TP-302 and TP-415. Examples of products manufactured by Hoechst include Copy Charge PSY @ VP2038 of a quaternary ammonium salt, Copy Blue PR of a triphenylmethane derivative, Copy Charge @ NEG @ VP2036 of a quaternary ammonium salt, and Copy Charge @ NX @ VP434. Examples of products manufactured by Nippon Carlit Co., Ltd. include LRA-901 and LR-147 which is a boron complex. Further, a high molecular compound having a functional group such as copper phthalocyanine, perylene, quinacridone, an azo pigment, or a sulfonic acid group, a carboxyl group, or a quaternary ammonium salt may be used.
[0052]
Further, as the colorant of the toner, conventionally known pigments and dyes may be used. For example, carbon black, lamp black, iron black, ultramarine blue, nigrosine dye, aniline blue, calco oil blue, oil black, azo oil black and the like. The amount of the colorant used is 1 to 10 parts by weight, preferably 3 to 7 parts by weight.
[0053]
As for the method for producing the toner, a conventionally known method can be used. Specifically, for example, first, a binder resin, a release agent, a colorant, and in some cases, a charge control agent and the like are mixed by a mixer or the like, and kneaded by a kneader such as a hot roll or an extruder. Then, the cooled and solidified product may be pulverized by a pulverizer such as a jet mill, a turbojet, or a kryptron, and then classified. The above-mentioned inorganic fine particles may be added by a mixer such as a super mixer or a Henschel mixer.
[0054]
Incidentally, it is desirable that the toner image developed on the photoreceptor 1 is transferred to the transfer paper P by heating in the same shape. As the volume and area of the toner image after the final fixing decrease from the original state, the image quality deteriorates. The reduction in volume and area is particularly remarkable in the case of digital development, and the reproducibility of independent dots is greatly affected. Then, the halftone image is visually recognized as a rough image due to the occurrence of micro density unevenness. Here, assuming that the density fluctuation component whose average value is 0 is f (x), its frequency characteristic is expressed by the following equation.
(Equation 2)
F (u) = ∫f (x) exp (−2πiux) dx
* However, u: Spatial frequency
[0055]
The following relational expression holds for the frequency characteristic of the density fluctuation of an image (Wiener @ Spectrum).
(Equation 3)
WS (u) = F (u)²
* However, WS: Wiener spectrum
[0056]
It is known that the roughness of an image shows a high correlation with the granularity, and can be obtained by the following relational expression.
(Equation 4)
Granularity GS = exp (−1.8 <D>) ∫WS (u)^1/2VTF (u) du
* However,
Exp (−1.8 <D>): coefficient for correcting the difference between density and brightness perceived by a person
<D>: Average value of density
[0057]
As shown in Expression 4, the granularity (GS) is a value obtained by integrating the product of WS and visual frequency characteristics (Visual / Transfer / Function). The smaller the value of the granularity, the smoother the image quality becomes, and the larger the value of the granularity, the rougher the image quality becomes. If a transfer failure occurs in the transfer nip, image deterioration naturally occurs due to an increase in granularity. In the copying machine according to the present embodiment, the occurrence of transfer failure is feared by lowering the heating temperature at the time of transfer as compared with the conventional heat transfer simultaneous fixing method.
[0058]
Therefore, the present inventors prepared seven types of two-component developers, that is, developer A to developer G, and actually output an image using these two components. Specifically, first, seven types of toner compositions of the following compositions A to G were prepared.
[Composition A]
・ Polyester resin: 89 parts by weight
(Weight average molecular weight: 325000, glass transition temperature Tg: 67.5 ° C)
・ Polyethylene wax (molecular weight 900): 5 parts by weight
Carbon black (Mitsubishi Kasei's # 44; the same applies hereinafter): 5 parts by weight
・ Charge control agent
(Spilon Black TR-H manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd .; the same applies hereinafter): 1 part by weight
[Composition B]
・ Polyester resin: 89 parts by weight
(Weight average molecular weight: 325000, glass transition temperature Tg: 67.5 ° C)
・ Polypropylene wax: 3 parts by weight
(Molecular weight 8000)
・ Carbon black: 5 parts by weight
.Charge control agent: 1 part by weight
[Composition C]
-Styrene-n-butyl acrylate copolymer: 88 parts by weight
(Weight average molecular weight: 55000, Tg: 52 ° C)
・ Rice wax: 5 parts by weight
・ Carbon black: 6 parts by weight
・ Charge control agent: 1 part by weight
[Composition D]
・ Polyester resin: 89 parts by weight
(Weight average molecular weight: 280000, Tg: 61 ° C)
・ Carnauba wax (average particle size: 300 μm): 5 parts by weight
・ Carbon black: 6 parts by weight
・ Charge control agent: 1 part by weight
[Composition E]
・ Polyester resin: 70 parts by weight
(Weight average molecular weight: 310,000, glass transition temperature Tg: 68 ° C)
-Styrene-n-butyl acrylate copolymer: 20 parts by weight
(Weight average molecular weight: 85000, Tg: 60 ° C)
・ Carnauba wax: 4 parts by weight
・ Carbon black: 5 parts by weight
・ Charge control agent: 1 part by weight
[Composition F]
・ Polyester resin: 50 parts by weight
(Weight average molecular weight: 310,000, Tg: 68 ° C)
・ Styrene-n-butyl acrylate copolymer: 47 parts by weight
(Weight average molecular weight: 85000, Tg: 60 ° C)
・ Carnauba wax: 4 parts by weight
・ Carbon black: 8 parts by weight
・ Charge control agent: 1 part by weight
[Composition G]
・ Polyester resin: 40 parts by weight
(Weight average molecular weight: 310,000, Tg: 68 ° C)
-Styrene-n-butyl acrylate copolymer: 48 parts by weight
(Weight average molecular weight: 85000, Tg: 60 ° C)
・ Carnauba wax: 5 parts by weight
・ Carbon black: 6 parts by weight
・ Charge control agent: 1 part by weight
[0059]
Each of these compositions A to G was individually kneaded with a twin-screw extruder under the condition of temperature Tt, and then pulverized and classified by an air-flow type pulverizer to obtain a powder having a weight average diameter φt. Then, using a Henschel mixer, this powder was mixed with silica in an amount of Mt (R-972 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) to obtain toners A to G. The composition, kneading temperature Tt, weight average diameter φt, and silica mixing amount Mt of each toner are as shown in Table 1 below. The properties of each toner were as shown in Table 2 below.
[Table 1]

