JP2004069739A

JP2004069739A - Device and method for forming image

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Publication number: JP2004069739A
Application number: JP2002224624A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Suzuki; 鈴木　弘治; Mitsuo Aoki; 青木　三夫; Hiroto Higuchi; 樋口　博人; Shinya Nakayama; 中山　慎也; Maiko Kondo; 近藤　麻衣子; Hiyo Shu; 冰朱; Yasushi Furuichi; 古市　泰; Tadashi Kasai; 葛西　正; Yutaka Takahashi; 高橋　裕
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 realize good transfer of toner image in an image forming device which uses low resistivity toner having a volume resistivity of less than 1x10<SP>9</SP>[Ωcm] and also to surely suppress image deterioration caused by heat propagation to an image carrier from a transferring means. <P>SOLUTION: The image forming device is provided with a transferring and fixing unit 4 as a transferring means which transfers a toner image on a photosensitive body 1 that is an image carrier onto a transfer paper P while applying pressure and heat to the image without using an electrostatic transferring system. Transfer nips are formed on the unit 4 between the photosensitive body 1 and the toner image on the body 1 is heated and transferred onto the paper P. The heating and fixing process of the toner image onto the paper P is conducted at a fixing section 45. Moreover, the heating temperature at the transfer nips is set to 40 to 70[°C] that is lower than the heating temperature of the section 45. <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及び画像形成方法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、トナーとして１×１０^９［Ωｃｍ］未満の体積固有抵抗を発揮する低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、静電潜像との接触時にその電荷によってトナーに誘導電荷を発生させて、静電潜像の電荷に相当した濃度勾配を再現した高画質の現像を実現することができる。しかしながら、低抵抗のトナーに対して電荷を保持させることが困難であるため、潜像担持体上のトナー像を静電転写方式によって転写することが極めて困難となる。
【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つつ、上述のような低抵抗のトナーからなるトナー像を良好に転写し得る画像形成装置としては、次のようなものが知られている。即ち、特開昭５５−８７１５６号公報、特開平６−１７５５１２号公報、特開平５−１０７７９６号公報、特開平６−２３０５９９号公報に記載のものなどである。
【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しながら、低抵抗のトナーからなるトナー像でも良好に転写することができる。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。これらの画像形成装置でも、転写電界によらない転写を行うので、転写チリによる画像劣化を回避しながら、低抵抗のトナーからなるトナー像でも良好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、低抵抗のトナーを用いる画像形成装置や画像形成方法において、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ながら、トナー像の良好な転写を実現し、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］未満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の画像形成装置であって、上記像担持体が有機感光体である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、その分散度（重量平均粒径／個数平均粒径）が１．３以下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、上記トナーとして、その平均円形度が０．９０以上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８の発明は、請求項７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１０の発明は、請求項１、３、４、５、６、７、８又は９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。
また、請求項１１の発明は、１×１０^９［Ωｃｍ］未満の体積固有抵抗のトナーから構成されるトナー像を像担持体に担持させる像担持工程と、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工程とを実施して該記録体上に画像を形成する画像形成方法において、上記転写工程にて、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た後、該記録体上のトナー像を上記転写工程よりも高い温度で加熱して該記録体に定着せしめる定着工程を実施することを特徴とするものである。
【００１１】
