JP2017072770A - Image forming apparatus - Google Patents

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康裕 堀口
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康裕 堀口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus that can suppress a transfer residual toner and a re-transfer residual toner to improve transfer efficiency.SOLUTION: An image forming apparatus 100 comprises: photoreceptors 2; image forming means 3 and 7 that form electrostatic images on the photoreceptors 2; developing means 4 that supply a toner to the electrostatic images formed on the photoreceptors 2; and a transfer body 8 to which the toner images are electrostatically transferred from the photoreceptors 2. When the relative dielectric constant of the photoreceptors 2 is εdr, the relative dielectric constant of the transfer body 8 is εit, and the relative dielectric constant of the toner is ε, the relationships εdr<ε and εdr<εit are satisfied.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine using an electrophotographic system.

従来、電子写真方式の画像形成装置は、感光体(電子写真感光体)を一様に帯電させた後に露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーで現像することでトナー像を形成し、このトナー像を最終的に紙などの転写材に転写して画像を形成する。このような画像形成装置として、感光体に形成したトナー像を一旦中間転写体に一次転写した後に転写材に二次転写する中間転写方式の画像形成装置がある。また、カラー画像形成装置としては、互いに異なる色のトナー像を形成する画像形成部を独立して有し、各画像形成部で形成したトナー像を中間転写体に重ね合わせるようにして転写するタンデム型のものがある。中間転写体としては、無端状のベルトで構成された中間転写ベルトが広く用いられている。   Conventionally, an electrophotographic image forming apparatus uniformly charges a photosensitive member (electrophotographic photosensitive member) and then exposes it to form an electrostatic latent image, and develops the electrostatic latent image with toner. A toner image is formed, and this toner image is finally transferred to a transfer material such as paper to form an image. As such an image forming apparatus, there is an intermediate transfer type image forming apparatus in which a toner image formed on a photosensitive member is temporarily transferred to an intermediate transfer member and then secondarily transferred to a transfer material. In addition, the color image forming apparatus has an image forming unit that forms toner images of different colors independently, and transfers the toner image formed by each image forming unit so as to be superimposed on the intermediate transfer member. There is a type. As the intermediate transfer member, an intermediate transfer belt composed of an endless belt is widely used.

電子写真方式を用いた画像形成装置においては、転写残や再転写残の抑制が重要である。ここで、「転写残」とは、感光体上に形成されたトナー像のトナーが中間転写ベルト上に一次転写しきれない現象である。この現象の主要因は、電荷の極性が反転したトナーが多いことや、トナーの非静電的付着力が大きいことである。また、一次転写部でトナーの持つ電荷が減衰してしまうことによっても発生してしまう。転写残により感光体上に残留するトナーを「転写残トナー」という。また、「再転写残」とは、前工程の一次転写部で中間転写ベルト上に一次転写されたトナー像のトナーが、後工程の一次転写部で感光体に付着(再転写、逆転写)してしまう現象である。この現象も、転写残の発生と同様の原因で発生する。再転写残により感光体上に残留するトナーを「再転写残トナー」という。   In an image forming apparatus using an electrophotographic system, it is important to suppress transfer residue and retransfer residue. Here, “transfer residue” is a phenomenon in which the toner of the toner image formed on the photoconductor cannot be completely transferred onto the intermediate transfer belt. The main cause of this phenomenon is that there are many toners whose charge polarity is reversed and the non-electrostatic adhesion of the toner is large. It can also occur when the charge of the toner is attenuated at the primary transfer portion. The toner remaining on the photoreceptor due to the transfer residue is referred to as “transfer residual toner”. “Retransfer remaining” means that the toner of the toner image primarily transferred onto the intermediate transfer belt in the primary transfer portion in the previous process adheres to the photoconductor in the primary transfer portion in the subsequent process (retransfer, reverse transfer). This is a phenomenon. This phenomenon also occurs for the same reason as the occurrence of transfer residue. The toner remaining on the photoreceptor due to the retransfer residue is referred to as “retransfer residual toner”.

また、小型化や低コスト化のために、感光体から転写残トナーや再転写残トナーを除去し回収するクリーニングユニットが設けられていないクリーナレス方式がある。この方式においては、感光体を帯電させる帯電部材へのトナーの付着を抑制する観点からも、転写残トナーや再転写残トナーを低減して転写効率を向上させることは特に重要である。帯電部材にトナーが付着すると、感光体の帯電電位の変動、画像の乱れ(画像ゴースト)を引き起こすことがあるからである。   In addition, there is a cleanerless system in which a cleaning unit that removes and collects transfer residual toner and retransfer residual toner from a photoconductor is not provided for downsizing and cost reduction. In this method, it is particularly important to improve the transfer efficiency by reducing the residual transfer toner and the residual retransfer toner from the viewpoint of suppressing the adhesion of the toner to the charging member for charging the photosensitive member. This is because toner adhering to the charging member may cause fluctuations in the charging potential of the photosensitive member and image disturbance (image ghost).

上記課題に対して、異形成分が多い粉砕トナーに代えて懸濁重合法などによる球形トナーを用いることでトナーの付着力を低減することが試みられている。また、トナー粒子(トナー母体)や外添剤として種々の物質を用いることでトナーの帯電性を改良することが試みられている。   In response to the above problems, attempts have been made to reduce the adhesion of toner by using spherical toner by suspension polymerization or the like instead of pulverized toner having a large amount of different formation. In addition, attempts have been made to improve the chargeability of toner by using various substances as toner particles (toner base) and external additives.

特許文献1では、トナーの非静電的付着力を低減させる(表面接触角で定義)ことにより再転写残トナーを低減させることが提案されている。特許文献2では、中間転写ベルトを用いることで転写効率(転写性)を向上させることが提案されている。また、特許文献3では、次のようにして転写効率を向上させることが提案されている。つまり、一次転写部の画像担持体の表面層の誘電率εdr、中間転写体の表面層の誘電率εit、二次転写部の接触転写手段の表面層の誘電率εtrが、εdr≦εit≦εtrの関係式を満たす構成とする。   Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 proposes reducing the retransfer residual toner by reducing the non-electrostatic adhesion force of the toner (defined by the surface contact angle). In Patent Document 2, it is proposed to improve transfer efficiency (transferability) by using an intermediate transfer belt. Patent Document 3 proposes to improve transfer efficiency as follows. That is, the dielectric constant εdr of the surface layer of the image carrier in the primary transfer portion, the dielectric constant εit of the surface layer of the intermediate transfer member, and the dielectric constant εtr of the surface layer of the contact transfer means in the secondary transfer portion are εdr ≦ εit ≦ εtr. It is assumed that the relational expression is satisfied.

特開平9−146334号公報JP-A-9-146334 特開2001−92275号公報JP 2001-92275 A 特開平9−127801号公報JP-A-9-127801

しかしながら、上記従来の方法で転写効率を十分に向上させることは難しかった。   However, it has been difficult to sufficiently improve the transfer efficiency by the conventional method.

本発明者の検討によれば、非静電的付着力の大きさは球形トナーにおいては10nN程度であり、それだけでトナー挙動を左右できるほどの大きさではない。そのため、特許文献1に記載の方法による転写効率の向上には限界がある。   According to the study of the present inventors, the magnitude of the non-electrostatic adhesion force is about 10 nN in the case of the spherical toner, and it is not so large that the toner behavior can be influenced by itself. Therefore, there is a limit to the improvement of transfer efficiency by the method described in Patent Document 1.

また、中間転写ベルトを用いる系においては、直接紙に転写する方式に比較して放電の影響を受けることが少なく、良好な転写効率を得ることができると考えられる。ここで、一般に中間転写ベルトには、ベルトの帯電を防止するために、カーボンブラックなどの抵抗調整剤が含有されている。そのため、例えば電気抵抗値が比較的低い中間転写ベルトを用いた系などでは、一次転写部でトナーの電荷が減衰しやすい。そのため、特許文献2に記載の方法による転写効率の向上には限界がある。   Further, in a system using an intermediate transfer belt, it is considered that it is less affected by electric discharge than a method of transferring directly to paper, and good transfer efficiency can be obtained. Here, the intermediate transfer belt generally contains a resistance adjusting agent such as carbon black in order to prevent the belt from being charged. For this reason, for example, in a system using an intermediate transfer belt having a relatively low electric resistance value, the charge of the toner tends to be attenuated at the primary transfer portion. For this reason, there is a limit to the improvement in transfer efficiency by the method described in Patent Document 2.

また、特許文献3に記載の方法は、単層トナーの転写には一定程度有効であるものと考えられるが、多層トナーの転写においてはその効果に限界がある。   The method described in Patent Document 3 is considered to be effective to some extent for the transfer of a single-layer toner, but its effect is limited in the transfer of a multilayer toner.

したがって、本発明の目的は、転写残や再転写残を抑制して転写効率を向上させることのできる画像形成装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing transfer residue and retransfer residue and improving transfer efficiency.

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、感光体と、前記感光体上に静電像を形成する像形成手段と、前記感光体上に形成された静電像にトナーを供給する現像手段と、前記感光体からトナー像が静電的に転写される転写体と、を有し、前記感光体の比誘電率をεdr、前記転写体の比誘電率をεit、前記トナーの比誘電率をεとしたとき、εdr<ε、及びεdr<εitの関係を満たすことを特徴とする画像形成装置である。   The above object is achieved by the image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention provides a photosensitive member, an image forming unit that forms an electrostatic image on the photosensitive member, a developing unit that supplies toner to the electrostatic image formed on the photosensitive member, and the photosensitive member. A transfer body on which a toner image is electrostatically transferred from the body, and the relative permittivity of the photoconductor is εdr, the relative permittivity of the transfer body is εit, and the relative permittivity of the toner is ε. In this case, the image forming apparatus satisfies the relations of εdr <ε and εdr <εit.

本発明によれば、転写残や再転写残を抑制して転写効率を向上させることができる。   According to the present invention, transfer efficiency can be improved by suppressing transfer residue and retransfer residue.

画像形成装置の概略断面図である。1 is a schematic sectional view of an image forming apparatus. 感光ドラムの層構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the layer structure of a photosensitive drum. 実施例1、比較例1のトナーの誘電率を示すグラフ図である。6 is a graph showing the dielectric constant of toners of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 実施例1、比較例1のトナーの電荷量を示すグラフ図である。6 is a graph showing the charge amount of toners of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 実施例1、比較例1の転写効率を示すグラフ図である。6 is a graph showing transfer efficiency of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. トナーに作用する力を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a force acting on toner. トナーに作用する力を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a force acting on toner. トナーに作用する力を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a force acting on toner. トナーに作用する力を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a force acting on toner. トナーの受ける力のシミュレーション条件及び結果を示す模式図及びグラフ図である。FIG. 6 is a schematic diagram and a graph showing the simulation conditions and results of the force received by the toner. トナーの誘電率とトナーの受ける力との関係を示すグラフ図である。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the dielectric constant of toner and the force received by toner. トナーに作用する力を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a force acting on toner. トナーに作用する力を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a force acting on toner. タッチダウン方式の現像装置の構成示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a touch-down developing device. タッチダウン方式の現像装置を用いた場合の実施例1、比較例1のトナーの電荷量と転写効率との関係を示すグラフ図である。FIG. 6 is a graph showing the relationship between toner charge amount and transfer efficiency in Example 1 and Comparative Example 1 when a touch-down developing device is used. 実施例2−1、2−2のトナーの電荷量を示すグラフ図である。FIG. 6 is a graph showing the charge amounts of toners of Examples 2-1 and 2-2. 実施例2−1、2−2のトナーの誘電率を示すグラフ図である。It is a graph showing the dielectric constant of the toner of Examples 2-1 and 2-2. 実施例2−1、2−2の転写効率を示すグラフ図である。It is a graph which shows the transfer efficiency of Examples 2-1 and 2-2. 第3の実施形態における一次転写部の模式図である。It is a schematic diagram of the primary transfer part in 3rd Embodiment. 複数層の誘電体上の点電荷の受ける力を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the force which the point charge on the dielectric material of several layers receives. 複数層の誘電体の表層の厚さと点電荷の受ける力との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the thickness of the surface layer of a dielectric material of multiple layers, and the force which a point charge receives. 第4の実施形態における一次転写部の模式図である。It is a schematic diagram of the primary transfer part in 4th Embodiment. トナー内の高誘電粒子の分散状態を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a dispersion state of high dielectric particles in toner.

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。   The image forming apparatus according to the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の概略断面図である。本実施形態の画像形成装置は、電子写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な、中間転写方式を採用したタンデム型(インライン方式)のレーザービームプリンターである。
[First Embodiment]
1. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus according to the present embodiment is a tandem type (in-line type) laser beam printer that employs an intermediate transfer method and is capable of forming a full-color image using an electrophotographic method.

画像形成装置100は、複数の画像形成部(画像形成ユニット)として、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の画像を形成する第1、第2、第3、第4の画像形成部1Y、1M、1C、1Kを有する。これらの4つの画像形成部1Y、1M、1C、1Kは、一定の間隔をおいて一列に配置されている。本実施形態では、各画像形成部1Y、1M、1C、1Kの構成及び動作は、後述する現像工程で使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の要素であることを表す符号の末尾のY、M、C、Kは省略して、当該要素について総括的に説明する。   The image forming apparatus 100 forms first, second, and second images that form yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) images as a plurality of image forming units (image forming units), respectively. 3, 4th image formation part 1Y, 1M, 1C, and 1K are included. These four image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K are arranged in a line at regular intervals. In the present embodiment, the configurations and operations of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K are substantially the same except that the color of the toner used in the development process described later is different. Therefore, unless distinction is particularly required, the Y, M, C, and K at the end of the reference numeral indicating any color element will be omitted, and the element will be described generally.

画像形成部1は、像担持体としての回転可能なドラム型の電子写真感光体(感光体)である感光ドラム2を有する。感光ドラム2は、感光体駆動手段としてのドラム駆動モータ(図示せず)により図中矢印R1方向に所定のプロセススピード(周速度)で回転駆動される。本実施形態では、感光ドラム2は、負帯電性の有機感光体(OPC)であり、導電性基体(本実施形態ではアルミニウム製のドラム)上に感光層を有して構成されている(詳しくは後述する)。画像形成部1において、感光ドラム2の周囲には、次の各機器が配置されている。まず、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ3が配置されている。次に、露光手段としての露光装置(レーザースキャナー)7が配置されている。次に、現像手段としての現像装置4が配置されている。各現像装置4Y、4M、4C、4Kには、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーが収納されている。次に、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ5が配置されている。   The image forming unit 1 includes a photosensitive drum 2 which is a rotatable drum type electrophotographic photosensitive member (photosensitive member) as an image carrier. The photosensitive drum 2 is rotationally driven at a predetermined process speed (circumferential speed) in the direction of arrow R1 in the figure by a drum driving motor (not shown) as a photosensitive member driving means. In this embodiment, the photosensitive drum 2 is a negatively charged organic photoreceptor (OPC), and is configured to have a photosensitive layer on a conductive substrate (in this embodiment, an aluminum drum) (in detail). Will be described later). In the image forming unit 1, the following devices are arranged around the photosensitive drum 2. First, a charging roller 3 which is a roller-type charging member as a charging unit is disposed. Next, an exposure device (laser scanner) 7 as an exposure unit is arranged. Next, a developing device 4 as a developing unit is arranged. Each of the developing devices 4Y, 4M, 4C, and 4K stores toner of each color of yellow, cyan, magenta, and black. Next, a primary transfer roller 5 that is a roller-type primary transfer member as a primary transfer means is disposed.

回転する感光ドラム2の表面は、帯電ローラ3によって所定の極性(本実施形態では負極性)の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電処理された感光ドラム2の表面は、露光装置7によって画像情報に応じてレーザー光で走査露光され、感光ドラム2上に静電潜像(静電像)が形成される。感光ドラム2上に形成された静電潜像は、現像装置4によって現像剤としてのトナーを用いて現像(可視化)され、感光ドラム2上にトナー像が形成される。   The surface of the rotating photosensitive drum 2 is uniformly charged by the charging roller 3 to a predetermined potential having a predetermined polarity (negative polarity in this embodiment). The surface of the charged photosensitive drum 2 is scanned and exposed with laser light in accordance with image information by the exposure device 7, and an electrostatic latent image (electrostatic image) is formed on the photosensitive drum 2. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 2 is developed (visualized) with toner as a developer by the developing device 4, and a toner image is formed on the photosensitive drum 2.

本実施形態では、感光ドラム2の帯電ローラ3により帯電処理された後の帯電電位(画像部電位)が−500V、露光装置7により露光された後の電位(非画像部電位)が−100Vとなるように、帯電量、露光量が調整される。また、本実施形態では、プロセススピードは250mm/secである。また、本実施形態では、感光体上に形成された静電像にトナーを供給する現像手段としての現像装置4は、現像剤として非磁性一成分現像剤(トナー)を用いる非磁性一成分方式の現像装置である。現像装置4は、トナーを担持して感光ドラム2との対向部(現像部)に搬送する現像剤担持体として現像ローラを有する。現像時に、現像ローラには、感光ドラム2の帯電極性と同極性(本実施形態では負極性)の直流電圧である現像バイアス(現像バイアス)が印加される。本実施形態では、現像バイアスは−300Vである。また、本実施形態では、画像の主走査方向(感光ドラム2の回転方向に対し略垂直方向)の長さ(画像形成幅)は215mm、ベタ画像部(最高濃度レベル部)の感光ドラム2上のトナー量は0.45mg/cmとなるように設定されている。 In this embodiment, the charging potential (image portion potential) after being charged by the charging roller 3 of the photosensitive drum 2 is −500 V, and the potential (non-image portion potential) after being exposed by the exposure device 7 is −100 V. Thus, the charge amount and the exposure amount are adjusted. In this embodiment, the process speed is 250 mm / sec. In the present embodiment, the developing device 4 as a developing unit that supplies toner to the electrostatic image formed on the photoreceptor is a non-magnetic one-component system that uses a non-magnetic one-component developer (toner) as the developer. Development apparatus. The developing device 4 includes a developing roller as a developer carrying member that carries toner and conveys the toner to a portion (developing portion) facing the photosensitive drum 2. During development, a developing bias (developing bias) that is a DC voltage having the same polarity as the charging polarity of the photosensitive drum 2 (negative polarity in this embodiment) is applied to the developing roller. In the present embodiment, the developing bias is −300V. In this embodiment, the length (image forming width) of the image in the main scanning direction (substantially perpendicular to the rotation direction of the photosensitive drum 2) is 215 mm, and the solid image portion (maximum density level portion) is on the photosensitive drum 2. The toner amount is set to 0.45 mg / cm 2 .