[Table 2]

[0060]
The weight average diameter φt in Table 1 is merely an average value, and a relatively wide particle size distribution is recognized in actual toner powder. For reference, an example of the particle size distribution of the toner is shown in Table 3 below. For the measurement of the particle size distribution, a Coulter MULTIZER IIe equipped with an aperture having a diameter of 100 [μm] was used. From the measurement results of the particle size distribution, the degree of dispersion (φt / number average particle size) of the toner in Table 1 was calculated.
[Table 3]

[0061]
Next, a magnetic carrier was prepared in which magnetite particles having an average particle diameter of 50 [μm] were provided with a coat layer made of a silicon resin and having a thickness Dc. Then, the above-mentioned toners A to G were mixed with a magnetic carrier so that the respective concentrations became 5.0% by weight to obtain developers A to G. The relationship between the toner and the magnetic carrier in each developer is as shown in Table 4 below.
[Table 4]

[0062]
Regarding the image output, a prototype machine as shown in FIG. 1 was manufactured by modifying imageio MF5570 (product surface) manufactured by Ricoh Co., Ltd., and the above-mentioned developers A to G were set thereon. Note that, for the image, a test chart image including a gray scale formed from binary dots of 600 [dpi] was used. The fixing temperature of the fixing device 7 was set to 165 [° C.]. The surface pressure and the belt temperature at the transfer nip were varied depending on the type of developer used. Further, since the amount of silica in the toner adhered to the photoreceptor 1 varies depending on the type of developer used, the friction coefficient of the photoreceptor 1 was measured for each test. The relationship among the developer type, photoconductor friction coefficient, nip surface pressure, and nip belt temperature in each test is as shown in Table 5 below.
[Table 5]