これらの発明においては、１×１０^９［Ωｃｍ］未満の体積固有抵抗を発揮する低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しながら、低抵抗のトナーからなるトナー像の良好な転写を実現することができる。しかも、加熱による転写工程とは別に加熱による定着工程を設け、該転写工程による加熱温度を該定着工程よりも低くしている。かかる構成においては、転写工程ではトナー像を加熱転写するだけに留め、その後に、転写工程よりも加熱を行う定着工程を実施してトナー像を記録体に確実に定着せしめることが可能となる。よって、転写工程で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、転写工程におけ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、転写定着ユニット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。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、図２に示すように、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。この現像スリーブ３ａは、アース接続されており、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。現像スリーブ３ａの内部には、マグネットローラ３ｂがスリーブに連れ回らないように固定されている。このマグネットローラ３ｂは、その周面方向に並ぶ複数の磁極を有している。現像スリーブ３ａの側方は、１×１０^９［Ωｃｍ］未満の体積固有抵抗を発揮する低抵抗の磁性トナー（以下、単に磁性トナーという）が収容されるトナー収容部３ｃになっている。トナー収容部３ｃ内の図示しない磁性トナーは、図示しない駆動手段によって回転駆動される攪拌部材３ｄによって攪拌されながら、マグネットローラ３ｂの磁力によって現像スリーブ３ａ表面に担持される。そして、現像スリーブ３ａ上に０．５〜３．０［ｍｍ］の磁気ブラシを形成して、感光体１との対向位置（以下、現像位置という）に搬送され、感光体１表面に摺擦する。このとき、感光体１上の静電潜像に接触すると、その電荷の影響によって誘導電荷を発生させ、静電潜像の電荷量に相当するトナー量が静電潜像に静電的に付着する。この付着により、感光体１上の静電潜像がトナー像に現像される。現像されたトナー像は、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。このように、現像器３は、低抵抗の磁性トナーを用いることで、静電潜像に対してその電荷量に相当する量の磁性トナーを付着させるので、ハーフトーンを良好に再現した高画質のトナー像を形成することができる。また、現像時にいわゆるエッジ効果を引き起こすことが無く、静電潜像を忠実にその大きさで再現することができる。但し、低抵抗であるが故に、電荷を保持する能力に劣るため、静電的な転写が困難である。これに対し、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は、一般に磁性材料を含んでいないため、磁性キャリアと混合された二成分現像剤の形で使用される。そして、現像スリーブ上で二成分磁気ブラシを形成するのであるが、電界の影響でエッジ効果を引き起こす。静電潜像だけでなく、その周囲も現像して文字や線を太くしてしまう現象である。また、磁性キャリアを現像済みのトナー像に摺擦させて、画像かすれといった画像劣化を引き起こしてしまうこともある。但し、電荷を保持する能力に優れているため、静電的な転写が容易である。
【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】
先に示した図１において、転写定着ユニット４は、紙搬送ベルト４１、押圧ローラ４２、裏加熱ローラ４３、表加熱ローラ４４、ベルトクリーニング装置４６、冷却ファン４７、温度検知手段４８などを備えている。ループ状の紙搬送ベルト４１は、押圧ローラ４２と裏加熱ローラ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押圧ローラ４２によって無端移動せしめられる。この押圧ローラ４２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。感光体１上で現像された上述のトナー像は、感光体の回転に伴ってこの転写ニップまで搬送されてくる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。この転写ニップでは、後述する理由によって紙搬送ベルト４１が熱を帯びている。転写紙Ｐに密着せしめられたトナー像は、所定の圧力で加圧されながら、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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４６によってクリーニングされる。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
上記転写定着ユニット４において、紙搬送ベルト４１の裏面に当接しながら回転する裏加熱ローラ４３には、ベルトを介して表加熱ローラ４４が当接している。これら裏加熱ローラ４３、表加熱ローラ４４は、それぞれ内部にハロゲンランプ等の発熱手段を有しており、両者によって定着手段たる定着部４５が構成されている。
【００２４】
表加熱ローラ４４は、外径φ５０［ｍｍ］の芯金表面に、４２［Ｈｓ］程度のアスカーＣ硬度を発揮するシリコンゴム等からなる弾性層が４００［μｍ］の厚みで被覆されている。更に、この弾性層の上に、トナーの粘性による付着を抑える目的で、フッ素樹脂等の離型性の良好な材料からなる離型促進層が被覆されている。弾性層の厚みは、熱伝達効率の観点などから１００〜５００［μｍ］程度が好ましい。また、離型促進層は、ＰＦＡチューブ等からなり、その厚みは機械的劣化の観点などから１０〜５０［μｍ］程度が好ましい。表加熱ローラ４４の近傍には、図示しない表面温度検知手段が配設されており、これによる表加熱ローラ４４表面温度の検知結果が、図示しない定着温度制御部に送られる。この定着温度制御部は、表面温度検知手段から送られてくる検知結果に基づいて表加熱ローラ４４内部の発熱手段への電源供給をＯＮ／ＯＦＦすることで、表加熱ローラ４４の表面温度を約１６５［℃］に保つ。
【００２５】
裏加熱ローラ４３は、外径φ３８［ｍｍ］の芯金表面にオフセット防止層が被覆されている。このオフセット防止層は、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）などの物質付着性に極めて劣る材料から構成されている。裏加熱ローラ４３の芯金にもシリコンゴム等からなる弾性層を設けも良いが、本実施形態ではベルト温度の安定性を加味して設けていない。
【００２６】
定着手段たる定着部４５においては、表加熱ローラ４４と裏加熱ローラ４３とが紙搬送ベルト４１を挟み込みながら、互いに９．３［Ｎ／ｃｍ^２］の面圧で当接し、ローラ周面方向に約１０［ｍｍ］の長さの定着ニップを形成している。上述の転写ニップでトナー像が加熱転写された転写紙Ｐは、紙搬送ベルト４１の無端移動に伴ってこの定着ニップに進入する。そして、圧力を受けながら加圧されることで、その表面のトナー像が軟化せしめられて定着される。このとき、表加熱ローラ４４が上述の弾性層を有しているため、トナー像と転写紙Ｐ表面との接点がより確実に密着せしめられて、定着ムラ、ミクロな濃度ムラ、光沢の不均一化などが抑えられ、高品質の定着画像が得られる。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。
【００２７】
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、定着部４５内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、定着部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。
【００２８】
紙搬送ベルト４１は、その無端移動に伴って定着部４５の定着ニップを通過した後、ベルトクリーニング装置４６との対向位置、冷却ファン４７との対向位置、温度検知手段４８との対向位置、上記転写ニップを順次通過する。温度検知検知手段４８は、転写ニップに進入する直前の紙搬送ベルト４１の表面温度を検知して、その結果を図示しない転写温度制御部に送る。転写温度制御部は、温度検知手段４８から送られてくる検知結果に基づいて冷却ファン４７をＯＮ／ＯＦＦ制御する。この制御により、定着ニップで十分に加熱された紙搬送ベルト４１が冷却ファン４７からの送風を受けて所定の温度まで冷却された後、転写ニップに進入する。よって、転写ニップにおける加熱温度は、定着ニップにおける加熱温度よりも低く制御される。
【００２９】
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、従来の加熱転写同時定着方式とは異なり、完全に軟化させずに半軟化状態に留める。その代わりに、トナー像の転写紙Ｐへの定着については、定着部４５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】