各画像形成部1Y、1M、1C、1Kの各感光ドラム2Y、2M、2C、2Kと対向して、中間転写体としての回転可能な無端状のベルトで構成された中間転写ベルト8が配置されている。中間転写ベルト8は、感光体からトナー像が静電的に転写される転写体の一例である。中間転写ベルト8は、複数の支持ローラ(張架ローラ)としての駆動ローラ81、二次転写対向ローラ82、テンションローラ83に掛け回されて所定の張力で張架されている。中間転写ベルト8は、駆動ローラ81が中間転写体駆動手段としてのベルト駆動モータ(図示せず)により回転駆動されることで図中矢印R2方向に回転(周回移動)する。中間転写ベルト8の内周面側において、各感光ドラム2Y、2M、2C、2Kに対応して、上述の各一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kが配置されている。一次転写ローラ5は、中間転写ベルト8を介して感光ドラム2側に付勢され、感光ドラム2と中間転写ベルト8とが接触する一次転写部(一次転写ニップ)N1を形成する。また、中間転写ベルト8の外周面側において、二次転写対向ローラ82と対向して、二次転写手段としてのローラ型の二次転写部材である二次転写ローラ15が配置されている。二次転写ローラ15は、中間転写ベルト8を介して二次転写対向ローラ82に向けて付勢され、中間転写ベルト8と二次転写ローラ15とが接触する二次転写部(二次転写ニップ)N2を形成する。また、中間転写ベルト8の外周面側において、中間転写ベルト8の回転方向において二次転写部N2の下流側で、二次転写対向ローラ82と対向する位置に、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置84が配置されている。   An intermediate transfer belt 8 composed of a rotatable endless belt serving as an intermediate transfer member is disposed opposite to the photosensitive drums 2Y, 2M, 2C, and 2K of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K. ing. The intermediate transfer belt 8 is an example of a transfer body on which a toner image is electrostatically transferred from a photoreceptor. The intermediate transfer belt 8 is stretched around a driving roller 81, a secondary transfer counter roller 82, and a tension roller 83 as a plurality of support rollers (stretching rollers) and stretched with a predetermined tension. The intermediate transfer belt 8 rotates (circulates) in the direction of the arrow R2 in the drawing when the drive roller 81 is driven to rotate by a belt drive motor (not shown) as an intermediate transfer body drive unit. On the inner peripheral surface side of the intermediate transfer belt 8, the above-described primary transfer rollers 5Y, 5M, 5C, and 5K are arranged corresponding to the photosensitive drums 2Y, 2M, 2C, and 2K. The primary transfer roller 5 is urged toward the photosensitive drum 2 via the intermediate transfer belt 8 to form a primary transfer portion (primary transfer nip) N1 where the photosensitive drum 2 and the intermediate transfer belt 8 are in contact with each other. Further, on the outer peripheral surface side of the intermediate transfer belt 8, a secondary transfer roller 15, which is a roller-type secondary transfer member as a secondary transfer unit, is disposed so as to face the secondary transfer counter roller 82. The secondary transfer roller 15 is urged toward the secondary transfer counter roller 82 via the intermediate transfer belt 8, and a secondary transfer portion (secondary transfer nip) where the intermediate transfer belt 8 and the secondary transfer roller 15 come into contact with each other. ) N2 is formed. Further, on the outer peripheral surface side of the intermediate transfer belt 8, a belt as an intermediate transfer member cleaning unit is provided at a position facing the secondary transfer counter roller 82 on the downstream side of the secondary transfer portion N 2 in the rotation direction of the intermediate transfer belt 8. A cleaning device 84 is arranged.

前述のようにして感光ドラム2上に形成されたトナー像は、一次転写部N1において中間転写ベルト8上に静電的に転写(一次転写)される。このとき、一次転写ローラ5には、一次転写電源(高圧電源回路)51により、現像時のトナーの帯電極性(正規の帯電極性)とは逆極性(本実施形態では負極性)の直流電圧である一次転写バイアス(一次転写電圧)が印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各感光ドラム2Y、2M、2C、2K上に形成された4色のトナー像が各一次転写部N1Y、N1M、N1C、N1Kにおいて中間転写ベルト8上に重ね合わせるようにして順次転写される。本実施例では、一次転写工程後の感光ドラム2の表面に残留したトナー(一次転写残トナー)を、感光ドラム2に当接するブレードではなく現像装置4によって回収するクリーナレス方式を採用する。つまり、感光ドラム2上の一次転写残トナーは、現像装置4の現像ローラと感光ドラム2との間の電位差などによって、感光ドラム2から現像ローラへと転移し、現像装置4に回収される。   The toner image formed on the photosensitive drum 2 as described above is electrostatically transferred (primary transfer) onto the intermediate transfer belt 8 at the primary transfer portion N1. At this time, the primary transfer roller 5 is supplied with a DC voltage having a polarity (negative polarity in this embodiment) opposite to the charging polarity (normal charging polarity) of the toner at the time of development by a primary transfer power supply (high voltage power supply circuit) 51. A certain primary transfer bias (primary transfer voltage) is applied. For example, when forming a full-color image, four color toner images formed on the photosensitive drums 2Y, 2M, 2C, and 2K are superimposed on the intermediate transfer belt 8 at the primary transfer portions N1Y, N1M, N1C, and N1K. Are sequentially transferred. In this embodiment, a cleanerless system is adopted in which the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 2 after the primary transfer process (primary transfer residual toner) is collected by the developing device 4 instead of the blade that contacts the photosensitive drum 2. That is, the primary transfer residual toner on the photosensitive drum 2 is transferred from the photosensitive drum 2 to the developing roller due to a potential difference between the developing roller of the developing device 4 and the photosensitive drum 2, and is collected by the developing device 4.

中間転写ベルト8上に形成されたトナー像は、二次転写部N2において紙などの転写材(記録材、記録媒体)P上に静電的に転写(二次転写)される。このとき、二次転写ローラ15には、二次転写電源(高圧電源回路)52により、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である二次転写バイアス(二次転写電圧)が印加される。転写材Pは、転写材収容部としてのカセット(図示せず)から給送されて、搬送手段としてのレジストローラ(図示せず)などにより、中間転写ベルト8上のトナー像とタイミングを合わせて二次転写部N2に搬送される。また、二次転写工程後に中間転写ベルト8の表面に残留したトナー(二次転写残トナー)などの付着物は、ベルトクリーニング装置84によって中間転写ベルト8の表面から除去されて回収される。   The toner image formed on the intermediate transfer belt 8 is electrostatically transferred (secondary transfer) onto a transfer material (recording material, recording medium) P such as paper in the secondary transfer portion N2. At this time, a secondary transfer bias (secondary transfer voltage), which is a DC voltage having a polarity opposite to the normal charging polarity of the toner, is applied to the secondary transfer roller 15 by a secondary transfer power supply (high voltage power supply circuit) 52. Is done. The transfer material P is fed from a cassette (not shown) as a transfer material container, and is aligned with the toner image on the intermediate transfer belt 8 by a registration roller (not shown) as a conveying means. It is conveyed to the secondary transfer portion N2. Further, deposits such as toner (secondary transfer residual toner) remaining on the surface of the intermediate transfer belt 8 after the secondary transfer process are removed from the surface of the intermediate transfer belt 8 by the belt cleaning device 84 and collected.

トナー像が転写された転写材Pは、定着手段としての定着装置17へ搬送され、定着ローラ17aと加圧ローラ17bとによって挟持搬送されることでトナー像が溶融固着(定着)された後、画像形成装置100の装置本体の外部に排出(出力)される。   The transfer material P onto which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing device 17 as a fixing unit, and is nipped and conveyed by a fixing roller 17a and a pressure roller 17b, whereby the toner image is melted and fixed (fixed). The image forming apparatus 100 is discharged (output) outside the apparatus main body.

本実施形態では、各画像形成部1の帯電ローラ3と露光装置7とによって、感光体上に静電像を形成する像形成手段が構成される。   In this embodiment, the charging roller 3 and the exposure device 7 of each image forming unit 1 constitute an image forming unit that forms an electrostatic image on the photosensitive member.

ここで、本実施形態では、中間転写ベルト8として、ポリイミド(PI)樹脂に導電体粉(導電性フィラー)としてカーボンブラックを分散させて電気抵抗を調整した、厚み100μmのベルトを用いた。なお、中間転写ベルト8の材料として使用される樹脂は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリイミド(PI)、PVdF、ナイロン、PET、PBT、ポリカーボネート、PEEK、PENなどでもよい。本実施形態では、中間転写ベルト8の電気抵抗を調節するために混合する添加剤(抵抗調整剤)としてカーボンブラックを用いたが、抵抗調整剤は特に制限されるものではない。導電性フィラーとしては、カーボンブラックや各種の導電性金属酸化物などがある。非フィラー系の抵抗調整剤としては、各種金属塩やグリコール類などの低分子量のイオン導電材や、エーテル結合や水酸基などを分子内に含んだ帯電防止樹脂又は電子導電性を示す有機高分子化合物などがある。中間転写ベルト8の樹脂材料に添加するカーボンブラックの量を増やすと中間転写ベルト8の電気抵抗は低抵抗化するが、添加量を増やしすぎると中間転写ベルト8自体の強度が不足し、割れやすくなる。本実施形態では、中間転写ベルト8の強度が画像形成装置100において使用できる範囲内に収まるように、中間転写ベルト8の電気抵抗を低抵抗化した。本実施形態の中間転写ベルト8のヤング率は3000MPa程度である。ここで、ヤング率Eの測定は、JIS−K7127の引張弾性率測定方法に準拠して行い、測定試料の厚みは100μmとした。   Here, in the present embodiment, as the intermediate transfer belt 8, a belt having a thickness of 100 μm, in which carbon black is dispersed as a conductive powder (conductive filler) in polyimide (PI) resin to adjust electric resistance, is used. The resin used as the material of the intermediate transfer belt 8 may be polyphenylene sulfide (PPS), polyimide (PI), PVdF, nylon, PET, PBT, polycarbonate, PEEK, PEN, or the like. In the present embodiment, carbon black is used as an additive (resistance adjusting agent) to be mixed in order to adjust the electric resistance of the intermediate transfer belt 8, but the resistance adjusting agent is not particularly limited. Examples of the conductive filler include carbon black and various conductive metal oxides. Non-filler resistance adjusters include low molecular weight ionic conductive materials such as various metal salts and glycols, antistatic resins containing ether bonds and hydroxyl groups in the molecule, or organic polymer compounds exhibiting electronic conductivity. and so on. When the amount of carbon black added to the resin material of the intermediate transfer belt 8 is increased, the electrical resistance of the intermediate transfer belt 8 is lowered. However, if the amount of addition is excessively increased, the strength of the intermediate transfer belt 8 itself is insufficient and is easily broken. Become. In this embodiment, the electrical resistance of the intermediate transfer belt 8 is lowered so that the strength of the intermediate transfer belt 8 is within a range that can be used in the image forming apparatus 100. The Young's modulus of the intermediate transfer belt 8 of this embodiment is about 3000 MPa. Here, the Young's modulus E was measured according to the tensile modulus measurement method of JIS-K7127, and the thickness of the measurement sample was 100 μm.

また、本実施形態では、駆動ローラ81は、中間転写ベルト8を駆動するために表層に高摩擦のゴム層が設けられており、このゴム層は体積抵抗率10Ωcm以下の導電性を有する。また、本実施形態では、二次転写対向ローラ82は、表層にゴム層が設けられており、このゴム層は体積抵抗率10Ωcm以下の導電性を有する。また、本実施形態では、テンションローラ13は、金属ローラで構成されており、総圧約60Nの張力を中間転写ベルト8に付与する。二次転写対向ローラ82及びテンションローラ83は、中間転写ベルト8の回転に伴って従動して回転する。駆動ローラ81、二次転写対向ローラ82、テンションローラ83は、各々同じ電気抵抗値の抵抗部材を介して電気的に接地されている(グラウンドに接続されている)。本実施形態では、この抵抗部材としては、抵抗値が1GΩ、100MΩ、10MΩの3種類のうちいずれかを使用した。駆動ローラ81、二次転写対向ローラ82の各ゴム層の抵抗は、上記1GΩ、100MΩ、10MΩに比べて十分小さいため、電気的影響を無視することができる。また、本実施形態では、二次転写ローラ15としては、体積抵抗率が10〜10Ωcm、ゴム硬度が30°(アスカーC硬度計)の弾性ローラを用いた。この二次転写ローラ15は、中間転写ベルト8を介して2次転写対向ローラ82に対し、総圧約39.2Nで押圧される。この2次転写ローラ15は、中間転写ベルト8の回転に伴って従動して回転する。そして、この2次転写ローラ15には、二次転写電源52から、−7.0〜7.0kVの電圧を印加することができるようになっている。 In this embodiment, the driving roller 81 is provided with a high-friction rubber layer on the surface layer for driving the intermediate transfer belt 8, and this rubber layer has a conductivity of a volume resistivity of 10 5 Ωcm or less. . In this embodiment, the secondary transfer counter roller 82 is provided with a rubber layer on the surface layer, and this rubber layer has a conductivity of a volume resistivity of 10 5 Ωcm or less. In the present embodiment, the tension roller 13 is composed of a metal roller, and applies a tension of a total pressure of about 60 N to the intermediate transfer belt 8. The secondary transfer counter roller 82 and the tension roller 83 are driven to rotate as the intermediate transfer belt 8 rotates. The drive roller 81, the secondary transfer counter roller 82, and the tension roller 83 are electrically grounded (connected to the ground) via resistance members having the same electrical resistance value. In the present embodiment, as the resistance member, one of three types having a resistance value of 1 GΩ, 100 MΩ, and 10 MΩ is used. Since the resistance of each rubber layer of the driving roller 81 and the secondary transfer counter roller 82 is sufficiently smaller than the above 1 GΩ, 100 MΩ, and 10 MΩ, the electrical influence can be ignored. In this embodiment, an elastic roller having a volume resistivity of 10 7 to 10 9 Ωcm and a rubber hardness of 30 ° (Asker C hardness meter) is used as the secondary transfer roller 15. The secondary transfer roller 15 is pressed against the secondary transfer counter roller 82 via the intermediate transfer belt 8 with a total pressure of about 39.2N. The secondary transfer roller 15 is driven to rotate as the intermediate transfer belt 8 rotates. A voltage of −7.0 to 7.0 kV can be applied to the secondary transfer roller 15 from the secondary transfer power supply 52.

なお、本実施形態では、負帯電性の感光ドラム2上の帯電電位の領域(非露光部)に正極性に帯電したトナーが付着してトナー像が形成される。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば負極性に帯電するトナーを用いる場合、一次転写バイアス、二次転写バイアスの極性を正極性にし、感光ドラム2上の露光部が画像部になるようにすればよい。   In the present embodiment, toner charged to positive polarity adheres to a charged potential region (non-exposed portion) on the negatively chargeable photosensitive drum 2 to form a toner image. However, the present invention is not limited to this. For example, in the case of using negatively charged toner, the polarity of the primary transfer bias and the secondary transfer bias is set to positive polarity, and the exposed portion on the photosensitive drum 2 is an image portion. It should just become.

2.感光ドラム
次に、感光ドラム2について説明する。本実施形態では、感光ドラム2の感光層は、電荷発生物質を含有する電荷発生層と、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層と、に機能分離された積層型である。感光ドラム2は、この積層型の感光層の上に表層(表面層)として保護層が形成されていてもよい。
2. Next, the photosensitive drum 2 will be described. In the present embodiment, the photosensitive layer of the photosensitive drum 2 is a laminated type in which a function is separated into a charge generation layer containing a charge generation material and a charge transport layer containing a charge transport material. The photosensitive drum 2 may have a protective layer formed as a surface layer (surface layer) on the laminated photosensitive layer.

図2は、感光ドラム2の層構成を示す模式的な断面図である。感光ドラム2は、導電性を有する支持体(導電性基体)としてのアルミニウム製のドラムで構成された基体20aを有する。この基体20aの上に、バリアー機能と接着機能を有する下引き層20bが設けられている。この下引き層20bの上には、基体20aから注入された正電荷が電荷輸送層20eの表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たす、中抵抗の正電荷注入防止層20cが設けられている。正電荷注入防止層20cの上には、電荷発生物質を含有する電荷発生層20dが設けられている。この電荷発生層1dは、電荷発生物質を結着樹脂及び溶剤と共に分散して得られる電荷発生層用塗布液を塗布し、これを乾燥させることによって形成することができる。電荷発生層20dの上には、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層20eが設けられている。この電荷輸送層は、電荷輸送物質と結着樹脂を溶剤に溶解して得られる電荷輸送層用塗布液を塗布し、これを乾燥させることによって形成することができる。ここでは、基層20a上に形成された層全体を感光層という。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the layer structure of the photosensitive drum 2. The photosensitive drum 2 has a base 20a composed of an aluminum drum as a conductive support (conductive base). An undercoat layer 20b having a barrier function and an adhesive function is provided on the base body 20a. On this undercoat layer 20b, a medium-resistance positive charge injection prevention layer 20c that serves to prevent the positive charge injected from the substrate 20a from canceling the negative charge charged on the surface of the charge transport layer 20e. Is provided. A charge generation layer 20d containing a charge generation material is provided on the positive charge injection prevention layer 20c. The charge generation layer 1d can be formed by applying a charge generation layer coating solution obtained by dispersing a charge generation material together with a binder resin and a solvent and drying the coating solution. A charge transport layer 20e containing a charge transport material is provided on the charge generation layer 20d. This charge transport layer can be formed by applying a charge transport layer coating solution obtained by dissolving a charge transport material and a binder resin in a solvent, and drying it. Here, the entire layer formed on the base layer 20a is referred to as a photosensitive layer.

本実施形態では、電荷輸送層20eは約20μm程度の厚み、他の層は全て1μm以下の厚みである。したがって、本実施形態では、感光ドラム2の感光層の誘電率は、電荷輸送層の誘電率が支配的である。つまり、誘電率に関して言えば、本実施形態における感光ドラム2は、ほぼ電荷輸送層単層の感光ドラムと考えることができる。本実施形態では、感光ドラム2の表層とは、この電荷輸送層のことである。   In this embodiment, the charge transport layer 20e has a thickness of about 20 μm, and the other layers all have a thickness of 1 μm or less. Therefore, in this embodiment, the dielectric constant of the photosensitive layer of the photosensitive drum 2 is dominated by the dielectric constant of the charge transport layer. That is, in terms of the dielectric constant, the photosensitive drum 2 in the present embodiment can be considered as a photosensitive drum having a single charge transport layer. In this embodiment, the surface layer of the photosensitive drum 2 is this charge transport layer.

3.トナー
本実施形態の構成の画像形成装置100において、異なるトナーを用いた実施例1、比較例1について後述の転写効率の評価を行った。
3. Toner In the image forming apparatus 100 having the configuration of the present embodiment, the transfer efficiency described below was evaluated for Example 1 and Comparative Example 1 using different toners.