[0063]
Next, the present inventors evaluated the following three items for images obtained by the tests A to G shown in Table 5.
[Transfer rate]
First, a mending tape (manufactured by 3M) is attached to the test chart image obtained on the photoreceptor 1, and after applying a certain pressure, it is slowly peeled off. Then, the weight of the obtained toner was measured as the toner weight before transfer. Next, the same test chart image is developed on the photoreceptor 1, and the transfer paper P on which the image is heated and transferred is taken out without passing through the fixing device 7. Then, the test chart image on the transfer paper P is transferred to the mending tape, the weight of the toner is measured as the toner weight after transfer, and the toner is transferred according to the formula of “toner weight after transfer / toner weight before transfer × 100”. The rate was determined. In the conventional heat transfer simultaneous fixing method, the transfer rate was about 60 to 79 [%]. Therefore, if it is 80% or more, the result is better than the conventional one, and if it is 59% or less, the result is worse than the conventional one.
[Fixing rate]
The fixing rate was evaluated by a clock meter test using a JIS L 0823 friction tester type I. Specifically, first, the image density on the transfer paper P is measured by a reflection densitometer (X-Rite 508 @ spectral densitometer: manufactured by X-Rite Co., Ltd.), and this is defined as the image density before rubbing. Next, the image was rubbed 10 times back and forth with a load of 8.8 N with a measuring cloth of friction element diameter: P5 mm, material: white cotton cloth (JISL # 0803), and the image density after the tracing was defined as the image density after the inspection. Measure with a meter. Then, the fixing rate was determined by the formula “image density after rubbing / image density before rubbing × 100”. In the conventional heat transfer simultaneous fixing method, the transfer rate was about 60 to 79 [%]. Therefore, if it is 80% or more, the result is better than the conventional one, and if it is 59% or less, the result is worse than the conventional one. A fixing rate of 90% or more is good, and a fixing rate of 70% to 89% is within an acceptable range. However, if it is less than 70%, it can be said that the hot offset and the cold offset of the toner image are conspicuous.
[Granularity]
First, a gray scale of the test chart image after fixing is read at a resolution of 1000 [dpi] by a scanner (GenaScan 5000) manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd. to obtain image data. Then, the obtained image data was converted into a density distribution, and the granularity was determined using the above-described Expression 3. In the conventional heat transfer simultaneous fixing method, even when the granularity is good, it is about 0.4 to 0.5. Therefore, if it is less than 0.4, the result is better than the conventional one, and if it exceeds 0.5, the result is worse than the conventional one.
[0064]
Table 6 below shows the test results of these three items.
[Table 6]

[0065]
As shown in Table 6, in Tests A to G, a transfer rate equal to or better than that of the conventional heat transfer simultaneous fixing method was obtained. The reason why a transfer rate better than the conventional one was obtained is considered as follows. That is, in the conventional heat transfer simultaneous fixing method, when the transfer paper P and the photoconductor 1 are separated from each other due to the fact that the toner is heated to the softening temperature or higher at the transfer nip, It is considered that the hot offset was caused. On the other hand, in tests A to G, as can be seen from the comparison between the softening temperature Tm shown in Table 2 and the nip belt temperature shown in Table 5, the toner was transferred at a temperature lower than the softening temperature Tm at the transfer nip. Heating. The transfer is performed without completely softening the toner. It is considered that the hot offset was suppressed and the transfer rate was improved.
[0066]
Further, as shown in Table 6, in Tests A to G, satisfactory fixing rates were obtained in all cases. Therefore, it has been proved that a satisfactory fixing rate can be realized even if a toner image transferred by heating at a temperature lower than the softening temperature Tm is subsequently subjected to a heat fixing treatment at a temperature higher than the softening temperature Tm.
[0067]
Further, in Tests A to G, image quality (granularity) equal to or better than that of the conventional heat transfer simultaneous fixing method is obtained. It is considered that the reason why the better image quality was obtained than before is that the hot offset of the toner image during the heat transfer was suppressed. From these results, it can be said that the copying machine according to the present embodiment can obtain image quality equal to or higher than that of the conventional simultaneous heat transfer fixing method.
[0068]
As shown in Table 6, in Test D, the granularity was almost at the same level as the conventional thermal transfer simultaneous transfer method. The reason is considered as follows. That is, the nip surface pressure is 10 [N / cm²] Higher than 11 [N / cm²], It is considered that slight image deterioration was caused in the nip due to the collapse of the toner image. For trial, the nip surface pressure was 9 [N / cm²An experiment was performed under the same conditions as in Test D, except that the image quality was extremely high with a granularity of 0.38. Therefore, the nip surface pressure is 10 [N / cm²It is desirable to make the following.
[0069]
In addition, the present inventors have found in another test that when the fixing temperature is relatively high, the fixing rate can be increased, but the granularity is deteriorated. For example, an image was output under the same conditions as in Test C except that the fixing temperature was increased from 165 [° C] to 185 [° C]. Then, instead of raising the fixing rate from 68 [%] to 80 [%], the granularity was deteriorated from 0.40 to 0.60. The fixing temperature may be appropriately set in the range of the softening temperature Tm of the toner or more in consideration of the test result of the fixing property, but is not set to be higher than the temperature at which the viscosity of the toner is set to 1000 [Pa · s]. And good fixability could not be obtained.
[0070]
As described above, according to the copying machine of the present embodiment, the transfer device 4 serving as a transfer unit applies 2 to 10 [N / cm] to the toner image on the photoconductor 1.²The following can be achieved by using the components arranged so as to apply the surface pressure. That is, it is possible to suppress the toner image from being collapsed due to the excessive nip surface pressure while suppressing the transfer failure due to the insufficient nip surface pressure.
By using a toner having a glass transition temperature Tg of 50 to 65 [° C.] as the toner to be contained in the two-component developer, the following becomes possible. That is, it is possible to suppress the deterioration of the transferability due to the glass transition temperature Tg of the toner being too high, while suppressing the deterioration of the storage stability of the toner under a high temperature environment.
By using a toner having a softening temperature Tm of 90 to 110 [° C.], the following becomes possible. That is, it is possible to suppress the deterioration of the transferability due to the toner softening temperature Tm being too high, while suppressing the deterioration of the storage stability of the toner in a high temperature environment.
The following can be achieved by using a toner having a temperature of 100 to 130 ° C. when exhibiting a melt viscosity of 1000 [Pa · s]. That is, the hot offset phenomenon of the toner image to the fixing heat roller 71 in the fixing device 7 can be suppressed, and the deterioration of the fixing property due to the insufficient fixing temperature can be suppressed.
Further, by using a device that heats the toner image at a temperature lower than the softening temperature Tm of the toner as the transfer device 4, hot offset of the toner image onto the photoconductor 1 at the transfer nip can be suppressed. As a result, a higher quality image can be obtained than in the conventional simultaneous fixing method by heat transfer.
Further, the heating roller 45a, which is a heat generating member, is brought into contact with or separated from the paper transport belt 41, which is a heat imparting member of the transfer device 4, or the roller itself is used as a transfer means. If the separating means is provided, the following becomes possible. That is, it is possible to prevent the transfer property from being destabilized due to the heating roller 45a being continuously brought into contact with the specific area of the paper transport belt 41 being stopped and the specific area being excessively heated. Alternatively, with a roller type transfer unit, it is possible to avoid image deterioration due to excessive heating of a specific area of the photoconductor 1.
By using a photoreceptor 1 having a surface friction coefficient of 0.70 or less as the image bearing member, or by providing a lubricant applying unit for applying a lubricant to the photoreceptor 1, the following can be achieved. Will be possible. That is, it is possible to suppress image deterioration such as offset caused by poor releasability between the toner that has become semi-softened in the transfer nip and the photoconductor 1.
Further, since a photosensitive member serving as an image carrier has a photosensitive layer serving as a base layer and a protective layer containing a metal oxide laminated thereon, the film of the photosensitive layer is pressed by a transfer nip. Stable photosensitivity can be exhibited by suppressing scraping.
[0071]
【The invention's effect】
According to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth or ninth aspect of the invention, it is possible to avoid image deterioration due to transfer dust without using a capsule toner, and to transfer the image from the transfer means to the image carrier. There is an excellent effect that image degradation due to heat propagation can be reliably suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a copying machine according to an embodiment.
[Explanation of symbols]
1. Photoconductor (image carrier)
2 charger
3 developing unit
4 Transfer device (transfer means)
41 paper transport belt (heat applying member)
45 ° belt heating device
45a heating roller (heating member)
5 Original reading device
6 Optical writing device
7 Fixing device (fixing means)
8, 9 mm paper cassette
100 paper feed path