転写ニップにおけるトナー像の加熱については、定着部４５で加熱された紙搬送ベルト４１の余熱を利用している。但し、定着ニップから転写ニップまで移動する間の紙搬送ベルト４１の自然放熱だけでは、十分な冷却が得られずにトナー像を軟化させてしまうため、ベルト表面温度検知に基づいた冷却ファン４７の制御を行っているのである。かかる構成では、加熱転写のための専用の加熱源を設けることなく、転写用の加熱と定着用の加熱とを行うことができる。
【００３１】
温度検知手段４８によるベルト温度検知位置については、できるだけ転写ニップに近づけた方がニップにおけるベルト温度を正確に検知させることができる。しかし、本実施形態では、転写ニップの近傍にレジストローラ対１０６が位置しているため、これよりもベルト移動方向下流側に設けてある。このような配設では、検知位置におけるベルト温度と、転写ニップにおけるベルト温度とに若干の誤差が生ずるが、本実施形態ではこの誤差を加味した温度制御を行わせるように上記転写温度制御部を構成している。具体的には、転写ニップにおけるベルト温度を約７０［℃］に保つように、検知位置におけるベルト温度を７０［℃］よりも若干高めにするのである。また、裏加熱ローラ４３、表加熱ローラ４４の発熱手段に対する電源供給については、紙搬送ベルト４１の無端移動が停止しているときには強制的に停止させるようにしている。更に、無端移動の停止直前には、まず上記発熱手段に対する電源供給を停止させ、温度検知手段４８によって所定温度以下のベルト温度が検知されるまで、紙搬送ベルト４１の無端移動を継続させるようにした。このとき、冷却ファン４７も同時に駆動させることで、ベルト冷却時間の短縮化を図っている。一方、複写命令が行われた場合には、まず、紙搬送ベルト４１の無端移動を開始させるとともに、上記発熱手段に対する電源供給をＯＮさせ、表加熱ローラ４４の表面温度が所定の定着温度に達するまでそのままの状態を維持させる。そして、定着温度に達すると、そのとき転写ニップに挟まれていたベルト部分が温度検知手段４８による検知位置にさしかかるまで更に待機させた後、温度検知手段４８の検知結果に基づく冷却ファン４７の制御を開始させる。次に、温度検知手段４８による検知結果が所望の温度（約７０℃）になってから、画像形成動作を開始させるようにした。このような制御により、転写ニップを所望の温度にしてから画像形成動作を開始させることができる。
【００３２】
転写ニップを形成する押圧ローラ４２は、アルミニウムや金属等からなる金属シリンダの表面に、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。このような押圧ローラ４２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（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。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】
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。
【００３４】
上記温度検知手段４８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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
図１では、ベルト方式の加熱を行う転写定着ユニット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転写手段として採用してもよい。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部４５まで搬送することができるというメリットがある。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、円柱状に加圧成形されたトナーを１［ｇ］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。
【００４４】
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］
【００４５】
また、トナー粉末としては、ゆるみ見掛け密度が０．３０［ｇ／ｃｃ］以上であるものを用いることが望ましい。０．３０［ｇ／ｃｃ］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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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添加してもよい。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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
【００５３】
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
【００５４】
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
【００５５】
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。
【００５６】
そこで、本発明者らは、現像剤Ａ〜現像剤Ｉという９種類のトナーを作成し、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Ｉという９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
・マグネタイト微粒子：５０重量部
・カーボンブラック：３重量部
（ケチェンブラックインターナショナル社製のケチェンブラックＥＣ）
・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］
・カーボンブラックを５重量部に変えた他は、組成Ａと同様
［組成Ｃ］
・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）
・マグネタイト微粒子：５０重量部
・カーボンブラック：３重量部
・電荷制御剤：１重量部
［組成Ｄ］
・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
・マグネタイト微粒子：５０重量部
・カーボンブラック：３重量部
・荷電制御剤：１量部
［組成Ｅ］
・ポリエステル樹脂：８９重量部
（重量平均分子量：２８００００、Ｔｇ：６１℃）
・マグネタイト微粒子：５０重量部
・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：３重量部
・荷電制御剤：１量部
［組成Ｆ］
・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℃）
・マグネタイト微粒子：５０重量部
・カルナウバワックス：４重量部
・カーボンブラック：３重量部
・荷電制御剤：１量部
［組成Ｇ］
・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
・マグネタイト微粒子：５０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：３重量部
・荷電制御剤：１量部
［組成Ｈ］
・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℃）
・マグネタイト微粒子：５０重量部
・カルナウバワックス：５重量部
・カーボンブラック：３重量部
・荷電制御剤：１量部
［組成Ｉ］
・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℃）
・マグネタイト微粒子：５０重量部
・カルナウバワックス：５重量部
・カーボンブラック：３重量部
・荷電制御剤：１量部
【００５７】
これら組成Ａ〜Ｉ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〜Ｉを得た。なお、トナーＩついては、シリカとともに、ステアリン酸亜鉛微粉末０．２重量％も混合した。また、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。
【表１】