実施例1、比較例1でそれぞれ用いたトナー粒子(トナー母体)であるトナーA、トナーB用の樹脂粒子を表1に示す。実施例1で用いたソリオスターは、日本触媒製のシリカ・アクリル複合化合物を主成分とする球形樹脂粒子である。また、比較例1で用いたSX−500は、綜研化学製のスチレン重合体を主成分とする球形樹脂粒子である。これらの球形樹脂粒子に予め後述の着色剤及びワックスを添加したものをトナー粒子として用いた。また、このトナー粒子に、外添剤としての無機微粉体の一例である、キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク製のTGC−110を外添した。このTGC−110は、シリカ微粉体の一例としての、粒径(個数平均粒径)が110nmの球状フュームドシリカである。このTGC−110は、一般的に用いられる電子写真用の外添剤よりも大きなサイズのものであり、トナー粒子と、感光ドラム2の表層、中間転写ベルト8及び他のトナー粒子との直接的な接触を抑制している。これにより非静電的付着力の影響を抑制することができ、転写効率(転写性)を、ほぼトナー電荷量及びトナー誘電率との2つの因子で評価することを可能にしている。外添剤の処方としては、トナーA、トナーBともに、80gのトナー粒子に対して2gの外添剤を添加した(トナー粒子100質量部に対し外添剤2.5質量部)。また、トナーA、トナーBともに、トナー粒子の電気抵抗は抵抗率で1011[Ω・cm]である。なお、以下全ての実施例、比較例においてもトナー粒子の電気抵抗は抵抗率で1011[Ω・cm]であり、トナー粒子は感光ドラム2や中間転写ベルト8の電気抵抗と比較して高い絶縁性を示す。また、トナーA、トナーBともに、粒径(個数平均粒径)は5μmである。 Table 1 shows resin particles for toner A and toner B, which are toner particles (toner base material) used in Example 1 and Comparative Example 1, respectively. The soliostar used in Example 1 is a spherical resin particle composed mainly of a silica / acrylic composite compound manufactured by Nippon Shokubai. Further, SX-500 used in Comparative Example 1 is a spherical resin particle mainly composed of a styrene polymer manufactured by Soken Chemical. These spherical resin particles obtained by adding a colorant and wax described later in advance were used as toner particles. Further, TGC-110 manufactured by Cabot Specialty Chemicals, Inc., which is an example of an inorganic fine powder as an external additive, was externally added to the toner particles. This TGC-110 is a spherical fumed silica having a particle diameter (number average particle diameter) of 110 nm as an example of a silica fine powder. This TGC-110 has a size larger than that of a commonly used external additive for electrophotography, and is a direct combination of toner particles and the surface layer of the photosensitive drum 2, the intermediate transfer belt 8, and other toner particles. To prevent unwanted contact. As a result, the influence of non-electrostatic adhesion can be suppressed, and the transfer efficiency (transferability) can be evaluated by two factors, ie, the toner charge amount and the toner dielectric constant. As a prescription of the external additive, for both toner A and toner B, 2 g of external additive was added to 80 g of toner particles (2.5 parts by mass of external additive with respect to 100 parts by mass of toner particles). In both toner A and toner B, the electrical resistance of the toner particles is 10 11 [Ω · cm] in terms of resistivity. In all of the following examples and comparative examples, the electrical resistance of the toner particles is 10 11 [Ω · cm] in resistivity, and the toner particles are higher than the electrical resistance of the photosensitive drum 2 and the intermediate transfer belt 8. Shows insulation. Both the toner A and the toner B have a particle size (number average particle size) of 5 μm.

Figure 2017072770
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4.トナー・中間転写ベルト・感光ドラムの誘電率
トナーの比誘電率(ここでは、比誘電率を単に「誘電率」ともいう。)の測定は、次にようにして行った。トナー粒子をトナーフォルダーSH1−8(東陽テクニカ社製)に入れ、円筒状(高さ1.5mm×底面直径26mm)にして上下から押圧する。そして、フォルダーの上下の半径10mmの金属電極間に電圧を印加して電流値を計測し、誘電率を算出した。電圧の印加及びデータの計測は、東陽テクニカ社製Solatron1255B及びSolatron1296で行った。
4). Dielectric Constant of Toner, Intermediate Transfer Belt, and Photosensitive Drum The relative dielectric constant of toner (herein, the relative dielectric constant is also simply referred to as “dielectric constant”) was measured as follows. The toner particles are put in a toner folder SH1-8 (manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.), pressed into a cylindrical shape (height 1.5 mm × bottom diameter 26 mm) from above and below. Then, a voltage was applied between the metal electrodes having a radius of 10 mm above and below the folder to measure a current value, and a dielectric constant was calculated. Application of voltage and measurement of data were performed with Solatron 1255B and Solatron 1296 manufactured by Toyo Technica.

中間転写ベルト8の誘電率の測定は、次のようにして行った。中間転写ベルト2を2cm平方にシート上に切り出したものの上面と下面に白金電極を蒸着し、上面と下面の白金電極の端部を絶縁体でシールドした上で、上記同様東陽テクニカ製のSolatron1255B及びSolatron1296で計測を行った。また、感光ドラム2の表層の誘電率に関しても、同様の方法によって測定した。   The dielectric constant of the intermediate transfer belt 8 was measured as follows. After the intermediate transfer belt 2 was cut out on a sheet of 2 cm square, platinum electrodes were vapor-deposited on the upper and lower surfaces, and the ends of the platinum electrodes on the upper and lower surfaces were shielded with an insulator. Measurements were taken with a Solatron 1296. The dielectric constant of the surface layer of the photosensitive drum 2 was also measured by the same method.

トナーA、トナーBの誘電率の計測結果を図3に示す。誘電率の値は、周波数10−2(Hz)から10+6(Hz)の間の値の平均値と定める。また、トナーA、トナーB、感光ドラム2の表層、中間転写ベルト(ITB)8の誘電率の計測結果を表2に示す。ここで、トナー、感光ドラム2の表層、中間転写ベルト8の誘電率を、それぞれε、εdr、εitとする。 The measurement results of the dielectric constant of toner A and toner B are shown in FIG. The value of the dielectric constant is determined as an average value of values between frequencies 10 −2 (Hz) and 10 +6 (Hz). Table 2 shows the measurement results of the dielectric constant of toner A, toner B, the surface layer of the photosensitive drum 2, and the intermediate transfer belt (ITB) 8. Here, the dielectric constants of the toner, the surface layer of the photosensitive drum 2, and the intermediate transfer belt 8 are ε, εdr, and εit, respectively.

Figure 2017072770
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表2に示すように、実施例1、比較例1ともに、εdr<εitを満たす。一方、実施例1のトナーAではεdr<εを満たし、比較例1のトナーBではεdr>εとなっている。なお、トナーA、トナーBともに、ε<εitを満たす。   As shown in Table 2, both Example 1 and Comparative Example 1 satisfy εdr <εit. On the other hand, the toner A of Example 1 satisfies εdr <ε, and the toner B of Comparative Example 1 satisfies εdr> ε. Both toner A and toner B satisfy ε <εit.

図5は、印加する一次転写バイアスをパラメータとして、実施例1と比較例1とで転写効率を評価した結果を示す。転写効率の評価は、次のようにして行った。ベタ黒画像を印字後の感光ドラム2上の一次転写残トナーをニチバン社製セロテープT18で回収して、このテープをPET製のシート上に貼りつけ、光学顕微鏡で100μmあたりのトナーの個数をカウントすることで評価した。 FIG. 5 shows the results of evaluating transfer efficiency in Example 1 and Comparative Example 1 using the applied primary transfer bias as a parameter. The transfer efficiency was evaluated as follows. The solid black image was collected primary transfer residual toner on the photosensitive drum 2 after printing by Nichiban Co. Sellotape T18, adhered the tape onto a PET sheet, the number of toner per 100 [mu] m 2 under an optical microscope It was evaluated by counting.

なお、本実施形態では、一次転写部N1の直前での感光ドラム2上のトナーの載り量は、トナーA、トナーBの場合0.45mg/cmである。ただし、以下の実施例、比較例で、トナーの比重が著しく軽い又は重い場合は、「トナーの載り量÷トナーの比重」の値がトナーA及びトナーBのそれと略同一になるようにトナー載り量を調整した。これにより単位面積当たりのトナー個数が略等量になるので、転写効率を略同一の条件で比較することができる。 In the present embodiment, the amount of toner on the photosensitive drum 2 immediately before the primary transfer portion N1 is 0.45 mg / cm 2 in the case of toner A and toner B. However, in the following examples and comparative examples, when the specific gravity of the toner is extremely light or heavy, the toner load is set so that the value of “toner load amount / toner specific gravity” is substantially the same as that of toner A and toner B. The amount was adjusted. As a result, the number of toners per unit area becomes substantially equal, so that the transfer efficiency can be compared under substantially the same conditions.

図4は、現像部と一次転写部N1との間での感光ドラム2上のトナーの電荷量を示す。トナーの電荷量は、ホソカワミクロン社製Espart Analyzer EST−IIで計測した。電荷量の値はトナー1個当たりの電荷量Qをトナーの直径Dで割った値Q/Dで評価した。   FIG. 4 shows the charge amount of the toner on the photosensitive drum 2 between the developing unit and the primary transfer unit N1. The amount of charge of the toner was measured with an Espart Analyzer EST-II manufactured by Hosokawa Micron. The value of the charge amount was evaluated by a value Q / D obtained by dividing the charge amount Q per toner by the diameter D of the toner.

図4から、トナーAとトナーBとで、トナーの電荷量には殆ど違いがなく、特に一次転写残トナーの増加の主要因となる電荷の極性が反転したトナーの割合はほぼ等しいことが分かる。一方、図5から、トナーAを用いた実施例1の方が、トナーBを用いた比較例1よりも、一次転写残トナーを著しく低減できることが分かる。なお、ここでは、転写残トナーに関する評価結果を示したが、前述のように再転写残トナーについても転写残トナーと同様の要因により増減する。そのため、トナーAを用いた実施例1の方が、トナーBを用いた比較例1よりも、再転写残トナーを著しく低減できることが分かる。つまり、εdr<εを満たすトナーAを用いた実施例1では、εdr>εとなっているトナーBを用いた比較例1に比べて転写効率を著しく改善できることがわかる。上述のようにトナーAとトナーBとでトナーの電荷量には殆ど違いがないので、この転写効率の違いはトナー粒子の誘電率に起因するものであることが分かる。また、本実施形態におけるトナーの載り量の設定(ここでは0.45mg/cm)では、通常、トナーは2層以上に積層していると考えられる。したがって、このような多層トナーの転写においても、実施例1では比較例1と比較して転写効率を改善できることが分かる。 From FIG. 4, it can be seen that there is almost no difference in the amount of toner charge between toner A and toner B, and in particular, the proportion of the toner whose polarity of charge, which is the main cause of the increase in the primary transfer residual toner, is almost equal. . On the other hand, it can be seen from FIG. 5 that Example 1 using toner A can significantly reduce the primary transfer residual toner compared to Comparative Example 1 using toner B. Although the evaluation result regarding the transfer residual toner is shown here, the retransfer residual toner also increases or decreases due to the same factors as the transfer residual toner as described above. Therefore, it can be seen that Example 1 using toner A can remarkably reduce the retransfer residual toner as compared with Comparative Example 1 using toner B. That is, it can be seen that Example 1 using toner A satisfying εdr <ε can significantly improve transfer efficiency compared to Comparative Example 1 using toner B satisfying εdr> ε. As described above, since there is almost no difference in toner charge amount between toner A and toner B, it can be seen that this difference in transfer efficiency is due to the dielectric constant of the toner particles. Further, in the setting of the toner loading amount in this embodiment (here, 0.45 mg / cm 2 ), it is generally considered that the toner is laminated in two or more layers. Therefore, it can be seen that transfer efficiency can be improved in Example 1 as compared with Comparative Example 1 in the transfer of the multilayer toner.

このように、中間転写ベルト8の比誘電率εit、感光ドラム2の表層の比誘電率εdr、トナー粒子の比誘電率εが、
εdr<ε、及び
εdr<εit
の関係を満たすことで、転写効率を向上させることが可能である。
Thus, the relative dielectric constant εit of the intermediate transfer belt 8, the relative dielectric constant εdr of the surface layer of the photosensitive drum 2, and the relative dielectric constant ε of the toner particles are
εdr <ε and εdr <εit
By satisfying this relationship, it is possible to improve transfer efficiency.

なお、ここでは、ブラックのトナーを例に転写効率を評価したが、上述の関係を満たせば、他の色のトナーについても同様に転写効率を向上させることができる。異なる色のトナーが2層以上に積層している場合も同様である。   Here, the transfer efficiency is evaluated by taking black toner as an example. However, if the above relationship is satisfied, the transfer efficiency can be similarly improved for other color toners. The same applies when toners of different colors are laminated in two or more layers.

5.無機微粉体
本実施形態では、前述のように、トナー粒子(トナー母体)には、流動性の向上などを目的として、無機微粉体(無機微粒子)であるTGC−110が外添されている。トナー粒子に外添する無機微粉体はこれに限られるものではないが、少なくともシリカ微粉体を含むことが好ましい。無機微粉体の個数平均一次粒径は、4nm以上150nm以下であることが好ましい。無機微粉体の個数平均一次粒径が上記範囲にあることで、トナーの流動性が向上すると共に、トナーの保存安定性も良好になる。無機微粉体の個数平均一次粒径は、走査電子顕微鏡で観察し、視野中の100個の無機微粉体の粒径を測定して平均粒径を算出することで求めることができる。また、無機微粉体として、シリカ微粉体と、酸化チタン、アルミナ又はそれらの複酸化物の微粉体とを併用することができる。併用する無機微粉体としては、酸化チタンが好ましい。
5. Inorganic Fine Powder In this embodiment, as described above, TGC-110, which is an inorganic fine powder (inorganic fine particle), is externally added to toner particles (toner base material) for the purpose of improving fluidity. The inorganic fine powder externally added to the toner particles is not limited to this, but preferably contains at least silica fine powder. The number average primary particle size of the inorganic fine powder is preferably 4 nm or more and 150 nm or less. When the number average primary particle size of the inorganic fine powder is in the above range, the fluidity of the toner is improved and the storage stability of the toner is also improved. The number average primary particle size of the inorganic fine powder can be determined by observing with a scanning electron microscope, measuring the particle size of 100 inorganic fine powders in the field of view, and calculating the average particle size. Further, as the inorganic fine powder, silica fine powder and fine powder of titanium oxide, alumina or their double oxide can be used in combination. As the inorganic fine powder used in combination, titanium oxide is preferable.

シリカ微粉体には、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成された乾式シリカ又はヒュームドシリカと称される乾式シリカ、及び水ガラスから製造される湿式シリカの両者の微粉体が含まれる。該シリカとしては、表面及びシリカの内部にあるシラノール基が少なく、またNaO、SO 2−の製造残滓の少ない乾式シリカの方が好ましい。また、乾式シリカは、製造工程において、例えば塩化アルミニウム、塩化チタンの如き他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能である。シリカはそれらも包含する。 Silica fine powder includes both dry silica produced by vapor phase oxidation of silicon halides, called dry silica or fumed silica, and wet silica produced from water glass. As the silica, dry silica having less silanol groups on the surface and inside of silica and less production residue of Na 2 O and SO 3 2− is preferable. In addition, dry silica can be used in the production process to obtain a composite fine powder of silica and other metal oxides by using other metal halogen compounds such as aluminum chloride and titanium chloride together with silicon halogen compounds. . Silica also includes them.

無機微粉体は、トナー粒子の流動性の改良及びトナー粒子の摩擦帯電の均一化などのために添加される。無機微粉体を疎水化処理することによって、トナー粒子の摩擦帯電量の調整、環境安定性の向上、高湿環境下での特性の向上などの機能を付与することができるので、疎水化処理された無機微粉体を用いることが好ましい。トナー粒子に外添された無機微粉体が吸湿すると、トナー粒子の摩擦帯電量が低下し、現像性や転写性の低下が生じ易くなる。無機微粉体の疎水化処理の処理剤としては、以下のものが挙げられる。未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物。これらの処理剤は単独であるいは併用して用いても良い。その中でも、シリコーンオイルにより処理された無機微粉体が好ましい。より好ましくは、無機微粉体をカップリング剤で疎水化処理すると同時、あるいはカップリング剤で疎水化処理した後に、シリコーンオイルにより処理することが好ましい。疎水化処理された無機微粉体は、高湿環境下でもトナー粒子の摩擦帯電量を高く維持し、選択現像性(トナーの電荷に応じて一部のトナーが選択的に現像に供されてしまうこと)を低減できる。   The inorganic fine powder is added to improve the fluidity of the toner particles and to make the toner particles triboelectrically charged. By hydrophobizing inorganic fine powder, functions such as adjusting the triboelectric charge amount of toner particles, improving environmental stability, and improving characteristics under high-humidity environments can be added. It is preferable to use inorganic fine powder. When the inorganic fine powder externally added to the toner particles absorbs moisture, the triboelectric charge amount of the toner particles is lowered, and the developability and transferability are easily lowered. Examples of the treatment agent for the hydrophobic treatment of the inorganic fine powder include the following. Unmodified silicone varnish, various modified silicone varnishes, unmodified silicone oil, various modified silicone oils, silane compounds, silane coupling agents, other organosilicon compounds, and organotitanium compounds. These treatment agents may be used alone or in combination. Among these, inorganic fine powder treated with silicone oil is preferable. More preferably, the inorganic fine powder is treated with a silicone oil simultaneously with the hydrophobic treatment with the coupling agent or after the hydrophobic treatment with the coupling agent. Hydrophobized inorganic fine powder maintains a high triboelectric charge amount of toner particles even in a high humidity environment, and develops selectively (a part of the toner is selectively developed depending on the charge of the toner). Can be reduced.

6.荷電制御剤
十分な帯電特性を発揮するために、トナー粒子の表面を荷電制御剤で被覆することができる。
6). Charge Control Agent In order to exhibit sufficient charging characteristics, the surface of toner particles can be coated with a charge control agent.

負帯電性の荷電制御剤としては、スルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を有する高分子化合物、サリチル酸誘導体及びその金属錯体、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸や、その金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールなどのフェノール誘導体類、尿素誘導体、ホウ素化合物、カリックスアレーンなどが挙げられる。   Negatively chargeable charge control agents include polymer compounds having sulfonic acid groups, sulfonic acid groups or sulfonic acid ester groups, salicylic acid derivatives and their metal complexes, monoazo metal compounds, acetylacetone metal compounds, aromatic oxycarboxylic acids, aromatic Group mono- and polycarboxylic acids, their metal salts, anhydrides, esters, phenol derivatives such as bisphenol, urea derivatives, boron compounds, calixarene, and the like.

また、正帯電性の荷電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩などによるニグロシン変性物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの4級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩などのオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、りんタングステン酸、りんモリブデン酸、りんタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物など)、高級脂肪酸の金属塩、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイド、ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートなどのジオルガノスズボレート類などが挙げられる。   Examples of positively chargeable charge control agents include nigrosine and fatty acid metal salts modified nigrosine, guanidine compounds, imidazole compounds, tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonate, tetrabutylammonium tetrafluoroborate. Quaternary ammonium salts such as, and onium salts such as phosphonium salts thereof and their lake pigments, triphenylmethane dyes and these lake pigments (as rake agents include phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid, Phosphotungstic molybdic acid, tannic acid, lauric acid, gallic acid, ferricyanide, ferrocyanide, etc.), higher fatty acid metal salts, dibutyltin oxide, dioctyltin oxide, dicyclohexyltin oxide, etc. Organotin oxide, dibutyl tin borate, dioctyl tin borate, and the like diorgano tin borate such as dicyclohexyl tin borate.

7.着色剤、ワックス
トナー粒子には、着色剤、ワックスを必要に応じて添加したものを用いることが可能である。着色剤としては、従来知られている種々の染料や顔料など、公知の着色剤を用いることができる。
7). Colorant and wax Toner particles may be added with a colorant and a wax as necessary. As the colorant, known colorants such as various conventionally known dyes and pigments can be used.

マゼンタ用着色剤としては、例えばC.I.Pigment Red 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、49、50、51、52、53、54、55、57、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、202、206、207、209;C.I.Pigment Violet 19;C.I.VatRed1、2、10、13、15、23、29、35などが挙げられる。   Examples of the magenta colorant include C.I. I. Pigment Red 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 37, 38, 39, 40, 41, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 57, 58, 60, 63, 64, 68, 81, 83, 87, 88, 89, 90, 112, 114, 122, 123, 163, 202, 206, 207, 209; I. Pigment Violet 19; C.I. I. VatRed 1, 2, 10, 13, 15, 23, 29, 35 etc. are mentioned.