Claims

A toner storage unit that stores a toner having a volume resistivity of 1 × 10 ⁹ [Ωcm] or more, an image carrier that carries a toner image composed of the toner, and a heating unit that heats the toner image on the image carrier. An image forming apparatus having a transfer unit for transferring the image to a recording medium,
As the transfer unit, a transfer unit that transfers a toner image onto a recording body while applying pressure and heat without using an electrostatic transfer method is used. An image forming apparatus, wherein a heating temperature of the transfer unit is lower than a heating temperature of the fixing unit.

The image forming apparatus according to claim 1,
An image forming apparatus, wherein the transfer unit applies a pressing force of ² to 10 [N / cm ² ] to the toner image.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein
An image forming apparatus, wherein the toner having a glass transition temperature of 50 to 65 [° C.] is accommodated in the toner accommodating section.

The image forming apparatus according to claim 1, 2 or 3,
An image forming apparatus wherein the toner having a softening temperature of 90 to 110 [° C.] is accommodated in the toner accommodating section.

The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, or 4,
An image forming apparatus wherein the toner having a melt viscosity of 1000 [Pa · s] having a temperature of 100 to 130 [° C.] is housed in the toner housing section.

The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, or 5,
An image forming apparatus, wherein the transfer unit heats the toner image at a temperature lower than the softening temperature of the toner stored in the toner storage unit.

The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6,
Either the transfer unit is brought into contact with or separated from the image carrier, or a contact / separation unit is provided in the transfer unit for bringing a heat generating member into contact with or separating from a heat applying member that applies heat by contacting the toner image. An image forming apparatus.

The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7,
An image forming apparatus, wherein a material exhibiting a surface friction coefficient of 0.70 or less is used as the image carrier, or a lubricant applying means for applying a lubricant to the image carrier is provided.

The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, or 8,
An image forming apparatus, comprising: an image carrier having a base layer and a protective layer containing a metal oxide laminated thereon.