【００５８】
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２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２】

【００５９】
各トナーの性状は次の表３に示す通りであった。
【表３】

【００６０】
画像の出力については、株式会社リコー社製のｉｍａｇｉｏＭＦ５５７０（商品名）を改造して図１に示したような試作機を製造し、これに上述のトナーＡ〜Ｉ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、定着部４５による定着温度については１６５［℃］に設定した。また、転写ニップにおけるベルト温度（加熱転写温度）については７０［℃］に設定した。更に、使用するトナーの種類によって感光体１に対するシリカやステアリン酸亜鉛微粉末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。各試験におけるトナーの種類と、感光体摩擦係数との関係は、次の表４に示す通りである。
【表４】

【００６１】
次に、本発明者らは、表４に示した試験Ａ〜Ｇによって得られる画像について、粒状度を評価してみた。具体的には、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。
【００６２】
粒状度の評価結果を次の表５に示す。
【表５】

【００６３】
表５に示すように、試験Ａ〜Ｉ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〜Ｉでは、加熱転写温度（転写ニップでのベルト温度）を７０［℃］に設定しており、表３に示した軟化温度Ｔｍ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画像品質が向上したものと考えられる。この結果から、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。
【００６４】
なお、表５において、試験Ｉでは粒状度０．２４という最も優れた画質が得られている。外添剤として、シリカの他にステアリン酸亜鉛微粉末もトナーに加えて、感光体１とトナーとの摩擦係数を０．７以下である０．５まで低めたことにより、感光体１へのオフセットを更に確実に抑えたためと考えられる。これに対し、他の試験では何れも摩擦係数が０．７を上回っている。よって、摩擦係数については、やはり０．７以下に抑えた方が良いと言える。なお、ステアリン酸亜鉛微粉末を加えない他はトナーＩと同様の処方のトナーＩ’を用意して、画像を出力したところ、摩擦係数が０．７を上回って粒状度が悪化した。一方、図１に示したように、ステアリン酸亜鉛塊１０ａと、これを削り取りながら感光体１に塗布するブラシ１０ｂとをドラムクリーニング装置１０に設け、摩擦係数を０．５まで下げみた。すると、トナーＩ’を用いても、試験Ｉと同様の粒状度を実現することができた。
【００６５】
以上、本実施形態に係る複写機によれば、感光体１として有機感光体を用いることにより、安価で環境に安定な有機感光体を用い、一様に安定帯電し、潜像を形成することができる。また、現像では１×１０^９Ωｃｍ未満の磁性低抵抗トナーを用い、静電誘導で現像することで、潜像に忠実な良質のトナー像を感光体上に顕像化できる。
また、転写手段たる転写定着ユニット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、トナーとして、分散度（重量平均粒径／個数平均粒径）が１．３以下であるものを用いれば、転写ニップにて個々のトナー粒子に圧を均一に加えて転写性のバラツキを抑えることができる。
また、トナーとして、平均円形度が０．９０以上であるものを用いれば、個々のトナー粒子の不定形さからトナー集合性を不均一にして加熱転写性を悪化させるという事態を抑えることができる。
また、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、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。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１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ながら、低抵抗トナーからなるトナー像の良好な転写を実現し、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。
【図２】同複写機の現像装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１　　　　　　　　感光体（像担持体）
２　　　　　　　　帯電器
３　　　　　　　　現像器
４　　　　　　　　転写定着ユニット（転写手段、定着手段）
４１　　　　　　　紙搬送ベルト
４２　　　　　　　押圧ローラ
４３　　　　　　　裏加熱ローラ
４４　　　　　　　表加熱ローラ
４５　　　　　　　定着部（定着手段）
４６　　　　　　　ベルトクリーニング装置
４７　　　　　　　冷却ファン
４８　　　　　　　温度検知手段
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 and an image forming method for transferring a toner image carried on a surface of an image carrier to a recording body while heating the toner image. It is.
[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, 1 × 10⁹2. Description of the Related Art An image forming apparatus using a low-resistance device exhibiting a volume resistivity of less than [Ωcm] is known. In such an image forming apparatus, high-quality development that reproduces a density gradient corresponding to the charge of the electrostatic latent image can be realized by generating an induced charge in the toner by the charge at the time of contact with the electrostatic latent image. . However, since it is difficult to retain the charge with respect to the low-resistance toner, it is extremely difficult to transfer the toner image on the latent image carrier by the electrostatic transfer method.
[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]
The following is known as an image forming apparatus capable of favorably transferring a toner image composed of the above-described low-resistance toner while suppressing image deterioration due to such transfer dust. That is, those described in JP-A-55-87156, JP-A-6-175512, JP-A-5-107796, and JP-A-6-230599.
[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, it is possible to satisfactorily transfer a toner image made of low-resistance toner while avoiding image deterioration due to transfer dust. 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. Even in these image forming apparatuses, since the transfer is performed without using the transfer electric field, it is possible to satisfactorily transfer a toner image made of a low-resistance toner while avoiding image deterioration due to transfer dust. 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]
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 and an image forming method using a low-resistance toner. . That is, good transfer of a toner image is realized while avoiding image deterioration due to transfer dust without using 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 container that stores a toner having a volume resistivity of 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 being heated 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 of the first aspect, the image carrier is an organic photoreceptor.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first or second aspect, as the transfer unit, the toner image is 2 to 10 [N / cm].²] That gives the pressing force of [1].
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second or third aspect, the transfer unit heats the toner image at a temperature lower than a softening temperature of the toner stored in the toner storage unit. It is characterized by using a thing.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, third, or fourth aspect, the toner has a degree of dispersion (weight average particle diameter / number average particle diameter) of 1.3 or less. Is stored in the toner storage section.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, third, fourth, or fifth aspect, the toner having an average circularity of 0.90 or more is accommodated in the toner accommodating portion. It is characterized by having.
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 toner having a glass transition temperature of 50 to 65 ° C. is contained in the toner. It is characterized by being housed in a unit.
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the seventh aspect, the toner having a softening temperature of 90 to 110 ° C. is accommodated in the toner accommodating portion. It is.
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, or eighth aspect, wherein the image carrier has a surface friction coefficient of 0.70 or less. Or a lubricant applying means for applying a lubricant to the image carrier.
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, or ninth aspect, a base layer and a metal oxide laminated thereon are used as the image carrier. And a protective layer containing the protective layer.
The invention of claim 11 provides 1 × 10⁹An image carrying step of carrying a toner image composed of a toner having a volume resistivity of less than [Ωcm] on an image carrier, and a transferring step of transferring the toner image on the image carrier to a recording medium while heating the toner image. In the image forming method for forming an image on the recording medium, in the transfer step, the toner image is transferred to the recording medium while applying pressure and heating without using the electrostatic transfer method, A fixing step of heating the upper toner image at a temperature higher than that of the transfer step to fix the toner image on the recording medium is performed.