シアン用着色剤としては、例えばC.I.Pigment Blue 2、3、15:1、15:3、16、17、25、26;C.I.Vat Blue 6;C.I.Acid Blue 45;又はフタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1乃至5個置換した銅フタロシアニン顔料などが挙げられる。   Examples of cyan colorants include C.I. I. Pigment Blue 2, 3, 15: 1, 15: 3, 16, 17, 25, 26; I. Vat Blue 6; C.I. I. Acid Blue 45; or a copper phthalocyanine pigment in which 1 to 5 phthalimidomethyl groups are substituted on the phthalocyanine skeleton.

イエロー用着色剤としては、例えばC.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、65、73、74、83、93、155、180;C.I.Solvent Yellow 9、17、24、31、35、58、93、100、102、103、105、112、162、163;C.I.Vat Yellow 1、3、20などが挙げられる。   Examples of the colorant for yellow include C.I. I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 23, 65, 73, 74, 83, 93, 155, 180; I. Solvent Yellow 9, 17, 24, 31, 35, 58, 93, 100, 102, 103, 105, 112, 162, 163; C.I. I. Vat Yellow 1, 3, 20, etc. are mentioned.

黒色着色剤としては、例えばカーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、及び上記に示すイエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用い黒色に調色されたものが利用できる。   As the black colorant, for example, carbon black, aniline black, acetylene black, and those that are toned in black using the yellow / magenta / cyan colorant shown above can be used.

これらの着色剤の添加量は、着色剤の種類によって異なるが、結着樹脂100質量部に対して総量で0.1乃至60質量部であるあることが好ましく、0.5乃至50質量部であることがより好ましい。   The amount of these colorants to be added varies depending on the kind of the colorant, but is preferably 0.1 to 60 parts by mass, and preferably 0.5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. More preferably.

ワックス成分としては、具体的には、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムなどの石油系ワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、フィッシャー・トロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体、ポリエチレンに代表されるポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックスなどの天然ワックス及びそれらの誘導体などが挙げられ、誘導体には酸化物や、ビニルモノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物も含まれる。また、高級脂肪族アルコールなどのアルコール、ステアリン酸、パルミチン酸などの脂肪酸、あるいはそれらの化合物の酸アミドやエステル、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物ワックス、動物ワックスなどが挙げられる。これらは単独、もしくは併せて用いることができる。   Specific examples of the wax component include petroleum waxes and derivatives thereof such as paraffin wax, microcrystalline wax and petrolatum, montan wax and derivatives thereof, hydrocarbon waxes and derivatives thereof by Fischer-Tropsch method, and polyethylene. Examples thereof include polyolefin waxes and derivatives thereof, natural waxes such as carnauba wax and candelilla wax, and derivatives thereof. The derivatives include oxides, block copolymers with vinyl monomers, and graft modified products. Further, alcohols such as higher aliphatic alcohols, fatty acids such as stearic acid and palmitic acid, or acid amides and esters of these compounds, hydrogenated castor oil and derivatives thereof, plant waxes, animal waxes and the like can be mentioned. These can be used alone or in combination.

ワックス成分の添加量は、結着樹脂100質量部に対して総量で2.5乃至15.0質量部であることが好ましく、3.0乃至10.0質量部であることがより好ましい。ワックス成分の添加量が2.5質量部より少ないと、オイルレス定着が難しくなる。また、ワックス成分の添加量が15.0質量部を超えると、トナー中でのワックス成分の量が多すぎるため、余剰のワックス成分がトナー粒子の表面に多く存在することとなり、所望の帯電特性を阻害する可能性があり好ましくない。   The added amount of the wax component is preferably 2.5 to 15.0 parts by mass, more preferably 3.0 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. If the added amount of the wax component is less than 2.5 parts by mass, oilless fixing becomes difficult. On the other hand, if the added amount of the wax component exceeds 15.0 parts by mass, the amount of the wax component in the toner is too large, so that a large amount of excess wax component is present on the surface of the toner particles, and desired charging characteristics are obtained. May be inhibited.

8.トナー粒子の粒径及び製造法
トナー粒子の個数平均粒径(D1)は、帯電の安定性及び高画質な画像を得るという観点から、3.0μm以上15.0μm以下であることが好ましく、4.0μm以上12.0μm以下であることがより好ましい。なお、トナー粒子の個数平均粒径は、上記無機微粉体の場合と同様にして測定し算出することができる。トナー粒子は、様々な製造方法により製造可能である。例えば、結着樹脂と顔料、離型剤を混合し、混練、粉砕、分級工程を経てトナー粒子を得る混練粉砕法がある。また、重合性単量体と顔料、離型剤を混合、分散又は溶解し、水系媒体中で造粒し重合反応によりトナー粒子を得る懸濁重合法がある。また、有機溶剤中に結着樹脂、顔料、離型剤を溶解又は分散混合し、水系媒体中で造粒したのち、脱溶剤してトナー粒子を得る溶解懸濁法がある。また、結着樹脂、顔料、離型剤の各微粒子を水系媒体中に微分散し、それらをトナー粒径に凝集させてトナー粒子を得る乳化凝集法がある。これらのいずれの方法を用いてもよい。
8). Toner Particle Size and Manufacturing Method The number average particle size (D1) of the toner particles is preferably 3.0 μm or more and 15.0 μm or less from the viewpoint of obtaining stable charging and high-quality images. More preferably, it is not less than 0.0 μm and not more than 12.0 μm. The number average particle diameter of the toner particles can be measured and calculated in the same manner as in the case of the inorganic fine powder. The toner particles can be manufactured by various manufacturing methods. For example, there is a kneading and pulverizing method in which a binder resin, a pigment, and a release agent are mixed and toner particles are obtained through a kneading, pulverizing, and classification process. There is also a suspension polymerization method in which a polymerizable monomer, a pigment, and a release agent are mixed, dispersed or dissolved, granulated in an aqueous medium, and toner particles are obtained by a polymerization reaction. Further, there is a dissolution suspension method in which a binder resin, a pigment, and a release agent are dissolved or dispersed in an organic solvent, granulated in an aqueous medium, and then removed to remove the solvent to obtain toner particles. Further, there is an emulsion aggregation method in which fine particles of a binder resin, a pigment, and a release agent are finely dispersed in an aqueous medium, and agglomerated them into a toner particle size to obtain toner particles. Any of these methods may be used.

9.メカニズム
次に、前述のように転写効率が改善するメカニズムについて説明する。
9. Mechanism Next, a mechanism for improving the transfer efficiency as described above will be described.

9−1.概要
本実施形態では、感光ドラム2上に現像されるトナー量はベタ黒画像であると0.45g/cmであり、トナーは通常2層以上積層していると考えられる。ここでは、一次転写部N1において2層に積層したトナーが受ける力について説明する。なお、ここでは正極性に帯電したトナーの一次転写に関して説明するが、負極性に帯電したトナーについても同様のメカニズムとなる。図6(図6(a)〜(h))は、一次転写部N1でトナー10aとトナー10bとの2層のトナー層にかかる力を説明するための模式図である。
9-1. Outline In this embodiment, the amount of toner developed on the photosensitive drum 2 is 0.45 g / cm 2 for a solid black image, and it is considered that two or more layers of toner are usually laminated. Here, the force received by the toner stacked in two layers in the primary transfer portion N1 will be described. Here, the primary transfer of the toner charged to the positive polarity will be described, but the same mechanism is applied to the toner charged to the negative polarity. FIG. 6 (FIGS. 6A to 6H) is a schematic diagram for explaining the force applied to the two toner layers of the toner 10a and the toner 10b in the primary transfer portion N1.

一般に、電場中に存在するトナーが受ける力は以下の5つに分けられる。
(1)トナーが分極し、その分極電荷間に働く力(図6(b))
(2)トナー自身の真電荷が外場から受ける力及び真電荷間に働く力(図6(c))
(3)液架橋力やファンデルワールス力などの非静電的付着力(図6(d))
(4)トナーの分極電荷に作用する鏡像力(図6(e)、図6(g))
(5)トナーの真電荷に作用する鏡像力(図6(f)、図6(h))
Generally, the force received by the toner present in the electric field is divided into the following five.
(1) The force that polarizes the toner and acts between the polarized charges (FIG. 6B)
(2) The force that the true charge of the toner itself receives from the external field and the force that acts between the true charges (FIG. 6C)
(3) Non-electrostatic adhesion force such as liquid cross-linking force and van der Waals force (Fig. 6 (d))
(4) Image force acting on the polarization charge of the toner (FIGS. 6E and 6G)
(5) Image force acting on the true charge of the toner (FIG. 6 (f), FIG. 6 (h))

9−2.感光ドラム側のトナーが受ける力
図6(b)は、一次転写部N1における感光ドラム2の表層、中間転写ベルト8及びその間のトナーの分極状態、及び分極電荷が外場(外部印加電圧、外部印加電場)から受ける力を示す。一次転写電源51に電圧を印加すると、トナー10a(中間転写ベルト8側)、トナー10b(感光ドラム2側)、中間転写ベルト8、感光ドラム2の表層は、それぞれの誘電率に応じた大きさで分極する。一次転写電源51の印加電圧が負極性であれば、図示のように負の分極電荷9a、9c、9eと、正の分極電荷9b,9d,9fとがそれぞれ誘起される。極性の異なる分極電荷間にはクーロン引力が作用する。ここで、トナー10bに関しては、トナー10aとの間に分極電荷9c、9d間のクーロン引力Fb_aが働き、感光ドラム2の表層との間に分極電荷9e、9f間のクーロン引力Fb_drが働く。Fb_a、Fb_drともにトナーの誘電率ε及び感光ドラム2の表層の誘電率εdrに左右される。
9-2. FIG. 6B shows the surface force of the photosensitive drum 2 in the primary transfer portion N1, the intermediate transfer belt 8 and the polarization state of the toner therebetween, and the polarization charge in the external field (externally applied voltage, external force). Indicates the force received from the applied electric field. When a voltage is applied to the primary transfer power supply 51, the toner 10a (intermediate transfer belt 8 side), the toner 10b (photosensitive drum 2 side), the intermediate transfer belt 8, and the surface layer of the photosensitive drum 2 are sized according to their dielectric constants. Polarize with. If the applied voltage of the primary transfer power source 51 is negative, negative polarization charges 9a, 9c, 9e and positive polarization charges 9b, 9d, 9f are induced as shown in the figure. Coulomb attractive force acts between polarized charges with different polarities. Here, with respect to the toner 10b, a Coulomb attractive force Fb_a between the polarization charges 9c and 9d acts on the toner 10a, and a Coulomb attractive force Fb_dr between the polarization charges 9e and 9f acts on the surface layer of the photosensitive drum 2. Both Fb_a and Fb_dr depend on the dielectric constant ε of the toner and the dielectric constant εdr of the surface layer of the photosensitive drum 2.

また、図6(c)は、真電荷が外部印加電圧から受ける力、及び真電荷間に働く力を示す。トナー10bには、トナー10bの持つ真電荷qbに外部印加電圧Eが作用して生じるクーロン力(≒qb・E)、トナー10aの持つ真電荷qaとの相互作用で生じる力Fqb_qaも同時に作用する。   FIG. 6C shows the force that the true charge receives from the externally applied voltage and the force that acts between the true charges. A coulomb force (≈qb · E) generated by the externally applied voltage E acting on the true charge qb of the toner 10b and a force Fqb_qa generated by the interaction with the true charge qa of the toner 10a simultaneously act on the toner 10b. .

また、図6(d)は、非静電的付着力を示す。トナー10bには、トナー10aとの間での非静電的付着力Ab_a、感光ドラム2との間での非静電的付着力Ab_drが働く。   FIG. 6D shows non-electrostatic adhesion. A non-electrostatic adhesion force Ab_a between the toner 10a and a non-electrostatic adhesion force Ab_dr between the photosensitive drum 2 and the toner 10b acts.

また、図6(e)は、分極電荷が周囲の誘電体に作る鏡像との相互作用を示す。トナー10bには、トナー10aとの間に鏡像力Mb_a、感光ドラム2との間に鏡像力Mb_drが働く。   FIG. 6E shows the interaction with the mirror image formed by the polarization charge on the surrounding dielectric. The toner 10b has a mirror image force Mb_a between the toner 10a and the toner drum 10b, and a mirror image force Mb_dr between the toner 10b and the photosensitive drum 2.

図6(f)は、真電荷が作る鏡像との相互作用を示す。トナー10bには、トナー10aとの間に鏡像力Mqb_qa、感光ドラム2との間に鏡像力Mqb_drの力が働く。   FIG. 6F shows the interaction with the mirror image created by the true charge. The toner 10b has a mirror image force Mqb_qa between the toner 10a and a mirror image force Mqb_dr with the photosensitive drum 2.

結局、トナー10bに作用する力Fbは、トナーの誘電率ε、感光ドラム2の表層の誘電率εdr、外部印加電圧E、トナーの電荷量qa、qbの関数であって、下記式(1)で表される。
Fb=Fb(ε,εdr,E,qa,qb)
=Fb_a+Fb_dr+Fqb_qa+E・qb+Mb_dr+Mb_a+Mqb_qa+Mqb_dr+Ab_dr+Ab_a ・・・・・(1)
After all, the force Fb acting on the toner 10b is a function of the dielectric constant ε of the toner, the dielectric constant εdr of the surface layer of the photosensitive drum 2, the externally applied voltage E, and the charge amounts qa and qb of the toner. It is represented by
Fb = Fb (ε, εdr, E, qa, qb)
= Fb_a + Fb_dr + Fqb_qa + E.qb + Mb_dr + Mb_a + Mqb_qa + Mqb_dr + Ab_dr + Ab_a (1)

このFbが中間転写ベルト8方向へ向いていれば、トナー10bは転写方向の力を受けることになる。各項について更に説明していく。   If this Fb is directed toward the intermediate transfer belt 8, the toner 10b receives a force in the transfer direction. Each section will be further described.

一般に、外部印加電圧Eの中に存在する誘電体の分極電荷の大きさ|P|は、誘電率をεとして、下記式で表される。
|P|=(ε−1)・E・ε/ε
In general, the magnitude of polarization charge | P | of a dielectric existing in the externally applied voltage E is expressed by the following equation, where the dielectric constant is ε.
| P | = (ε−1) · E · ε 0 / ε

そのため、感光ドラム2内に励起される分極電荷は、下記式で表される。
(εdr−1)・E・ε/εdr
Therefore, the polarization charge excited in the photosensitive drum 2 is expressed by the following formula.
(Εdr-1) · E · ε 0 / εdr

また、トナー表面に励起される分極電荷は、下記式で表される。
(ε−1)・E・ε/ε
Further, the polarization charge excited on the toner surface is expressed by the following formula.
(Ε-1) · E · ε 0 / ε

よって、中間転写ベルト8方向の力である図6(b)に示す上記Fb_aは、トナーの分極電荷同士の積に比例するので、下記式で表される。下記式中のc1は正の定数である。
Fb_a=c1・E・(ε−1)/ε
Therefore, the Fb_a shown in FIG. 6B, which is the force in the direction of the intermediate transfer belt 8, is proportional to the product of the polarized charges of the toner, and is expressed by the following equation. C1 in the following formula is a positive constant.
Fb_a = c 1 · E 2 · (ε−1) 2 / ε 2

また、感光ドラム2方向の力である図6(b)に示す上記Fb_drは、トナーの分極電荷と感光ドラム2の分極電荷の積に比例するので、下記式で表される。下記式中のc2は負の定数である。
Fb_dr=c2・E・(εdr−1)・(ε−1)/εdr/ε
Further, Fb_dr shown in FIG. 6B, which is a force in the direction of the photosensitive drum 2, is proportional to the product of the polarization charge of the toner and the polarization charge of the photosensitive drum 2, and is expressed by the following equation. C2 in the following formula is a negative constant.
Fb_dr = c2 · E 2 · (εdr-1) · (ε-1) / εdr / ε

ここで、トナーとトナーとの間、トナーと感光ドラム2との間、トナーと中間転写ベルト8との間の距離が全て外添剤の粒径に等しいとすると、c1=−c2=Cとおける。   Here, assuming that the distances between the toners, between the toner and the photosensitive drum 2, and between the toner and the intermediate transfer belt 8 are all equal to the particle diameter of the external additive, c1 = −c2 = C. I can.

また、図6(c)に示す上記Fqb_qaは、トナーの電荷量の積qa・qbに比例するので、c3を定数として、下記式で表される。
Fqb_qa=c3・qa・qb
Further, the above Fqb_qa shown in FIG. 6C is proportional to the product qa · qb of the charge amount of the toner, and therefore is expressed by the following equation with c3 as a constant.
Fqb_qa = c3 · qa · qb

また、図6(a)に示すように、一般に、電荷量qの点電荷が距離dだけ離れた誘電体との間に生じる鏡像力Fは、下記式で表される。
F=q・(ε−1)/(ε+1)/16/π/ε/d
In addition, as shown in FIG. 6A, generally, the image force F generated between the point charge having the charge amount q and the dielectric separated by the distance d is expressed by the following equation.
F = q 2 · (ε−1) / (ε + 1) / 16 / π / ε 0 / d 2

ここで、0<(ε−1)/(ε+1)<1は、εの単調増加関数であることに注意する。   Note that 0 <(ε−1) / (ε + 1) <1 is a monotonically increasing function of ε.

よって、dをトナーと感光ドラム2との間、トナーと中間転写ベルト8との間の距離と等しいと仮定すると、図6(e)に示す上記Mb_dr、Mb_aは、それぞれ下記式で表される。
Mb_dr=−(ε−1)・ε ・E/ε・(εdr−1)/(εdr+1)/16/π/ε/d
Mb_a=(ε−1)・ε ・E/ε・(ε−1)/(ε+1)/16/π/ε/d
Therefore, assuming that d is equal to the distance between the toner and the photosensitive drum 2 and the distance between the toner and the intermediate transfer belt 8, the Mb_dr and Mb_a shown in FIG. .
Mb_dr =-(ε-1) 2 · ε 0 2 · E 2 / ε 2 · (εdr-1) / (εdr + 1) / 16 / π / ε 0 / d 2
Mb_a = (ε-1) 2 · ε 0 2 · E 2 / ε 2 · (ε-1) / (ε + 1) / 16 / π / ε 0 / d 2

また、rをトナーの半径とし、トナーの真電荷がトナーの中心にあると仮定すると、図6(f)に示す上記Mqb_dr、Mqb_qaは、それぞれ下記式で表される。
Mqb_dr=−qb・(εdr−1)/(εdr+1)/16/π/ε/r
Mqb_qa=qb・(ε−1)/(ε+1)/16/π/ε/r
Assuming that r is the radius of the toner and the true charge of the toner is at the center of the toner, the above Mqb_dr and Mqb_qa shown in FIG.
Mqb_dr = −qb 2 · (εdr−1) / (εdr + 1) / 16 / π / ε 0 / r 2
Mqb_qa = qb 2 · (ε−1) / (ε + 1) / 16 / π / ε 0 / r 2

一例として、qb=数fC、d=100nm、r=3μm、E=5・10[V/m]である。図6(e)、図6(f)に示した鏡像力の和をMb(εdr,|qb|,|E|)として下記式で表す。
Mb(εdr,|qb|,|E|)
=Mb_dr+Mb_a+Mqb_qa+Mqb_dr
As an example, qb = several fC, d = 100 nm, r = 3 μm, E = 5 · 10 6 [V / m]. The sum of the image forces shown in FIG. 6E and FIG. 6F is expressed by the following formula as Mb (εdr, | qb |, | E |).
Mb (εdr, | qb |, | E |)
= Mb_dr + Mb_a + Mqb_qa + Mqb_dr

前述の各鏡像力の式から、上記鏡像力の和は、ε>εdrの場合ε及び|E|の単調増加関数、ε<εdrの場合εの単調増加関数で|E|の単調減少関数である。それぞれEの自乗で増加、減少する。また、Mb(εdr,|qb|,|E|)=0を満たす。   From the above formulas of mirror image forces, the sum of the mirror image forces is a monotonically increasing function of ε and | E | when ε> εdr, and a monotonically increasing function of ε when ε <εdr, and a monotone decreasing function of | E |. is there. Each increases and decreases with the square of E. Further, Mb (εdr, | qb |, | E |) = 0 is satisfied.

結局、前述の式(1)は、E、ε、εdrの関数として、下記式で表される。
Fb=Fb_a+Fb_dr+Fqb_qa+E・qb+Mb(ε,|qb|,|E|)+Ab_a+Ab_dr
=C・E・(ε−1)ε /ε−C・E・(εdr−1)・(ε−1)ε /ε/εdr+c3・qa・qb+Mb(ε,|qb|,|E|)+E・qb+Ab_a+Ab_dr ・・・・・(2)
After all, the above-described equation (1) is expressed by the following equation as a function of E, ε, and εdr.
Fb = Fb_a + Fb_dr + Fqb_qa + E · qb + Mb (ε, | qb |, | E |) + Ab_a + Ab_dr
= C · E 2 · (ε-1) 2 ε 0 2 / ε 2 -C · E 2 · (εdr-1) · (ε-1) ε 0 2 / ε / εdr + c3 · qa · qb + Mb (ε, | qb |, | E |) + E · qb + Ab_a + Ab_dr (2)

上記式(2)から分かるように、ε>εdrであれば、
Fb_a+Fb_dr>0
となって、この値は外部印加電圧Eの自乗に比例する。よって、Eを大きくするほど、上記式(2)の右辺第1項と第2項及び第4項の和がEの自乗で増大する。そして、
Fb>0
となって、トナー10bは、トナー10b自身の持つ電荷qbの極性によらず、中間転写ベルト8方向(転写方向)に大きな力を受けることになる。
As can be seen from the above equation (2), if ε> εdr,
Fb_a + Fb_dr> 0
This value is proportional to the square of the externally applied voltage E. Therefore, as E is increased, the sum of the first term, the second term, and the fourth term on the right side of the equation (2) is increased by the square of E. And
Fb> 0
Thus, the toner 10b receives a large force in the direction of the intermediate transfer belt 8 (transfer direction) regardless of the polarity of the charge qb of the toner 10b itself.

実施例1の系に関して三次元電界シミュレーションを行った。このシミュレーションを行った系の概要、各部のサイズ、形状などを図7(a)に模式的に示す。このシミュレーションでは、トナーの誘電率ε=2.8、感光ドラム2の表層の誘電率εdr=2、真空の誘電率をεとした。また、中間転写ベルト8は完全導体と仮定し、その電位をVtrとして可変電位を印加できるようにした。また、中間転写ベルト8の電位をVtr、感光ドラム2の下面(中間転写ベルト8とは反対側)をアースとして0[V]に設定し、上面(中間転写ベルト8側)には一次転写ニップN1中での上面電位がVl=−100[V]になるような電荷密度σを設定した。具体的には、中間転写ベルト8と感光ドラム2との間の距離をd1、感光ドラム2の膜厚(表層の厚み)をd2として、下記式でσを求めた。これにより、感光ドラム2の表面電位をVl=−100[V]に設定することができる。
σ=−(Vtr−Vl)÷d1×ε+Vl÷d2×εdr
A three-dimensional electric field simulation was performed on the system of Example 1. FIG. 7A schematically shows the outline of the system in which this simulation was performed, the size and shape of each part, and the like. In this simulation, the dielectric constant of the toner epsilon = 2.8, the photosensitive drum 2 surface layer of the dielectric constant Ipushirondr = 2, the dielectric constant of vacuum was set to epsilon 0. Further, the intermediate transfer belt 8 is assumed to be a complete conductor, and its potential is set to Vtr so that a variable potential can be applied. Further, the potential of the intermediate transfer belt 8 is set to Vtr, the lower surface (opposite side of the intermediate transfer belt 8) of the photosensitive drum 2 is set to 0 [V], and the primary transfer nip is set on the upper surface (intermediate transfer belt 8 side). The charge density σ was set such that the upper surface potential in N1 was Vl = −100 [V]. Specifically, σ was obtained by the following equation, where d1 was the distance between the intermediate transfer belt 8 and the photosensitive drum 2, and d2 was the film thickness (surface layer thickness) of the photosensitive drum 2. Thereby, the surface potential of the photosensitive drum 2 can be set to Vl = −100 [V].
σ = − (Vtr−Vl) ÷ d1 × ε 0 + Vl ÷ d2 × εdr

図7(b)は、トナー10bの受ける力Fbをトナー10bの電荷量(トリボ)qbの関数としてプロットしたグラフである。パラメータは中間転写ベルト8の表面の電位Vtrである。トナー10bが受ける力Fbは、正の値の場合は中間転写ベルト8方向の向きであり、その値が大きいほど転写に有利である。ここで、トナー10aの電荷量は、+5fC/個と仮定している。図7(b)から、強い電場を印加するほど電荷量に対する力Fbの傾きは大きくなり、正の電荷量を持つトナーは転写方向への強い力を受けることが分かる。一方、正規の帯電極性から反転した負の電荷量を持つトナーは、印加電圧が−100Vと小さい場合は転写と反対方向の力を受けることが分かる。しかし、−300V、−500Vと印加電圧を強くするにつれ、それほど大きくない負の電荷を持つトナーは転写方向の力を受けることが分かる。つまり、帯電極性が反転したトナーであっても、転写することができることを示している。   FIG. 7B is a graph in which the force Fb received by the toner 10b is plotted as a function of the charge amount (tribo) qb of the toner 10b. The parameter is the potential Vtr of the surface of the intermediate transfer belt 8. When the force Fb received by the toner 10b is a positive value, it is the direction of the intermediate transfer belt 8, and the larger the value, the more advantageous the transfer. Here, it is assumed that the charge amount of the toner 10a is +5 fC / piece. As can be seen from FIG. 7B, the gradient of the force Fb with respect to the charge amount increases as a stronger electric field is applied, and the toner having a positive charge amount receives a stronger force in the transfer direction. On the other hand, it can be seen that the toner having the negative charge amount reversed from the normal charging polarity receives a force in the opposite direction to the transfer when the applied voltage is as low as -100V. However, it can be seen that as the applied voltage is increased to -300V and -500V, the toner having a negative charge which is not so large receives a force in the transfer direction. That is, it is indicated that even a toner having a reversed charging polarity can be transferred.

次に、トナー10bが受ける力Fbとトナーの誘電率εとの関係について説明する。前述の式(2)において、εを大きくしていくと(ε>>εdr)、右辺第一項が支配的になる。そのため、上述の外部印加電圧Eを大きくいった場合と同様、トナー10bは、トナー10b自身の持つ電荷qbの極性によらず、中間転写ベルト8方向(転写方向)に大きな力を受けることになる。   Next, the relationship between the force Fb received by the toner 10b and the dielectric constant ε of the toner will be described. In the above formula (2), when ε is increased (ε >> εdr), the first term on the right side becomes dominant. Therefore, as in the case where the externally applied voltage E is increased, the toner 10b receives a large force in the direction of the intermediate transfer belt 8 (transfer direction) regardless of the polarity of the charge qb of the toner 10b itself. .

図8は、上記同様の三次元電界シミュレーションにより、外部印加電圧E=−400Vの時のトナーの電荷量qbに対するトナー10bの受ける力Fbを、トナーの誘電率εをパラメータとしてプロットしたグラフである。図8から、トナーの誘電率εを大きくするほど、トナーの電荷量によらずトナーは転写方向に強い力を受けることがわかる。   FIG. 8 is a graph in which the force Fb received by the toner 10b with respect to the charge amount qb of the toner when the externally applied voltage E = −400 V is plotted using the dielectric constant ε of the toner as a parameter by the same three-dimensional electric field simulation as described above. . FIG. 8 shows that as the dielectric constant ε of the toner is increased, the toner receives a stronger force in the transfer direction regardless of the charge amount of the toner.

以上をまとめると、外部印加電圧Eを大きくするほど、またトナーの誘電率εが大きいほど(εdr<ε)、トナー10bは転写方向の力を受けることが分かる。これに対して、εdr>εの場合には、外部印加電圧Eを大きくしていくと、トナー10bは感光ドラム2方向の力を受けてしまう。そして、トナー10aとトナー10bとの間の分離が生じ、一次転写残トナーとしてトナー10bが感光ドラム2上に残ってしまう。   In summary, it can be seen that the toner 10b receives a force in the transfer direction as the externally applied voltage E is increased and the dielectric constant ε of the toner is increased (εdr <ε). On the other hand, when εdr> ε, the toner 10b receives a force in the direction of the photosensitive drum 2 as the externally applied voltage E is increased. Then, separation between the toner 10a and the toner 10b occurs, and the toner 10b remains on the photosensitive drum 2 as the primary transfer residual toner.

9−3.2層のトナーが受ける力
次に、上記トナー10b(感光ドラム2側)が受ける力に関するのと同様の議論を、トナー10a(中間転写ベルト8側)とトナー10b(感光ドラム2側)との2層のトナー層全体について当てはめる。
9-3.2 Force Received by Toner of Layer Next, a discussion similar to the force received by the toner 10b (photosensitive drum 2 side) will be made. This applies to the entire two toner layers.

トナー10aが受ける力は、図6(a)〜(h)に示すように、トナー10bが受ける力の場合と同様に考えて、下記式(3)で表される。
Fa=Fa_b+Fa_it+Fqa_qb+Ma_it+Ma_b+Mqa_qb+Mqa_it+E・qa+Aa_b+Aa_it ・・・・・(3)
As shown in FIGS. 6A to 6H, the force received by the toner 10a is expressed by the following formula (3) in the same manner as in the case of the force received by the toner 10b.
Fa = Fa_b + Fa_it + Fqa_qb + Ma_it + Ma_b + Mqa_qb + Mqa_it + E · qa + Aa_b + Aa_it (3)

ここで、図6(d)に示すAa_bはトナー10aとトナー10bとの間の非静電的付着力、図6(d)に示すAa_itはトナー10aと中間転写ベルト8との間の非静電的付着力である。   Here, Aa_b shown in FIG. 6D is a non-electrostatic adhesion force between the toner 10a and the toner 10b, and Aa_it shown in FIG. 6D is a non-static state between the toner 10a and the intermediate transfer belt 8. Electric adhesion.

また、図6(b)に示すトナー10aの分極電荷9bと中間転写ベルト8の分極電荷9aとの間のクーロン引力Fa_itは、トナー10bが受ける力の場合と同様に考えて、Cを正定数として、下記式で表される。
Fa_it=C・(εit−1)・(ε−1)・E/εit/ε
Further, the coulomb attractive force Fa_it between the polarization charge 9b of the toner 10a and the polarization charge 9a of the intermediate transfer belt 8 shown in FIG. Is represented by the following formula.
Fa_it = C · (εit-1) · (ε-1) · E 2 / εit / ε

また、図6(b)に示すトナー10aの分極電荷9cとトナー10bの分極電荷9dとの間のクーロン引力Fa_bは、作用反作用の法則により、Fa_b+Fb_a=0を満たす。そのため、トナー10aとトナー10bとを合わせて考えるとFa_b、Fb_aは打ち消される。   Further, the Coulomb attractive force Fa_b between the polarization charge 9c of the toner 10a and the polarization charge 9d of the toner 10b shown in FIG. 6B satisfies Fa_b + Fb_a = 0 by the law of action and reaction. Therefore, when the toner 10a and the toner 10b are considered together, Fa_b and Fb_a are canceled out.

同様に、図6(c)に示すトナー10aの真電荷がトナー10bの真電荷から受ける力Fqa_qbは、Fqa_qb+Fqb_qa=0を満たす。また、図6(d)に示すトナー10aとトナー10bとの間の非静電付着力Aa_bは、Aa_b+Ab_a=0を満たす。このように、トナー同士が及ぼし合う抗力も打ち消される。   Similarly, the force Fqa_qb that the true charge of the toner 10a shown in FIG. 6C receives from the true charge of the toner 10b satisfies Fqa_qb + Fqb_qa = 0. Further, the non-electrostatic adhesive force Aa_b between the toner 10a and the toner 10b shown in FIG. 6D satisfies Aa_b + Ab_a = 0. In this way, the drag force exerted by the toners is canceled out.

また、図6(g)、図6(h)に示すMa_it,Ma_b,Mqa_qb,Mqa_itは、トナー10aの持つ分極電荷及び真電荷に作用する鏡像力である。トナー10bが受ける力の場合と同様に考えて、これらはそれぞれ下記式で表される。
Ma_it=(ε−1)・ε ・E/ε・(εit−1)/(εit+1)/16/π/ε/d
Ma_b=−(ε−1)・ε ・E/ε・(ε−1)/(ε+1)/16/π/ε/d
Mqa_it=qa・(εdr−1)/(εdr+1)/16/π/ε/r
Mqa_qb=−qa・(ε−1)/(ε+1)/16/π/ε/r
Further, Ma_it, Ma_b, Mqa_qb, and Mqa_it shown in FIGS. 6G and 6H are mirror image forces acting on the polarization charge and the true charge of the toner 10a. In the same manner as in the case of the force received by the toner 10b, these are respectively expressed by the following equations.
Ma_it = (ε-1) 2 · ε 0 2 · E 2 / ε 2 · (εit-1) / (εit + 1) / 16 / π / ε 0 / d 2
Ma_b =-(ε-1) 2 · ε 0 2 · E 2 / ε 2 · (ε-1) / (ε + 1) / 16 / π / ε 0 / d 2
Mqa_it = qa 2 · (εdr−1) / (εdr + 1) / 16 / π / ε 0 / r 2
Mqa_qb = −qa 2 · (ε−1) / (ε + 1) / 16 / π / ε 0 / r 2

作用反作用の法則により、上記Ma_b及びMqa_qbは、トナー10b側に大きさが等しく向きが反対向きの力を作用させる。同じ理由で、上記Mb_a及びMqb_qaも、トナー10a側に大きさが等しく向きが反対向きの力を作用させる。また、Ma_b=Mb_aと考えられる。   According to the law of action and reaction, the above Ma_b and Mqa_qb act on the toner 10b side with forces of equal magnitude and opposite directions. For the same reason, the above-described Mb_a and Mqb_qa also apply forces having the same magnitude and opposite directions to the toner 10a side. Further, it is considered that Ma_b = Mb_a.

結局、トナー10aに働く鏡像力Maと、トナー10bに働く鏡像力Mbとを足し合わせた力M(ε,E)は、下記式(4)で表される。
Ma=Ma_it+Ma_b+Mqa_qb+Mqa_it
Mb=Mb_dr+Mb_a+Mqb_qa+Mqb_dr
M(ε,E)=Ma+Mb
=Ma_it+Mqa_it+Mb_dr+Mqb_dr
=(ε−1)・ε ・E/ε・(εit−1)/(εit+1)/16/π/ε/d+qa・(εdr−1)/(εdr+1)/16/π/ε/r−(ε−1)・ε ・E/ε・(εdr−1)/(εdr+1)/16/π/ε/d−qb・(εdr−1)/(εdr+1)/16/π/ε/r ・・・(4)
As a result, the force M (ε, E) obtained by adding the mirror image force Ma acting on the toner 10a and the mirror image force Mb acting on the toner 10b is expressed by the following equation (4).
Ma = Ma_it + Ma_b + Mqa_qb + Mqa_it
Mb = Mb_dr + Mb_a + Mqb_qa + Mqb_dr
M (ε, E) = Ma + Mb
= Ma_it + Mqa_it + Mb_dr + Mqb_dr
= (Ε-1) 2 · ε 0 2 · E 2 / ε 2 · (εit-1) / (εit + 1) / 16 / π / ε 0 / d 2 + qa 2 · (εdr-1) / (εdr + 1) / 16 / π / ε 0 / r 2- (ε-1) 2 · ε 0 2 · E 2 / ε 2 · (εdr-1) / (εdr + 1) / 16 / π / ε 0 / d 2 -qb 2 · (Εdr−1) / (εdr + 1) / 16 / π / ε 0 / r 2 (4)

上記式(4)から明らかなように、上記鏡像力M(ε,E)は、εit>εdrの場合εとEそれぞれの単調増加関数であり、εit<εdrの場合εとEそれぞれの単調減少関数である。   As is clear from the above equation (4), the image force M (ε, E) is a monotonically increasing function of ε and E when εit> εdr, and monotonically decreasing of ε and E when εit <εdr. It is a function.

以上より、トナー10aとトナー10bとの2層のトナー層の全体に作用する力F(=Fa+Fb)は、前述の式(2)を参照して下記式(5)で表される。
F=Fa+Fb
=Fa_it+Fb_dr+E・(qa+qb)+M(ε,E)+Aa_it+Ab_dr
≒C・(εit−1)・(ε−1)/ε/εit・E−C・(εdr−1)・(ε−1)/ε/εdr・E+E・(qa+qb)+M(ε,E)+Aa_it+Ab_dr
・・・・・(5)
From the above, the force F (= Fa + Fb) acting on the entire two toner layers of the toner 10a and the toner 10b is expressed by the following equation (5) with reference to the above equation (2).
F = Fa + Fb
= Fa_it + Fb_dr + E. (Qa + qb) + M (ε, E) + Aa_it + Ab_dr
≈ C · (εit-1) · (ε-1) / ε / εit · E 2 −C · (εdr-1) · (ε-1) / ε / εdr · E 2 + E · (qa + qb) + M (ε , E) + Aa_it + Ab_dr
(5)

上記式(5)から、εit>εdrの場合は、トナーの誘電率εを大きくするほど、また外部印加電圧Eを大きくするほど、右辺第1項と第2項及び第4項の和が増大する。そのため、トナー層の全体として、中間転写ベルト8方向(転写方向)に大きな力を受けることが分かる。   From the above equation (5), when εit> εdr, the sum of the first term, the second term, and the fourth term on the right side increases as the dielectric constant ε of the toner increases and the external applied voltage E increases. To do. Therefore, it can be seen that the entire toner layer receives a large force in the direction of the intermediate transfer belt 8 (transfer direction).

よって、εit>εdr、ε>εdrを満たすことで、トナー10a、トナー10bの電荷量によらず、外部印加電圧を大きくするほど、トナー層の全体として転写効率を向上させることができ、転写残トナー、再転写残トナーを低減することができる。トナーが3層以上に積層していた場合でも、εit>εdr、ε>εdrを満たすことで、同様のメカニズムで転写残トナー、再転写残トナーを低減することができる。   Therefore, by satisfying εit> εdr and ε> εdr, the transfer efficiency of the entire toner layer can be improved as the externally applied voltage is increased regardless of the charge amount of the toner 10a and the toner 10b. Toner and retransfer residual toner can be reduced. Even when the toner is laminated in three or more layers, the transfer residual toner and the retransfer residual toner can be reduced by the same mechanism by satisfying εit> εdr and ε> εdr.