[0011]
In these inventions, 1 × 10⁹A toner image made of a low-resistance toner exhibiting a volume resistivity of less than [Ωcm] is carried on the 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, good transfer of a toner image composed of low-resistance toner can be realized while avoiding image deterioration due to transfer dust without using capsule toner. In addition, a fixing step by heating is provided separately from the transferring step by heating, and the heating temperature in the transferring step is lower than that in the fixing step. In such a configuration, in the transfer step, only the toner image is transferred by heating, and thereafter, a fixing step in which heating is performed more than in the transfer step is performed, so that the toner image can be reliably fixed to the recording medium. Therefore, the heating temperature in the transfer step can be kept lower than in the conventional heat transfer simultaneous fixing method in which the transfer step and the fixing step are performed in the transfer step. 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 and fixing unit 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. 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]
As shown in FIG. 2, 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 photoreceptor 1. The developing sleeve 3a is grounded, and is rotated counterclockwise in the figure by driving means (not shown). Inside the developing sleeve 3a, a magnet roller 3b is fixed so as not to rotate along with the sleeve. The magnet roller 3b has a plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction. The side of the developing sleeve 3a is 1 × 10⁹The toner container 3c stores a low-resistance magnetic toner (hereinafter, simply referred to as a magnetic toner) that exhibits a volume resistivity of less than [Ωcm]. The magnetic toner (not shown) in the toner storage section 3c is carried on the surface of the developing sleeve 3a by the magnetic force of the magnet roller 3b while being agitated by the agitating member 3d rotated by a driving means (not shown). Then, a magnetic brush of 0.5 to 3.0 [mm] is formed on the developing sleeve 3a, and is conveyed to a position facing the photoconductor 1 (hereinafter referred to as a developing position), and rubs on the surface of the photoconductor 1 I do. At this time, when it comes into contact with the electrostatic latent image on the photoreceptor 1, an induced charge is generated by the influence of the charge, and a toner amount corresponding to the charge amount of the electrostatic latent image is electrostatically attached to the electrostatic latent image. I do. Due to this attachment, the electrostatic latent image on the photoconductor 1 is developed into a toner image. The developed toner image is transferred onto a transfer sheet P as a recording body at a transfer nip described later. As described above, since the developing device 3 uses the magnetic toner of low resistance to attach the magnetic toner in an amount corresponding to the charge amount to the electrostatic latent image, the high image quality that reproduces the halftone well is provided. Can be formed. Further, the electrostatic latent image can be faithfully reproduced at the size without causing the so-called edge effect at the time of development. However, since the resistance is low, the ability to hold the charge is inferior, so that the electrostatic transfer is difficult. In contrast, 1 × 10⁹A high-resistance toner exhibiting a volume resistivity of [Ωcm] or more generally contains no magnetic material, and is used in the form of a two-component developer mixed with a magnetic carrier. Then, a two-component magnetic brush is formed on the developing sleeve, and an edge effect is caused by the influence of the electric field. This is a phenomenon in which not only the electrostatic latent image but also its surroundings are developed to make characters and lines thicker. Further, the magnetic carrier may be rubbed against the developed toner image to cause image deterioration such as blurred image. However, since it has excellent ability to hold electric charges, electrostatic transfer is easy.
[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]
In FIG. 1 described above, the transfer and fixing unit 4 includes a paper transport belt 41, a pressing roller 42, a back heating roller 43, a front heating roller 44, a belt cleaning device 46, a cooling fan 47, a temperature detecting unit 48, and the like. I have. While being looped by the pressing roller 42 and the back heating roller 43, the loop-shaped paper conveying belt 41 is endlessly moved by the pressing roller 42, which is driven to rotate counterclockwise in the figure by a driving unit (not shown). The pressing roller 42 abuts on the photoconductor 1 with a predetermined pressure via the paper transport belt 41 to form a transfer nip. The above-described toner image developed on the photoconductor 1 is conveyed to the transfer nip as the photoconductor rotates.
[0018]
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.
[0019]
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 paper transport belt 41 is heated for a reason described later. The toner image brought into close contact with the transfer paper P is heated via the transfer paper P by the paper transport belt 41 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.
[0020]
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.
[0021]
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 46.
[0022]
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.
[0023]
Next, a characteristic configuration of the copying machine according to the present embodiment will be described.
In the transfer fixing unit 4, a front heating roller 44 is in contact with the back heating roller 43 that rotates while abutting on the back surface of the paper transport belt 41 via a belt. Each of the back heating roller 43 and the front heating roller 44 has a heat generating means such as a halogen lamp therein, and a fixing unit 45 serving as a fixing means is constituted by the both.
[0024]