9−4.単層のトナーが受ける力
最後に、感光ドラム2上のトナーが単層である場合について説明する。図9(図9(a)〜(d)は、一次転写部N1で単層のトナー10aにかかる力を説明するための模式図である。
9-4. Finally, the case where the toner on the photosensitive drum 2 is a single layer will be described. FIG. 9 (FIGS. 9A to 9D) is a schematic diagram for explaining the force applied to the single-layer toner 10a at the primary transfer portion N1.

図9(a)に示すように、単層のトナーの場合も、一次転写部N1に印加された電圧によりトナー10aは分極し、図示のように正極性の分極電荷9b、9dと、負極性の分極電荷9a,9cとが発生する。そして、これらの分極電荷同士が、Fa_dr、Fa_itの力で引き合う。   As shown in FIG. 9A, in the case of a single-layer toner, the toner 10a is polarized by the voltage applied to the primary transfer portion N1, and as shown in the figure, positive polarity charges 9b and 9d and negative polarity Polarization charges 9a and 9c are generated. These polarization charges are attracted by the forces Fa_dr and Fa_it.

また、図9(d)は、トナーと中間転写ベルト8との間、トナーと感光ドラム2との間の非静電的付着力Aa_it、Aa_drを示す。また、図9(b)は、分極電荷の作る鏡像力Ma_it及びMa_drを示す。また、図9(c)は、真電荷の作る鏡像力Mqa_it及びMqa_drと、真電荷が電界から受ける力qa・Eとを示す。上記Ma_it、Ma_dr、Mqa_it、Mqa_drは、それぞれ下記式で表される。
Ma_it=(ε−1)・ε ・E/ε・(εit−1)/(εit+1)/16/π/ε/d
Ma_dr=−(ε−1)・ε ・E/ε・(εdr−1)/(εdr+1)/16/π/ε/d
Mqa_it=qa・(εit−1)/(εit+1)/16/π/ε/r
Mqa_dr=−qa・(εdr−1)/(εdr+1)/16/π/ε/r
FIG. 9D shows non-electrostatic adhesion forces Aa_it and Aa_dr between the toner and the intermediate transfer belt 8 and between the toner and the photosensitive drum 2. FIG. 9B shows the image forces Ma_it and Ma_dr created by the polarization charge. FIG. 9C shows the image forces Mqa_it and Mqa_dr created by the true charge and the force qa · E that the true charge receives from the electric field. The Ma_it, Ma_dr, Mqa_it, and Mqa_dr are each expressed by the following formula.
Ma_it = (ε-1) 2 · ε 0 2 · E 2 / ε 2 · (εit-1) / (εit + 1) / 16 / π / ε 0 / d 2
Ma_dr =-(ε-1) 2 · ε 0 2 · E 2 / ε 2 · (εdr-1) / (εdr + 1) / 16 / π / ε 0 / d 2
Mqa_it = qa 2 · (εit−1) / (εit + 1) / 16 / π / ε 0 / r 2
Mqa_dr = −qa 2 · (εdr−1) / (εdr + 1) / 16 / π / ε 0 / r 2

上記各鏡像力の式から、εit>εdrの場合、トナー10aに働く鏡像力Mは、
Ma=Ma_it+Ma_b+Mqa_qb+Mqa_it>0
となる。そのため、トナー10aに働く鏡像力Maは、εとEのどちらに関しても単調増加関数である。また、トナーの真電荷qaも考慮すると、前述のトナー層が2層の場合と同様に、トナー10aにかかる力Faは、下記式(6)で表される。
Fa=Fa_dr+Fa_it+E・qa+Ma+Aa_it+Aa_dr
=C・(εit−1)・(ε−1)・E−C・(εdr−1)・(ε−1)・E+E・qa+Ma+Aa_it+Aa_dr ・・・・・(6)
From the above formulas of mirror image forces, when εit> εdr, the mirror force M acting on the toner 10a is:
Ma = Ma_it + Ma_b + Mqa_qb + Mqa_it> 0
It becomes. Therefore, the mirror image force Ma acting on the toner 10a is a monotonically increasing function for both ε and E. In consideration of the true charge qa of the toner, the force Fa applied to the toner 10a is expressed by the following formula (6), as in the case where the toner layer has two layers.
Fa = Fa_dr + Fa_it + E · qa + Ma + Aa_it + Aa_dr
= C · (εit-1) · (ε-1) · E 2 -C · (εdr-1) · (ε-1) · E 2 + E · qa + Ma + Aa_it + Aa_dr ····· (6)

上記式(6)より、トナー層が2層の場合と同様、εit>εdrの場合、トナー10aに働く中間転写ベルト8方向(転写方向)の力の大きさは、外部印加電圧Eの大きさの自乗に比例して大きくなる。そのため、トナー10aの電荷によらず、トナー10aは転写方向に力を受けることになる。   From the above equation (6), as in the case of two toner layers, when εit> εdr, the magnitude of the force in the direction of the intermediate transfer belt 8 (transfer direction) acting on the toner 10a is the magnitude of the externally applied voltage E. Increases in proportion to the square of. Therefore, the toner 10a receives a force in the transfer direction regardless of the charge of the toner 10a.

10.タッチダウン方式
次に、上述の非磁性一成分方式の現像装置4に替えて、タッチダウン方式の現像装置4を用いた場合について説明する。図10は、タッチダウン方式の現像装置(ここでは、単に「現像装置」という。)4の模式図(感光ドラム2、中間転写ベルト8も示されている。)である。
10. Next, a case where a touch-down developing device 4 is used in place of the non-magnetic one-component developing device 4 will be described. FIG. 10 is a schematic diagram of the touch-down developing device (herein simply referred to as “developing device”) 4 (the photosensitive drum 2 and the intermediate transfer belt 8 are also shown).

現像装置4は、現像剤収容部(現像装置本体)としての現像容器41を有し、この現像容器41内に現像剤としてトナー(非磁性トナー)10とキャリア(磁性キャリア)18との混合物である2成分現像剤が収容されている。   The developing device 4 has a developing container 41 as a developer container (developing device main body), and in the developing container 41 is a mixture of a toner (nonmagnetic toner) 10 and a carrier (magnetic carrier) 18 as a developer. A two-component developer is accommodated.

現像装置4は、撹拌部材としての撹拌ローラ42を有する。撹拌ローラ42は、現像容器41内に収容された2成分現像剤を撹拌する。撹拌された2成分現像剤には、摩擦により静電気が発生し、キャリア18はマイナスに帯電し、トナー10はプラスに帯電する。また、この静電気力によりトナー10はキャリア18に付着する。   The developing device 4 has a stirring roller 42 as a stirring member. The agitation roller 42 agitates the two-component developer accommodated in the developing container 41. In the stirred two-component developer, static electricity is generated by friction, the carrier 18 is negatively charged, and the toner 10 is positively charged. Further, the toner 10 adheres to the carrier 18 by this electrostatic force.

現像装置4は、第1の現像剤担持体としての第1の現像ローラ43を有する。第1の現像ローラ43は、円筒形状の非磁性部材で構成された第1の現像スリーブ43aと、この第1の現像スリーブ43aの中空部内に固定して配置された磁界発生手段としての第1の磁極部材43bと、を有して構成される。第1の現像スリーブ43aは、図中矢印R3方向に回転駆動される。第1の磁極部材43bは、第1の現像スリーブ43aの周方向に複数の磁極を有する。第1の磁極部材43bが発生する磁界の力で、現像容器41内の2成分現像剤は第1の現像スリーブ43aの表面に担持される。   The developing device 4 includes a first developing roller 43 as a first developer carrier. The first developing roller 43 includes a first developing sleeve 43a formed of a cylindrical nonmagnetic member, and a first magnetic field generating unit arranged fixedly in a hollow portion of the first developing sleeve 43a. Magnetic pole member 43b. The first developing sleeve 43a is rotationally driven in the direction of arrow R3 in the drawing. The first magnetic pole member 43b has a plurality of magnetic poles in the circumferential direction of the first developing sleeve 43a. The two-component developer in the developing container 41 is carried on the surface of the first developing sleeve 43a by the force of the magnetic field generated by the first magnetic pole member 43b.

現像装置4は、現像剤規制部材としての規制ブレード45を有する。規制ブレード45は、板状の部材で構成されており、先端部側が第1の現像ローラ43の表面に近接するようにして、第1の現像ローラ43に対向して配置されている。規制ブレード45の先端部と第1の現像ローラ43の表面との間には、所定の隙間(ギャップ)が形成されている。規制ブレード45は、第1の現像ローラ43の回転に伴って、第1の現像ローラ43の表面に担持された2成分現像剤の層厚を規制する。   The developing device 4 has a regulating blade 45 as a developer regulating member. The regulating blade 45 is configured by a plate-like member, and is disposed so as to face the first developing roller 43 so that the tip end side is close to the surface of the first developing roller 43. A predetermined gap (gap) is formed between the tip of the regulating blade 45 and the surface of the first developing roller 43. The regulating blade 45 regulates the layer thickness of the two-component developer carried on the surface of the first developing roller 43 as the first developing roller 43 rotates.

また、現像装置4は、第2の現像剤担持体としての第2の現像ローラ44を有する。第2の現像ローラ44は、円筒形状の非磁性部材で構成された第2の現像スリーブ44aと、この第2の現像スリーブ44aの中空部内に固定して配置された磁界発生手段としての第2の磁極部材44bと、を有して構成される。第2の現像スリーブ44aは、第1の現像スリーブ43aに対向して配置されている。第2の現像スリーブ44aは、図中矢印R4方向に回転駆動される。つまり、第1の現像スリーブ43aと第2の現像スリーブ44aは、それぞれの表面が対向部で逆方向に移動する方向に回転する。第2の磁極部材44bは、第1の現像スリーブ43aと第2の現像スリーブ44aとの最近接部に対応する位置において、第1の磁極部材43bと対向して配置されている。第2の磁極部材44bの磁極の極性と、第1の磁極部材43bにおける第2の磁極部材44bと向かい合う磁極の極性とは異なっている。したがって、上記最近接部において第1の磁極部材43bと第2の磁極部材44bとの間には磁界が形成される。第1の現像スリーブ43aの表面の現像剤層は、この磁界の影響を受けて立ち上がり、磁気ブラシを形成して、第2の現像スリーブ44aの表面に接触する。   Further, the developing device 4 includes a second developing roller 44 as a second developer carrier. The second developing roller 44 includes a second developing sleeve 44a formed of a cylindrical non-magnetic member, and a second magnetic field generating unit that is fixedly disposed in the hollow portion of the second developing sleeve 44a. Magnetic pole member 44b. The second developing sleeve 44a is arranged to face the first developing sleeve 43a. The second developing sleeve 44a is rotationally driven in the direction of arrow R4 in the drawing. That is, the first developing sleeve 43a and the second developing sleeve 44a rotate in directions in which their respective surfaces move in opposite directions at the opposing portions. The second magnetic pole member 44b is disposed to face the first magnetic pole member 43b at a position corresponding to the closest portion between the first developing sleeve 43a and the second developing sleeve 44a. The polarity of the magnetic pole of the second magnetic pole member 44b is different from the polarity of the magnetic pole of the first magnetic pole member 43b facing the second magnetic pole member 44b. Therefore, a magnetic field is formed between the first magnetic pole member 43b and the second magnetic pole member 44b at the closest portion. The developer layer on the surface of the first developing sleeve 43a rises under the influence of this magnetic field, forms a magnetic brush, and comes into contact with the surface of the second developing sleeve 44a.

そして、第1の現像スリーブ43aと、第2の現像スリーブ44aとには、それぞれ所定のバイアスが印加され、上記最近接部に、プラスに帯電したトナーが第1のスリーブ43aから第2の現像スリーブ44a側に向かう方向の電界が形成されている。これにより、上記磁気ブラシからトナー10が第2の現像スリーブ44aの表面に移動して、第2の現像スリーブ44aの表面にはその移動したトナー10によりトナー層が形成される。   A predetermined bias is applied to each of the first developing sleeve 43a and the second developing sleeve 44a, and positively charged toner is applied from the first sleeve 43a to the second developing portion at the closest portion. An electric field is formed in a direction toward the sleeve 44a. As a result, the toner 10 moves from the magnetic brush to the surface of the second developing sleeve 44 a, and a toner layer is formed on the surface of the second developing sleeve 44 a by the moved toner 10.

こうして第2の現像スリーブ44a上に担持されたトナー10は、第2の現像スリーブ44aの回転に伴って感光ドラム2との対向部(現像部)へと搬送され、前述の非磁性一成分方式の場合と同様にして現像に供される。   Thus, the toner 10 carried on the second developing sleeve 44a is conveyed to a portion (developing portion) facing the photosensitive drum 2 as the second developing sleeve 44a rotates, and the above-described non-magnetic one-component system. It is used for development in the same manner as in.

現像装置4として上述のタッチダウン方式の現像装置4を用いた場合における、前述のトナーA、トナーBでの転写効率を比較した。なお、前述の実施例1、比較例1の場合と同様、トナーA、トナーBには外添剤が外添されている。ここでは、トナーの単位重量当たりの電荷量Q/M[μC/g](トナーの電荷量をトナー重量で割った指標)を30、20、10、0[μC/g]と変化させたときの一次転写残トナーの量を前述したのと同様にして計測した。   When the above-described touch-down developing device 4 was used as the developing device 4, the transfer efficiencies of the toner A and the toner B were compared. As in the case of Example 1 and Comparative Example 1 described above, an external additive is externally added to toner A and toner B. Here, when the charge amount Q / M [μC / g] per toner unit weight (an index obtained by dividing the toner charge amount by the toner weight) is changed to 30, 20, 10, 0 [μC / g]. The amount of primary transfer residual toner was measured in the same manner as described above.

一般に、キャリアに対するトナーの混合比率を上げるとトナーの電荷量が低下し、混合比率を下げるとトナーの電荷量が上昇する。したがって、キャリアに対するトナーの混合比率を調整することにより、トナーの電荷量を調整することが可能である。   Generally, when the mixing ratio of toner to the carrier is increased, the charge amount of the toner is decreased, and when the mixing ratio is decreased, the charge amount of the toner is increased. Therefore, it is possible to adjust the charge amount of the toner by adjusting the mixing ratio of the toner to the carrier.

図11は、トナーA、トナーBのそれぞれを用いた場合のトナーの電荷量Q/Mと最小転写残値との関係を示す。ここで、最小転写残値とは、前述したのと同様にして印加する一次転写バイアスをパラメータとして一次転写残トナーの量を計測した際の一次転写残トナーの量の最小値を意味する。図11から、トナーAを用いた場合は、トナーBを用いた場合よりも、同じトナーの電荷量に対して一次転写残トナーの量がより少ない(転写効率がより良好である)ことが分かる。また、トナーAを用いた場合は、トナーの電荷量によらず、良好な転写効率が得られることが分かる。   FIG. 11 shows the relationship between the toner charge amount Q / M and the minimum transfer residual value when toner A and toner B are used. Here, the minimum transfer residual value means the minimum value of the amount of primary transfer residual toner when the amount of primary transfer residual toner is measured using the primary transfer bias applied as a parameter in the same manner as described above. From FIG. 11, it can be seen that when toner A is used, the amount of residual primary transfer toner is smaller (the transfer efficiency is better) for the same toner charge amount than when toner B is used. . It can also be seen that when toner A is used, good transfer efficiency can be obtained regardless of the charge amount of the toner.

以上、本実施例によれば、転写残や再転写残を抑制して転写効率を向上させることができる。例えば、転写効率99%以上が要求されることのあるクリーナレス方式などにおける転写効率の向上のために非常に有効である。   As described above, according to the present embodiment, transfer efficiency can be improved by suppressing transfer residue and retransfer residue. For example, it is very effective for improving transfer efficiency in a cleaner-less system in which a transfer efficiency of 99% or more may be required.

[第2の実施形態]
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、第1の実施形態のものと同じである。したがって、本実施形態の画像形成装置において、第1の実施形態のものと同一又は対応する機能、構成を有する要素については、同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, another embodiment of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, in the image forming apparatus of this embodiment, elements having the same or corresponding functions and configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態では、トナー粒子として、高誘電体(高誘電率材料)の粒子である高誘電粒子を含有するトナー粒子を用いる。本実施例では、高誘電粒子は、トナー粒子を構成する樹脂に混練されてトナー粒子内に略一様に分散されている。   In the present embodiment, toner particles containing high dielectric particles that are particles of a high dielectric (high dielectric constant material) are used as toner particles. In this embodiment, the high dielectric particles are kneaded with the resin constituting the toner particles and dispersed substantially uniformly in the toner particles.

1.トナー
本実施形態の構成の画像形成装置100において、異なるトナーを用いた実施例2−1、2−2について後述の転写効率の評価を行った。
1. Toner In the image forming apparatus 100 having the configuration of the present embodiment, the transfer efficiency described later was evaluated for Examples 2-1 and 2-2 using different toners.

実施例2−1、実施例2−2でそれぞれ用いたトナー粒子(トナー母体)であるトナーC、トナーDを表3に示す。トナーC、トナーD用の樹脂としては、日本合成化学工業社製のポリエステル樹脂粒子HP325を主成分とする樹脂を用いた。そして、この樹脂100質量部に対して、共立化学株式会社製のチタン酸バリウム粒子BTHP9DXを15質量部添加したものをトナーC(実施例2−1)、全く加えない物をトナーD(実施例2−2)とした。チタン酸バリウムは、常温で誘電率が1000以上の代表的な高誘電体(高誘電率材料)である、誘電体セラミックスの一例である。樹脂とチタン酸バリウムとの混練は、機内温度をポリエステル樹脂のガラス転移温度以上に設定した二軸混練機で行った。そして、混練した樹脂をホソカワミクロン社製のカウンタジェットミル100AFGで粉砕した後、同社製の分級機50ATPで分級してトナーC、トナーDを得た。分級後のトナーの個数平均粒径(中心径)は、トナーC、トナーDともに7μmである。また、トナーC、トナーDともに、外添剤として第1の実施形態と同じTGC−110を外添した。なお、本実施形態においても、トナー粒子の着色剤や電荷制御剤としては、第1の実施形態で説明したのと同様のものを用いることができる。外添剤の処方としては、トナーDに関しては、80gのトナー粒子に対して2gの外添剤を添加した(トナー粒子100質量部に対し外添剤2.5質量部)。トナーCに関しては、比重が重いため、90gのトナー粒子に対して2gの外添剤を添加した(トナー粒子100質量部に対し外添剤2.2質量部)。これにより、トナーの表面上の外添剤の個数分布密度がトナーCとトナーDとで同様になるようにした。   Table 3 shows toner C and toner D, which are toner particles (toner base materials) used in Example 2-1 and Example 2-2, respectively. As the resin for toner C and toner D, a resin mainly composed of polyester resin particles HP325 manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry was used. The toner C (Example 2-1) is obtained by adding 15 parts by mass of barium titanate particles BTHP9DX manufactured by Kyoritsu Chemical Co., Ltd. to 100 parts by mass of the resin, and the toner D (Example) is not added at all. 2-2). Barium titanate is an example of a dielectric ceramic that is a typical high dielectric (high dielectric constant material) having a dielectric constant of 1000 or more at room temperature. The kneading of the resin and barium titanate was performed with a biaxial kneader in which the temperature inside the machine was set to be equal to or higher than the glass transition temperature of the polyester resin. The kneaded resin was pulverized with a counter jet mill 100AFG manufactured by Hosokawa Micron, and then classified with a classifier 50ATP manufactured by the same company to obtain toner C and toner D. The number average particle diameter (center diameter) of the classified toner is 7 μm for both toner C and toner D. For both toner C and toner D, the same TGC-110 as in the first embodiment was externally added as an external additive. In the present embodiment, the same colorant and charge control agent as those described in the first embodiment can be used. As for the formulation of the external additive, for toner D, 2 g of external additive was added to 80 g of toner particles (2.5 parts by mass of external additive with respect to 100 parts by mass of toner particles). Regarding toner C, since the specific gravity is heavy, 2 g of external additive was added to 90 g of toner particles (2.2 parts by mass of external additive with respect to 100 parts by mass of toner particles). As a result, the number distribution density of the external additive on the surface of the toner is the same between the toner C and the toner D.

Figure 2017072770
Figure 2017072770

2.トナーの成分
高誘電粒子を混練するトナー粒子の樹脂としては、上記ポリエステル以外にも、トナーの結着樹脂として公知のもの使用可能である。
2. Component of toner As the resin of the toner particle for kneading the high dielectric particles, in addition to the above-mentioned polyester, a known toner binder resin can be used.

例えば、スチレン−アクリル樹脂などのビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、あるいはそれらを結合させたハイブリッド樹脂などが使用可能である。また、重合法により直接トナー粒子を得る方法においては、それらを形成するための単量体が用いられる。具体的には、スチレン、o−(m−、p−)メチルスチレン、o−(m−、p−)エチルスチレンなどのスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリロニトリル、アクリル酸アミドなどのアクリレート系単量体;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベヘニル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリロニトリル、メタクリル酸アミドなどのメタクリレート系単量体;ブタジエン、イソプレン、シクロヘキセンなどのオレフィン系単量体が好ましく用いられる。これらは、単独又は、一般的にはJ.Brandrup、E.H.Immergut編、「ポリマーハンドブック」、(米国)、第3版、JohnWiley&Sons、1989年、p.209−277に記載の理論ガラス転移温度(Tg)が、40乃至75℃を示すように単量体を適宜混合して用いられる。理論ガラス転移温度が40℃未満の場合にはトナーの保存安定性や耐久安定性の面から問題が生じやすく、一方、75℃を超える場合はトナーのフルカラー画像形成の場合において、画像の透明性が低下する。   For example, a vinyl resin such as styrene-acrylic resin, a polyester resin, or a hybrid resin obtained by bonding them can be used. In a method for directly obtaining toner particles by a polymerization method, a monomer for forming them is used. Specifically, styrene monomers such as styrene, o- (m-, p-) methylstyrene, o- (m-, p-) ethylstyrene; methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, Acrylate monomers such as butyl acrylate, octyl acrylate, dodecyl acrylate, stearyl acrylate, behenyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, dimethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl acrylate, acrylonitrile, acrylamide; Methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, octyl methacrylate, dodecyl methacrylate, stearyl methacrylate, behenyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, meta Diethylaminoethyl acrylic acid, methacrylonitrile, methacrylate based monomers, such as methacrylic acid amide; butadiene, isoprene, olefinic monomers such as cyclohexene is preferably used. These can be used alone or in general in J. Org. Brandrup, E.I. H. Immergut, “Polymer Handbook”, (USA), 3rd edition, John Wiley & Sons, 1989, p. The theoretical glass transition temperature (Tg) described in 209-277 is used by appropriately mixing monomers so that the glass transition temperature (Tg) is 40 to 75 ° C. When the theoretical glass transition temperature is less than 40 ° C., problems are likely to occur in terms of storage stability and durability stability of the toner. On the other hand, when it exceeds 75 ° C., the transparency of the image in the case of forming a full-color image of the toner. Decreases.

さらに、トナー粒子の機械的強度を高めると共に、結着樹脂の分子量を制御するために、結着樹脂の合成時に架橋剤を用いることもできる。架橋剤としては、二官能の架橋剤として、ジビニルベンゼン、2,2−ビス(4−アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−メタクリロキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200、#400、#600の各ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエステル型ジアクリレート、及び上記のジアクリレートをジメタクリレートに代えたものが挙げられる。多官能の架橋剤としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及びそのメタクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート及びトリアリルトリメリテートが挙げられる。これらの架橋剤は、トナーの定着性、耐オフセット性の点で、上記単量体100質量部に対して、好ましくは0.05乃至10質量部、より好ましくは0.1乃至5質量部用いることができる。   Furthermore, in order to increase the mechanical strength of the toner particles and to control the molecular weight of the binder resin, a crosslinking agent can be used during the synthesis of the binder resin. As the crosslinking agent, difunctional linking agents such as divinylbenzene, 2,2-bis (4-acryloxyethoxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-methacryloxyphenyl) propane, diallyl phthalate, ethylene glycol di Acrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,5-pentanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene Glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol # 200, # 400, # 600 diacrylate, dipropylene glycol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate Acrylate include those obtained by changing the polyester type diacrylate, and the above diacrylate dimethacrylate. Polyfunctional crosslinkers include pentaerythritol triacrylate, trimethylol ethane triacrylate, trimethylol propane triacrylate, tetramethylol methane tetraacrylate, oligoester acrylate and its methacrylate, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate and triallyl Trimellitate is mentioned. These cross-linking agents are preferably used in an amount of 0.05 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the monomer, from the viewpoint of toner fixability and offset resistance. be able to.

3.トナー粒子の粒径及び製造法
トナー粒子の好ましい粒径や利用できる製造方法は第1の実施形態で説明したものと同様である。
3. Toner Particle Size and Manufacturing Method The preferred particle size of the toner particles and the usable manufacturing method are the same as those described in the first embodiment.

本実施形態では、トナー粒子は、結着樹脂と顔料、離型剤とを混合し、混練、粉砕、分級工程を経てトナー粒子を得る混練粉砕法を用いた。   In the present embodiment, the toner particles used a kneading and pulverizing method in which a binder resin, a pigment, and a release agent are mixed and kneaded, pulverized, and classified to obtain toner particles.

4.トナー・中間転写ベルト・感光ドラムの誘電率
トナーC、トナーDの誘電率の計測結果を図13に示す。また、トナーC、トナーD、感光ドラム2の表層、中間転写ベルト8、チタン酸バリウムの誘電率の計測結果を表4に示す。ここで、チタン酸バリウムの誘電率をεaとする。
4). Dielectric Constants of Toner, Intermediate Transfer Belt, and Photosensitive Drum FIG. 13 shows the measurement results of the dielectric constants of toner C and toner D. Table 4 shows the measurement results of the dielectric constants of toner C, toner D, the surface layer of the photosensitive drum 2, the intermediate transfer belt 8, and barium titanate. Here, the dielectric constant of barium titanate is εa.

Figure 2017072770
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表4に示すように、チタン酸バリウムの比誘電率εaと感光ドラム2の表層の比誘電率εdrは、εa>>εdrとなっている。そのため、実施例2−1のトナーC、実施例2−2のトナーDともに、εdr<εとなっているが、トナーCの誘電率の方が、トナーDの誘電率よりも大きい。また、実施例2−1、実施例2−2ともに、εdr<εitとなっている。なお、チタン酸バリウムの誘電率εaは、εa>>εitを満たし、トナーC、トナーDの誘電率εはともに、ε<εitを満たす。   As shown in Table 4, the relative dielectric constant εa of barium titanate and the relative dielectric constant εdr of the surface layer of the photosensitive drum 2 are εa >> εdr. Therefore, both the toner C of Example 2-1 and the toner D of Example 2-2 satisfy εdr <ε, but the dielectric constant of the toner C is larger than the dielectric constant of the toner D. In addition, in both Example 2-1 and Example 2-2, εdr <εit. The dielectric constant εa of barium titanate satisfies εa >> εit, and the dielectric constants ε of toner C and toner D both satisfy ε <εit.

図14は、印加する一次転写バイアスをパラメータとして、実施例2−1と実施例2−2とで転写効率を評価した結果を示す。また、図12は、現像部と一次転写部N1との間での感光ドラム2上のトナーの電荷量を示す。   FIG. 14 shows the results of evaluating transfer efficiency in Example 2-1 and Example 2-2 using the applied primary transfer bias as a parameter. FIG. 12 shows the charge amount of toner on the photosensitive drum 2 between the developing unit and the primary transfer unit N1.

図12から、トナーCとトナーDとで、トナーの電荷量には殆ど違いがなく、特に転写効率の低下(一次転写残トナーの増加)の主要因となる電荷の極性が反転したトナーの割合はほぼ等しいことが分かる。一方、図14から、トナーCを用いた実施例2−1の方が、トナーDを用いた実施例2−2よりも、一次転写残トナーを低減できることが分かる。なお、ここでは、転写残トナーに関する評価結果を示したが、前述のように再転写残トナーについても転写残トナーと同様の要因により増減する。そのため、トナーCを用いた実施例2−1の方が、トナーDを用いた実施例2−2よりも、再転写残トナーを低減できることが分かる。つまり、εa>εdrを満たす高誘電粒子を含有するトナーCを用いた実施例2−1では、その高誘電粒子を含有しないトナーDを用いた実施例2−2に比べて転写効率を改善できることがわかる。上述のようにトナーCとトナーDとでトナーの電荷量にはほとんど違いがないので、この転写効率の違いはトナー粒子の誘電率に起因するものであることがわかる。   From FIG. 12, there is almost no difference in the toner charge amount between toner C and toner D, and the ratio of the toner whose charge polarity is reversed, which is the main cause of lower transfer efficiency (increase in primary transfer residual toner). Are almost equal. On the other hand, it can be seen from FIG. 14 that Example 2-1 using toner C can reduce the primary transfer residual toner more than Example 2-2 using toner D. Although the evaluation result regarding the transfer residual toner is shown here, the retransfer residual toner also increases or decreases due to the same factors as the transfer residual toner as described above. Therefore, it can be seen that Example 2-1 using toner C can reduce the retransfer residual toner more than Example 2-2 using toner D. That is, Example 2-1 using toner C containing high dielectric particles satisfying εa> εdr can improve transfer efficiency compared to Example 2-2 using toner D containing no high dielectric particles. I understand. As described above, since there is almost no difference in toner charge amount between toner C and toner D, it can be seen that this difference in transfer efficiency is due to the dielectric constant of the toner particles.

5.メカニズム
次に、上述のように転写効率が改善されるメカニズムについて説明する。一次転写部N1において、外部印加電圧のもとでは、トナー粒子を構成するポリエステル及びチタン酸バリウムはそれぞれ分極する。チタン酸バリウムは、ポリエステルよりも遥かに誘電率が高いため、外部印加電圧のもとではトナー粒子内で大きな分極電荷を誘起する。第1の実施形態で説明したのと同様に考えると、トナー粒子に添加する高誘電粒子の誘電率εaが高いほど、その分極電荷が大きくなり、特にεa>εdrを満たしている場合に転写効率が向上する。また、トナー粒子内でのチタン酸バリウム間の分極電荷による引力は、第1の実施形態で説明したのと同様に、作用反作用の法則によりトナー粒子自身の運動に影響を及ぼさない。
5. Mechanism Next, a mechanism for improving the transfer efficiency as described above will be described. In the primary transfer portion N1, the polyester and barium titanate constituting the toner particles are polarized under an externally applied voltage. Since barium titanate has a much higher dielectric constant than polyester, it induces a large polarization charge in the toner particles under an externally applied voltage. Considering in the same manner as described in the first embodiment, the higher the dielectric constant εa of the high dielectric particles added to the toner particles, the larger the polarization charge becomes. In particular, the transfer efficiency when εa> εdr is satisfied. Will improve. Further, the attractive force due to the polarization charge between the barium titanates in the toner particles does not affect the motion of the toner particles due to the law of action and reaction, as described in the first embodiment.

以上、本実施例によれば、転写残や再転写残を更に抑制して転写効率の更なる向上を図ることができる。なお、本実施形態のトナー粒子は、後述の実施形態において用いることもできる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to further suppress the transfer residue and the re-transfer residue and further improve the transfer efficiency. The toner particles of the present embodiment can also be used in the embodiments described later.

[第3の実施形態]
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、第1の実施形態のものと同じである。したがって、本実施形態の画像形成装置において、第1の実施形態のものと同一又は対応する機能、構成を有する要素については、同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
[Third Embodiment]
Next, another embodiment of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, in the image forming apparatus of this embodiment, elements having the same or corresponding functions and configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態では、中間転写ベルト8として複数層を有する中間転写ベルト8を用いる。本実施形態では、この場合に中間転写ベルト8の複数層のうち少なくとも1層の誘電率を、感光ドラム2の表層の誘電率より高くする。本実施形態では、中間転写ベルト8が異なることを除いて、トナー粒子、外添剤、外添剤の処方などは、実施例1と同様である。   In this embodiment, an intermediate transfer belt 8 having a plurality of layers is used as the intermediate transfer belt 8. In this embodiment, in this case, the dielectric constant of at least one of the plurality of layers of the intermediate transfer belt 8 is set higher than the dielectric constant of the surface layer of the photosensitive drum 2. In the present embodiment, the toner particles, the external additive, the formulation of the external additive, and the like are the same as those in Example 1, except that the intermediate transfer belt 8 is different.

図15は、本実施形態における多層構成の中間転写ベルト8の模式的な断面図である(感光ドラム2、一次転写ローラ5も示されている。)。本実施形態では、中間転写ベルト8は、基層8bと、基層8bの外面に設けられた表層(表面コート層)8aと、を有する。本実施形態では、表層8aは、厚みが0.5〜3μmであり、アクリル樹脂で形成されている。この表層8aは、電気抵抗が十分に高い高抵抗層であり、二次転写部N2の長手方向で転写材Pが通過する領域と通過しない領域とでの電流差を低減して、比較的小サイズの転写材Pへのトナー像の二次転写時の転写効率を向上するために設けられている。   FIG. 15 is a schematic sectional view of the intermediate transfer belt 8 having a multilayer structure in the present embodiment (the photosensitive drum 2 and the primary transfer roller 5 are also shown). In the present embodiment, the intermediate transfer belt 8 includes a base layer 8b and a surface layer (surface coat layer) 8a provided on the outer surface of the base layer 8b. In the present embodiment, the surface layer 8a has a thickness of 0.5 to 3 μm and is formed of an acrylic resin. The surface layer 8a is a high resistance layer having a sufficiently high electric resistance, and reduces a current difference between a region where the transfer material P passes and a region where the transfer material P does not pass in the longitudinal direction of the secondary transfer portion N2. It is provided to improve the transfer efficiency at the time of secondary transfer of the toner image onto the transfer material P having the size.

ここで、本実施形態の中間転写ベルト8の製造方法について説明する。本実施形態では、押出成形法を用いて中間転写ベルト8を製造した。基材となるPPSと、導電体粉であるカーボンブラックなどとの配合成分を、二軸混練機により溶融混練する。得られた混練物を、環状ダイスによって押出し成形することにより、基層8bを構成するエンドレスベルトを製造する。表層8aは、成形したエンドレスベルトの表面に、紫外線硬化樹脂をスプレーコーティングし、乾燥後、紫外線照射により硬化させて形成する。表層8aは、厚すぎると割れやすくなるため、0.5〜3μmの範囲となるよう塗布量を調整する。   Here, a method for manufacturing the intermediate transfer belt 8 of the present embodiment will be described. In this embodiment, the intermediate transfer belt 8 is manufactured using an extrusion method. A blended component of PPS as a base material and carbon black as a conductor powder is melt-kneaded by a biaxial kneader. The obtained kneaded product is extruded by an annular die to produce an endless belt constituting the base layer 8b. The surface layer 8a is formed by spray-coating an ultraviolet curable resin on the surface of the molded endless belt, drying, and curing by ultraviolet irradiation. If the surface layer 8a is too thick, the surface layer 8a is easily cracked.

本実施形態の画像形成装置100において、中間転写ベルト8の表層8a、基層8bの誘電率を変更した実施例3−1、実施例3−2、実施例3−3、比較例2について、第1の実施形態で説明したのと同様にして転写効率の評価を行った。ここで、中間転写ベルト8の表層8aの誘電率をεits、基層8bの誘電率をεitbとする。   In the image forming apparatus 100 of the present embodiment, Examples 3-1, 3-2, 3-3, and Comparative Example 2 in which the dielectric constants of the surface layer 8a and the base layer 8b of the intermediate transfer belt 8 are changed will be described. The transfer efficiency was evaluated in the same manner as described in the first embodiment. Here, the dielectric constant of the surface layer 8a of the intermediate transfer belt 8 is εits, and the dielectric constant of the base layer 8b is εitb.

実施例3−1、実施例3−2、実施例3−3、比較例2でそれぞれ用いた中間転写ベルト8の表層8a、基層8bの誘電率と感光ドラム2の表層の誘電率との関係を表5に示す。実施例3−1では、表層8a、基層8bの両方の誘電率が、感光ドラム2の表層の誘電率よりも大きい。実施例3−2では、表層8a、基層8bのうち表層8aの誘電率のみが、感光ドラム2の表層の誘電率よりも大きい。実施例3−3では、表層8a、基層8bのうち基層8bの誘電率のみが、感光ドラム2の表層の誘電率よりも大きい。一方、比較例2では、表層8a、基層8bの両方の誘電率が、感光ドラム2の表層の誘電率よりも小さい。なお、各例において、中間転写ベルト8の複数の層のうち、感光ドラム2の表層の誘電率よりも大きい誘電率を有する層の誘電率は、トナー粒子の誘電率よりも大きい。また、各例のいずれにおいても、感光ドラム2の表層の誘電率は、トナー粒子の誘電率よりも小さい。   Relationship between the dielectric constants of the surface layer 8a and the base layer 8b of the intermediate transfer belt 8 and the dielectric constant of the surface layer of the photosensitive drum 2 used in Example 3-1, Example 3-2, Example 3-3, and Comparative Example 2, respectively. Is shown in Table 5. In Example 3-1, the dielectric constant of both the surface layer 8 a and the base layer 8 b is larger than the dielectric constant of the surface layer of the photosensitive drum 2. In Example 3-2, only the dielectric constant of the surface layer 8 a out of the surface layer 8 a and the base layer 8 b is larger than the dielectric constant of the surface layer of the photosensitive drum 2. In Example 3-3, only the dielectric constant of the base layer 8 b out of the surface layer 8 a and the base layer 8 b is larger than the dielectric constant of the surface layer of the photosensitive drum 2. On the other hand, in Comparative Example 2, the dielectric constant of both the surface layer 8 a and the base layer 8 b is smaller than the dielectric constant of the surface layer of the photosensitive drum 2. In each example, among the plurality of layers of the intermediate transfer belt 8, the layer having a dielectric constant larger than that of the surface layer of the photosensitive drum 2 has a dielectric constant larger than that of the toner particles. In any of the examples, the dielectric constant of the surface layer of the photosensitive drum 2 is smaller than the dielectric constant of the toner particles.

転写効率を比較すると、実施例3−1>実施例3−2>実施例3−3>>比較例2の順であった。   When the transfer efficiency was compared, it was in the order of Example 3-1> Example 3-2> Example 3-3 >> Comparative Example 2.