The front heating roller 44 has a 400 [μm] -thick elastic layer made of silicon rubber or the like exhibiting Asker C hardness of about 42 [Hs] on the surface of a core metal having an outer diameter of 50 [mm]. Further, a release-promoting layer made of a material having good releasability such as a fluororesin is coated on the elastic layer for the purpose of suppressing adhesion due to toner viscosity. The thickness of the elastic layer is preferably about 100 to 500 [μm] from the viewpoint of heat transfer efficiency and the like. The release promoting layer is made of a PFA tube or the like, and the thickness thereof is preferably about 10 to 50 [μm] from the viewpoint of mechanical deterioration and the like. In the vicinity of the front heating roller 44, a surface temperature detecting unit (not shown) is provided, and a detection result of the surface temperature of the front heating roller 44 is sent to a fixing temperature control unit (not shown). The fixing temperature controller turns on / off the power supply to the heat generating means inside the front heating roller 44 based on the detection result sent from the surface temperature detecting means, thereby reducing the surface temperature of the front heating roller 44 to about. Keep at 165 [° C].
[0025]
The back heating roller 43 has a core metal surface having an outer diameter of φ38 [mm] covered with an offset prevention layer. The anti-offset layer is made of a material having extremely poor substance adhesion, such as tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether (PFA) and polytetrafluoroethylene (PTFE). An elastic layer made of silicon rubber or the like may be provided on the core metal of the back heating roller 43, but is not provided in consideration of the stability of the belt temperature in this embodiment.
[0026]
In the fixing unit 45 serving as a fixing unit, the front heating roller 44 and the back heating roller 43 sandwich the paper conveyance belt 41 and are 9.3 [N / cm] with each other.²] To form a fixing nip having a length of about 10 [mm] in the roller circumferential direction. The transfer paper P on which the toner image has been heated and transferred in the transfer nip enters the fixing nip with the endless movement of the paper transport belt 41. Then, the toner image on the surface is softened and fixed by being pressed while receiving the pressure. At this time, since the front heating roller 44 has the above-described elastic layer, the contact point between the toner image and the surface of the transfer paper P is more securely brought into close contact, and fixing unevenness, micro-density unevenness, and uneven gloss are caused. And a high quality fixed image can be obtained. 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.
[0027]
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 in the fixing unit 45 can be suppressed. The front surface side (loop outer peripheral surface side) of the belt base material is coated with a fluororesin layer. This 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 fixing unit 45.
[0028]
After passing through the fixing nip of the fixing unit 45 along with the endless movement of the paper conveying belt 41, the paper conveying belt 41 is opposed to the belt cleaning device 46, opposed to the cooling fan 47, opposed to the temperature detecting means 48, and Passes sequentially through the transfer nip. The temperature detection detecting means 48 detects the surface temperature of the paper transport belt 41 immediately before entering the transfer nip, and sends the result to a transfer temperature control unit (not shown). The transfer temperature controller controls ON / OFF of the cooling fan 47 based on the detection result sent from the temperature detecting means 48. According to this control, the paper transport belt 41 sufficiently heated in the fixing nip is cooled to a predetermined temperature by receiving air from the cooling fan 47, and then enters the transfer nip. Therefore, the heating temperature in the transfer nip is controlled to be lower than the heating temperature in the fixing nip.
[0029]
In the copying machine according to the present embodiment, although the toner image is heated by the transfer nip, unlike the conventional heat transfer simultaneous fixing method, the toner image is kept in a semi-softened state without being completely softened. Instead, the fixing of the toner image onto the transfer paper P is performed separately by the fixing unit 45. 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]
Regarding the heating of the toner image in the transfer nip, the residual heat of the paper transport belt 41 heated in the fixing unit 45 is used. However, the natural heat radiation of the paper transport belt 41 during the movement from the fixing nip to the transfer nip alone does not provide sufficient cooling and softens the toner image, so that the cooling fan 47 based on the belt surface temperature detection is used. It is controlling. In such a configuration, the heating for transfer and the heating for fixing can be performed without providing a dedicated heating source for heat transfer.
[0031]
As for the belt temperature detection position by the temperature detection means 48, the belt temperature at the nip can be accurately detected when the belt temperature is as close to the transfer nip as possible. However, in this embodiment, since the registration roller pair 106 is located near the transfer nip, the registration roller pair 106 is provided on the downstream side in the belt moving direction. In such an arrangement, a slight error occurs between the belt temperature at the detection position and the belt temperature at the transfer nip. In the present embodiment, the transfer temperature control unit is configured to perform the temperature control in consideration of the error. Make up. Specifically, the belt temperature at the detection position is set slightly higher than 70 [° C.] so that the belt temperature at the transfer nip is maintained at about 70 [° C.]. The power supply to the heat generating means of the back heating roller 43 and the front heating roller 44 is forcibly stopped when the endless movement of the paper transport belt 41 is stopped. Further, immediately before stopping the endless movement, the power supply to the heating means is first stopped, and the endless movement of the paper transport belt 41 is continued until the temperature detecting means 48 detects a belt temperature equal to or lower than a predetermined temperature. did. At this time, by simultaneously driving the cooling fan 47, the belt cooling time is reduced. On the other hand, when the copy command is issued, first, the endless movement of the paper transport belt 41 is started, and the power supply to the heating means is turned on, so that the surface temperature of the front heating roller 44 reaches a predetermined fixing temperature. Until then, keep it as it is. Then, when the temperature reaches the fixing temperature, the belt is further waited until the belt portion sandwiched by the transfer nip reaches the detection position by the temperature detection unit 48, and then the cooling fan 47 is controlled based on the detection result of the temperature detection unit 48. To start. Next, the image forming operation is started after the temperature detected by the temperature detecting means 48 reaches a desired temperature (about 70 ° C.). By such control, the image forming operation can be started after the transfer nip is set at a desired temperature.
[0032]
The pressing roller 42 forming the transfer nip has a surface of a metal cylinder made of aluminum, metal, or the like covered with a silicon rubber layer having a thickness of 3 [mm], and has an Asker C hardness of 60 [Hs] on the surface. Has been adjusted. 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 pressing roller 42 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. If the nip surface pressure (transfer nip pressure) is set to a considerably high value, 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. 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]
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.
[0034]
The temperature detecting means 48 sends a detection result signal of the surface temperature of the fixing heat roller 71 to a fixing temperature control means (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].
[0035]
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.
[0036]
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.
[0037]
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.
[0038]
FIG. 1 shows an example of the transfer and fixing unit 4 that performs heating in a belt system, but a roller system in which a heated transfer roller directly contacts the photoconductor 1 may be used as the transfer unit. 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 unit 45 which is relatively far from the nip by moving the belt, as shown in the figure. is there.
[0039]
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.
[0040]
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 diameter and the number average particle diameter of the toner are measured under the condition of an aperture diameter of 100 [μm] using 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.
[0041]
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.
[0042]
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.
[0043]
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 a columnar pressure-formed toner is filled in a nozzle of φ1.0 [mm] × 1.0 [mm] in length, and the flow tester CFT-500C manufactured by Shimadzu Corporation is used. , Extrusion pressure: 1.9612 [MPa], and heating rate: 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.
[0044]
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]
[0045]
Further, it is desirable to use a toner powder having a loose apparent density of 0.30 [g / cc] or more. If the density is less than 0.30 [g / cc], the thickness of the toner image on the photoreceptor 1 becomes non-uniform due to its cohesive strength, so that the transferability in the primary fixing is deteriorated. The loose apparent density of the toner powder is measured using a powder tester (PTN type, manufactured by Hosokawa Micron Corporation).
[0046]
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.
[0047]
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.
[0048]
Further, an external additive composed of inorganic fine particles conventionally used may be added to the toner powder. 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.
[0049]
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.
[0050]
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.
[0051]
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.
[0052]
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
[0053]
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
[0054]
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
[0055]
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.
[0056]
Therefore, the present inventors have created nine types of toners, that is, developer A to developer I, and actually output an image using these. Specifically, first, nine types of toner compositions of Composition A to Composition I listed below 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
-Magnetite fine particles: 50 parts by weight
・ Carbon black: 3 parts by weight
(Ketjen Black EC manufactured by Ketjen Black International)
・ Charge control agent
(Spilon Black TR-H manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd .; the same applies hereinafter): 1 part by weight
[Composition B]
・ Same as composition A except that carbon black was changed to 5 parts by weight
[Composition C]
・ 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)
-Magnetite fine particles: 50 parts by weight
・ Carbon black: 3 parts by weight
.Charge control agent: 1 part by weight
[Composition D]
-Styrene-n-butyl acrylate copolymer: 88 parts by weight
(Weight average molecular weight: 55000, Tg: 52 ° C)
・ Rice wax: 5 parts by weight
-Magnetite fine particles: 50 parts by weight
・ Carbon black: 3 parts by weight
・ Charge control agent: 1 part by weight
[Composition E]
・ Polyester resin: 89 parts by weight
(Weight average molecular weight: 280000, Tg: 61 ° C)
-Magnetite fine particles: 50 parts by weight
・ Carnauba wax (average particle size: 300 μm): 5 parts by weight
・ Carbon black: 3 parts by weight
・ Charge control agent: 1 part by weight
[Composition F]
・ 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)
-Magnetite fine particles: 50 parts by weight
・ Carnauba wax: 4 parts by weight
・ Carbon black: 3 parts by weight
・ Charge control agent: 1 part by weight
[Composition G]
・ Polyester resin: 50 parts by weight
(Weight average molecular weight: 310,000, Tg: 68 ° C)
・ Styrene-n-butyl acrylate copolymer: 47 parts by weight
-Magnetite fine particles: 50 parts by weight
(Weight average molecular weight: 85000, Tg: 60 ° C)
・ Carnauba wax: 5 parts by weight
・ Carbon black: 3 parts by weight
・ Charge control agent: 1 part by weight
[Composition H]
・ 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)
-Magnetite fine particles: 50 parts by weight
・ Carnauba wax: 5 parts by weight
・ Carbon black: 3 parts by weight
・ Charge control agent: 1 part by weight
[Composition I]
・ 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)
-Magnetite fine particles: 50 parts by weight
・ Carnauba wax: 5 parts by weight
・ Carbon black: 3 parts by weight
・ Charge control agent: 1 part by weight
[0057]
These compositions A to I were 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 an amount Mt of silica (量 R-972 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) to obtain toners A to I. The toner I was mixed with 0.2% by weight of fine zinc stearate powder together with silica. The composition, kneading temperature Tt, weight average diameter φt, and silica mixing amount Mt of each toner are as shown in Table 1 below.
[Table 1]

[0058]
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 2 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 2]

[0059]
The properties of each toner were as shown in Table 3 below.
[Table 3]

[0060]
The image output was performed by modifying the imager MF5570 (trade name) manufactured by Ricoh Co., Ltd. to produce a prototype as shown in FIG. 1, and setting the above toners A to I 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 unit 45 was set to 165 [° C.]. Further, the belt temperature (heat transfer temperature) at the transfer nip was set to 70 [° C.]. Further, since the amount of silica or zinc stearate fine powder adhering to the photoconductor 1 varies depending on the type of toner used, the friction coefficient of the photoconductor 1 was measured for each test. The relationship between the type of toner and the friction coefficient of the photosensitive member in each test is as shown in Table 4 below.
[Table 4]

[0061]
Next, the present inventors evaluated the granularity of the images obtained by the tests A to G shown in Table 4. Specifically, 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.
[0062]
The evaluation results of the granularity are shown in Table 5 below.
[Table 5]

[0063]
As shown in Table 5, in Tests A to I, image quality (granularity) equal to or better than that of the conventional heat transfer simultaneous fixing method was obtained. The reason why image quality better than that of the related art is 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 I, the heating transfer temperature (the belt temperature at the transfer nip) was set to 70 ° C., and as can be seen from the comparison with the softening temperature Tm shown in Table 3, all of the toner The transfer nip heats at a temperature lower than the softening temperature Tm. The transfer is performed without completely softening the toner. It is considered that the hot offset was suppressed and the image quality was improved. 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 heat transfer simultaneous fixing method.
[0064]
In Table 5, in Test I, the most excellent image quality with a granularity of 0.24 was obtained. As an external additive, in addition to silica, zinc stearate fine powder was added to the toner, and the friction coefficient between the photoconductor 1 and the toner was reduced to 0.5, which is 0.7 or less. It is considered that the offset was more reliably suppressed. On the other hand, in other tests, the coefficient of friction exceeded 0.7 in all cases. Therefore, it can be said that it is better to keep the friction coefficient to 0.7 or less. An image was output by preparing a toner I 'having the same formulation as that of the toner I except that the fine zinc stearate powder was not added. The friction coefficient exceeded 0.7, and the granularity was deteriorated. On the other hand, as shown in FIG. 1, a drum 10 was provided with a zinc stearate lump 10a and a brush 10b for applying the lump to the photoreceptor 1 while shaving it, and the friction coefficient was reduced to 0.5. As a result, even when the toner I 'was used, the same granularity as in the test I could be realized.
[0065]
As described above, according to the copying machine of the present embodiment, by using an organic photoconductor as the photoconductor 1, it is possible to use an inexpensive and environmentally stable organic photoconductor, uniformly stably charge and form a latent image. Can be. In development, 1 × 10⁹By using a magnetic low-resistance toner of less than Ωcm and developing by electrostatic induction, a high-quality toner image faithful to a latent image can be visualized on a photoconductor.
Further, the transfer and fixing unit 4 serving as a transfer unit has a toner image on the photosensitive member 1 of 2 to 10 [N / cm²The 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.
Further, when a toner having a degree of dispersion (weight average particle diameter / number average particle diameter) of 1.3 or less is used, pressure is uniformly applied to individual toner particles at a transfer nip to reduce transferability variations. Can be suppressed.
Further, when the toner having an average circularity of 0.90 or more is used, it is possible to suppress the situation that the toner transfer property is made nonuniform due to the irregular shape of the individual toner particles and the heat transfer property is deteriorated. .
By using a toner having a glass transition temperature Tg of 50 to 65 [° C.], 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.
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.
[0066]
【The invention's effect】
According to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth and eleventh aspects of the present invention, a low-resistance toner is used while avoiding image deterioration due to transfer dust without using a capsule toner. There is an excellent effect that excellent transfer of the toner image can be realized, and image deterioration due to heat propagation from the transfer means to the image carrier can be reliably suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a copying machine according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a developing device of the copying machine.
[Explanation of symbols]
1. Photoconductor (image carrier)
2 charger
3 developing unit
4 Transfer fixing unit (transfer unit, fixing unit)
41 paper transport belt
42 pressing roller
43mm back heating roller
44 table heating roller
45 ° fixing unit (fixing means)
46 belt cleaning device
47 cooling fan
48 ° temperature detection means
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 less than 1 × 10 ⁹ [Ωcm], 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 image carrier is an organic photoreceptor.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein
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, 2 or 3,
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, or 4,
An image forming apparatus wherein the toner having a degree of dispersion (weight average particle diameter / number average particle diameter) of 1.3 or less is accommodated in the toner accommodating section.

The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, or 5,
An image forming apparatus wherein the toner having an average circularity of 0.90 or more is accommodated in the toner accommodating section.

The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6,
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 7,
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, 4, 5, 6, 7, or 8,
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, 3, 4, 5, 6, 7, 8, or 9,
An image forming apparatus, comprising: an image carrier having a base layer and a protective layer containing a metal oxide laminated thereon.

An image carrying step of carrying a toner image composed of a toner having a volume resistivity of less than 1 × 10 ⁹ [Ωcm] on an image carrier, and transferring the toner image on the image carrier to a recording medium while heating the image. And an image forming method of forming an image on the recording medium by performing the steps
In the transfer step, after the toner image is transferred to the recording body while applying pressure and heating without using the electrostatic transfer method, the toner image on the recording body is heated at a higher temperature than in the transfer step. An image forming method, comprising performing a fixing step of fixing the recording medium.