Figure 2017072770
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図16に示すように、誘電体の近傍の電荷は、誘電体内に鏡像電荷を生じさせ、力Fで誘電体方向に力を受けることが知られている。ここで、図16に示すように、誘電体(本実施形態では中間転写ベルト8)が誘電率の異なる複数層で構成されており、中間転写ベルト8から距離dだけ離れた位置に点電荷qが位置している場合を考える。この電荷は、中間転写ベルト8の最表層(本実施形態では表層8a)と、最表層より下の層(本実施例では基層8b)の誘電体内にそれぞれ鏡像電荷を生じさせる。鏡像力は、距離の自乗に反比例するため、電荷は最表層に生じた鏡像電荷の影響を強く受けることになる。   As shown in FIG. 16, it is known that charges in the vicinity of the dielectric cause a mirror image charge in the dielectric and receive a force in the direction of the dielectric with a force F. Here, as shown in FIG. 16, the dielectric (in this embodiment, the intermediate transfer belt 8) is composed of a plurality of layers having different dielectric constants, and the point charge q is located at a position away from the intermediate transfer belt 8 by a distance d. Consider the case where is located. This charge generates mirror image charges in the outermost layer (surface layer 8a in the present embodiment) of the intermediate transfer belt 8 and in the dielectric layers below the outermost layer (base layer 8b in the present example). Since the mirror image force is inversely proportional to the square of the distance, the charge is strongly influenced by the mirror image charge generated on the outermost layer.

図17は、図16に示すような2層の誘電体の表層8aの厚みと、この2層の誘電体上の点電荷qが受ける力と、の関係を三次元電界シミュレーションで計算し、プロットしたものである。ここで、点電荷qの2層の誘電体からの距離dは一定にしている。図17から、表層8aを厚くするほど表層8aの誘電率の影響が大きくなり、表層8bを薄くするほど基層8bの誘電率の影響が大きくなることが分かる。また、表層8aの厚みを、電荷と表層9aとの距離より薄くすると、基層8bの影響が顕著になることが分かる。つまり、表層8aが薄くなるほど、2層の誘電体上の電荷が受ける鏡像力は、表層8a及び基層8bの誘電率がともに基層8bの誘電率に等しいと仮定した時に受ける鏡像力に近づいていく。逆に、表層8aが厚くなると、2層の誘電体上の電荷が受ける鏡像力は、表層8a及び基層8bの誘電率がともに表層8aの誘電率に等しいと仮定した時の仮定した時の鏡像力に近づいていく。   FIG. 17 shows a plot of the relationship between the thickness of the surface layer 8a of the two-layer dielectric as shown in FIG. 16 and the force received by the point charge q on the two-layer dielectric by three-dimensional electric field simulation. It is a thing. Here, the distance d of the point charge q from the two-layer dielectric is constant. From FIG. 17, it can be seen that the thicker the surface layer 8a, the greater the influence of the dielectric constant of the surface layer 8a, and the thinner the surface layer 8b, the greater the influence of the dielectric constant of the base layer 8b. It can also be seen that when the thickness of the surface layer 8a is made thinner than the distance between the charge and the surface layer 9a, the influence of the base layer 8b becomes significant. That is, the thinner the surface layer 8a, the closer the image force received by the charges on the two dielectric layers approaches the image force received when the dielectric constants of the surface layer 8a and the base layer 8b are both equal to the dielectric constant of the base layer 8b. . On the contrary, when the surface layer 8a is thick, the mirror image force received by the charges on the two dielectric layers is assumed to be a mirror image when assuming that the dielectric constants of the surface layer 8a and the base layer 8b are both equal to the dielectric constant of the surface layer 8a. Approaching power.

つまり、中間転写ベルト8が2層構成を有する場合、仮に表層8aの誘電率が低くても、基層8bの誘電率が十分に高ければ、トナー粒子の分極電荷及び真電荷と基層8bに生じる鏡像電荷及び分極電荷との相互作用により、転写効率を向上させることができる。そして、これは表層8aの厚みが薄い場合、典型的にはトナー粒子の粒径(平均粒径)以下である場合に、特に顕著である。このように、転写体が、感光体側の表面を構成する表層と、表層の感光体とは反対側に設けられた基層と、を有する場合、少なくとも基層の誘電率が感光体の誘電率よりも高く、表層の厚みがトナーの平均粒径以下であることが好ましい。   In other words, when the intermediate transfer belt 8 has a two-layer configuration, even if the dielectric constant of the surface layer 8a is low, if the dielectric constant of the base layer 8b is sufficiently high, the polarization charge and true charge of the toner particles and the mirror image generated on the base layer 8b. The transfer efficiency can be improved by the interaction between the charge and the polarization charge. This is particularly noticeable when the thickness of the surface layer 8a is thin, typically when it is equal to or smaller than the particle size (average particle size) of the toner particles. Thus, when the transfer body has a surface layer constituting the surface on the photoreceptor side and a base layer provided on the side opposite to the photoreceptor on the surface layer, at least the dielectric constant of the base layer is higher than the dielectric constant of the photoreceptor. It is preferable that the thickness of the surface layer is not more than the average particle diameter of the toner.

[第4の実施形態]
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、第1の実施形態のものと同じである。したがって、本実施形態の画像形成装置において、第1の実施形態のものと同一又は対応する機能、構成を有する要素については、同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, another embodiment of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, in the image forming apparatus of this embodiment, elements having the same or corresponding functions and configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態では、感光ドラム2として複数層の誘電体層を有する感光ドラム2を用いる。つまり、本実施形態では、感光ドラム2は、基体20a上に、誘電率的に無視できない複数の誘電体層を有する。本実施形態では、この場合に感光ドラム2の複数の誘電体層のうち少なくとも1層の誘電率を、トナー粒子の誘電率より低くする。本実施形態では、感光ドラム2が異なることを除いて、中間転写ベルト8、トナー粒子、外添剤、外添剤の処方などは、実施例1と同様である。   In this embodiment, a photosensitive drum 2 having a plurality of dielectric layers is used as the photosensitive drum 2. That is, in the present embodiment, the photosensitive drum 2 has a plurality of dielectric layers that cannot be ignored in terms of dielectric constant on the substrate 20a. In this embodiment, in this case, the dielectric constant of at least one of the plurality of dielectric layers of the photosensitive drum 2 is set lower than the dielectric constant of the toner particles. In the present embodiment, the intermediate transfer belt 8, the toner particles, the external additive, the prescription of the external additive, and the like are the same as those in Example 1, except that the photosensitive drum 2 is different.

図18は、本実施形態における感光ドラム2の模式的な断面図である(中間転写ベルト8、一次転写ローラ5も示されている。)。本実施形態では、感光ドラム2は、電荷輸送層が第1層(表層)2aと、第2層(基層)2bと、の2層で構成されている。なお、感光ドラム2の感光層における電荷輸送層以外の層構成は第1の実施形態と同様であるが、図18では図示を省略している。本実施形態では、第1層(表層)の厚みは、トナーの粒径(平均粒径)よりも小さい。   FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of the photosensitive drum 2 in the present embodiment (the intermediate transfer belt 8 and the primary transfer roller 5 are also shown). In the present embodiment, the photosensitive drum 2 includes a charge transport layer that includes a first layer (surface layer) 2a and a second layer (base layer) 2b. The layer configuration of the photosensitive layer of the photosensitive drum 2 other than the charge transport layer is the same as that of the first embodiment, but is not shown in FIG. In the present embodiment, the thickness of the first layer (surface layer) is smaller than the particle size (average particle size) of the toner.

本実施形態の画像形成装置100において、感光ドラム2の電荷輸送層の第1層2a、第2層2bの誘電率を変更した実施例4−1、実施例4−2、実施例4−3、比較例3について、第1の実施形態で説明したのと同様にして転写効率の評価を行った。ここで、感光ドラム2の電荷輸送層の第1層2aの誘電率をεdrs、第2層2bの誘電率をεdrbとする。   In the image forming apparatus 100 of the present embodiment, Example 4-1, Example 4-2, and Example 4-3 in which the dielectric constants of the first layer 2a and the second layer 2b of the charge transport layer of the photosensitive drum 2 are changed. In Comparative Example 3, the transfer efficiency was evaluated in the same manner as described in the first embodiment. Here, the dielectric constant of the first layer 2a of the charge transport layer of the photosensitive drum 2 is εdrs, and the dielectric constant of the second layer 2b is εdrb.

実施例4−1、実施例4−2、実施例4−3、比較例3でそれぞれ用いた感光ドラム2の電荷輸送層の第1層2a、第2層2bの誘電率とトナー粒子の誘電率との関係を表6に示す。実施例4−1では、第1層2a、第2層2bの両方の誘電率が、トナー粒子の誘電率よりも小さい。実施例4−2では、第1層2a、第2層2bのうち第1層2aの誘電率のみが、トナー粒子の誘電率よりも小さい。実施例4−3では、第1層2a、第2層2bのうち第2層2bの誘電率のみが、トナー粒子の誘電率よりも小さい。一方、比較例3では、第1層2a、第2層2bの両方の誘電率が、トナー粒子の誘電率よりも大きい。なお、各例において、感光ドラム2の複数の電荷輸送層のうち、トナー粒子の誘電率よりも小さい誘電率を有する層の誘電率は、中間転写ベルト8の誘電率よりも小さい。また、各例のいずれにおいても、トナー粒子の誘電率は、中間転写ベルト8の誘電率よりも小さい。   The dielectric constant of the first layer 2a and the second layer 2b of the charge transport layer of the photosensitive drum 2 and the dielectric of the toner particles used in Example 4-1, Example 4-2, Example 4-3, and Comparative Example 3, respectively. Table 6 shows the relationship with the rate. In Example 4-1, the dielectric constant of both the first layer 2a and the second layer 2b is smaller than the dielectric constant of the toner particles. In Example 4-2, only the dielectric constant of the first layer 2a out of the first layer 2a and the second layer 2b is smaller than the dielectric constant of the toner particles. In Example 4-3, only the dielectric constant of the second layer 2b out of the first layer 2a and the second layer 2b is smaller than the dielectric constant of the toner particles. On the other hand, in Comparative Example 3, the dielectric constants of both the first layer 2a and the second layer 2b are larger than the dielectric constant of the toner particles. In each example, among the plurality of charge transport layers of the photosensitive drum 2, the dielectric constant of a layer having a dielectric constant smaller than that of the toner particles is smaller than that of the intermediate transfer belt 8. In any of the examples, the dielectric constant of the toner particles is smaller than the dielectric constant of the intermediate transfer belt 8.

転写効率を比較すると、実施例4−1>実施例4−2>実施例4−3>>比較例3の順であった。   When the transfer efficiency was compared, it was in the order of Example 4-1> Example 4-2> Example 4-3 >> Comparative Example 3.

Figure 2017072770
Figure 2017072770

第3の実施形態で説明したのと同様に、トナー粒子の分極電荷や真電荷は、感光ドラム2の複数の誘電体層(本実施例では2層の電荷輸送層)の誘電体内に発生した分極電荷から受ける力も感受する。これにより、電荷輸送層が2層の場合、仮に第1層2aの誘電率が高くても、第2層2bの誘電率が十分に低ければ、トナー粒子の分極電荷及び真電荷と第2層2bに生じる鏡像電荷及び分極電荷との相互作用により、転写効率を向上させることができる。そして、これは第1層2aの厚みが薄い場合、典型的にはトナー粒子の粒径(平均粒径)以下である場合に、特に顕著である。このように、感光体が、転写体側の表面を構成する第1層と、第1層の転写体とは反対側に設けられた第2層と、を有する場合、少なくとも第2層の誘電率がトナーの誘電率よりも低く、第1層の厚みがトナーの平均粒径以下であることが好ましい。   As described in the third embodiment, polarization charges and true charges of the toner particles are generated in the dielectric bodies of a plurality of dielectric layers (two charge transport layers in this embodiment) of the photosensitive drum 2. The force received from the polarization charge is also felt. As a result, when the charge transport layer has two layers, even if the dielectric constant of the first layer 2a is high, if the dielectric constant of the second layer 2b is sufficiently low, the polarization charge and true charge of the toner particles and the second layer The transfer efficiency can be improved by the interaction between the mirror image charge and the polarization charge generated in 2b. This is particularly noticeable when the thickness of the first layer 2a is thin, typically when it is equal to or smaller than the particle size (average particle size) of the toner particles. As described above, when the photosensitive member includes the first layer constituting the surface on the transfer member side and the second layer provided on the side opposite to the transfer member of the first layer, at least the dielectric constant of the second layer. Is lower than the dielectric constant of the toner, and the thickness of the first layer is preferably not more than the average particle diameter of the toner.

なお、第3の実施形態と第4の実施形態とを組み合わせて実施してもよい。つまり、感光ドラム2の複数の誘電体層のうち少なくとも1層の誘電率を、トナー粒子の誘電率より低くし、その層の誘電率よりも中間転写ベルト8の複数層のうち少なくとも1層の誘電率を高くする。   In addition, you may implement combining 3rd Embodiment and 4th Embodiment. That is, the dielectric constant of at least one of the plurality of dielectric layers of the photosensitive drum 2 is set lower than the dielectric constant of the toner particles, and the dielectric constant of that layer is at least one of the plurality of layers of the intermediate transfer belt 8. Increase the dielectric constant.

[第5の実施形態]
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、第1の実施形態のものと同じである。したがって、本実施形態の画像形成装置において、第1の実施形態のものと同一又は対応する機能、構成を有する要素については、同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
[Fifth Embodiment]
Next, another embodiment of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, in the image forming apparatus of this embodiment, elements having the same or corresponding functions and configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態では、第2の実施形態と同様に、トナー粒子として、樹脂に高誘電体(高誘電率材料)の粒子である高誘電粒子が含有するトナー粒子を用いる。本実施例では、高誘電粒子は、トナー粒子の外縁部により多く存在するようにトナー粒子を構成する樹脂に分散されている。   In this embodiment, as in the second embodiment, toner particles containing high dielectric particles, which are particles of a high dielectric material (high dielectric constant material), are used as toner particles. In this embodiment, the high dielectric particles are dispersed in the resin constituting the toner particles so as to be present more in the outer edge portion of the toner particles.

本実施形態では、トナー粒子用の樹脂としては、第2の実施形態(実施例2−1、2−2)と同じポリエステル樹脂(日本合成化学工業社製のポリエステル樹脂粒子HP325)を主成分とする樹脂を用いた。この樹脂粒子は、混錬粉砕法で製造される。また、本実施形態では、高誘電粒子として、第2の実施形態(実施例2−1)と同じチタン酸バリウム(共立化学株式会社製のチタン酸バリウム粒子BTHP9DX)を用いた。本実施形態では、樹脂粒子100質量部に対してチタン酸バリウム粒子を15質量部添加し、外添用ミルサーで撹拌し樹脂粒子の表面にチタン酸バリウム粒子を埋め込んだ。これにより、図19(b)に示すように、トナー粒子の外縁部により高い濃度で高誘電粒子が分散されたトナー粒子を作成することができる。つまり、本実施形態では、トナー粒子中の高誘電粒子の分布濃度は、トナー粒子の中央側から表面側に向かうにしたがって高くなっている。本実施形態においても、トナー粒子の個数平均粒径(中心径)は7μmである。また、本実施形態においても、トナー粒子には、外添剤として第2の実施形態と同じTGC−110を外添した。外添剤の処方としては、実施例2−1(トナーB)と同様に、90gのトナー粒子に対して2gの外添剤を添加した(トナー粒子100質量部に対して外添剤2.2質量部)。   In this embodiment, the resin for toner particles is mainly composed of the same polyester resin (polyester resin particles HP325 manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry) as in the second embodiment (Examples 2-1 and 2-2). Resin used was used. The resin particles are produced by a kneading pulverization method. In the present embodiment, the same barium titanate (barium titanate particles BTHP9DX manufactured by Kyoritsu Chemical Co., Ltd.) as in the second embodiment (Example 2-1) was used as the high dielectric particles. In this embodiment, 15 parts by mass of barium titanate particles were added to 100 parts by mass of the resin particles, and stirred with an external addition miller to embed the barium titanate particles on the surface of the resin particles. As a result, as shown in FIG. 19B, toner particles in which high dielectric particles are dispersed at a higher concentration in the outer edge portion of the toner particles can be created. That is, in the present embodiment, the distribution concentration of the high dielectric particles in the toner particles increases from the center side to the surface side of the toner particles. Also in this embodiment, the number average particle diameter (center diameter) of the toner particles is 7 μm. Also in this embodiment, the same TGC-110 as that of the second embodiment was externally added to the toner particles as an external additive. The formulation of the external additive was the same as in Example 2-1 (Toner B), in which 2 g of external additive was added to 90 g of toner particles (external additive 2. 2 parts by mass).

なお、第2の実施形態(実施例2−1)では、二軸混練機で樹脂中に略一様にチタン酸バリウムを分散させるようにしてトナー粒子を作成している。そのため、図19(a)に示すように、トナー粒子中には略一様にチタン酸バリウムが分散されている。つまり、第2の実施形態(実施例2−1)では、トナー粒子中の高誘電粒子の分布濃度は、中央から表面まで略一定である。   In the second embodiment (Example 2-1), the toner particles are prepared so that barium titanate is dispersed substantially uniformly in the resin by a biaxial kneader. Therefore, as shown in FIG. 19A, barium titanate is dispersed substantially uniformly in the toner particles. That is, in the second embodiment (Example 2-1), the distribution density of the high dielectric particles in the toner particles is substantially constant from the center to the surface.

図19(b)に示すように高誘電粒子がトナー粒子の外縁部により高い濃度で分布している場合と、図19(a)に示すように高誘電粒子がトナー粒子内に略一様に分布している場合とで、第1の実施形態で説明したのと同様の転写効率を評価した。その結果、図19(b)に示すように分布している場合の方が、図19(a)に示すように分布している場合よりも良好な転写効率が得られることが分かった。   As shown in FIG. 19B, the high dielectric particles are distributed at a higher concentration in the outer edge of the toner particles, and as shown in FIG. 19A, the high dielectric particles are substantially uniformly in the toner particles. The transfer efficiency similar to that described in the first embodiment was evaluated in the case of distribution. As a result, it was found that better transfer efficiency can be obtained when the distribution is as shown in FIG. 19B than when the distribution is as shown in FIG.

これは、次のような理由によるものと考えられる。第1の実施形態で説明したように、外部印加電圧Eでトナー粒子に生じた分極電荷は、周囲の中間転写ベルト8や感光ドラム2などの誘電体に生じる分極電荷と相互作用する。この相互作用の大きさは、分極電荷の大きさ自身にもよるが、分極電荷同士の距離の自乗に反比例する。この点、本実施形態のように、高誘電粒子をトナー粒子の外縁部に分布させた場合、その分極によって生じた分極電荷と周囲の誘電体に生じた分極電荷との距離が近くなる。そのため、この場合には、トナー粒子の全体に高誘電粒子を一様に分布させた場合と比較すると、前述の式(2)でのFb及び前述の式(5)でのFがより大きくなり、転写効率が向上するものと考えられる。   This is considered due to the following reasons. As described in the first embodiment, the polarization charge generated in the toner particles by the externally applied voltage E interacts with the polarization charge generated in the dielectric such as the surrounding intermediate transfer belt 8 and the photosensitive drum 2. The magnitude of this interaction depends on the magnitude of the polarization charge itself, but is inversely proportional to the square of the distance between the polarization charges. In this respect, when the high dielectric particles are distributed on the outer edge portion of the toner particles as in the present embodiment, the distance between the polarization charge generated by the polarization and the polarization charge generated in the surrounding dielectric material becomes close. Therefore, in this case, Fb in the above equation (2) and F in the above equation (5) are larger than in the case where the high dielectric particles are uniformly distributed throughout the toner particles. It is considered that the transfer efficiency is improved.

[その他]
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
[Others]
As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the specific Example, this invention is not limited to the above-mentioned Example.

上述の実施例では、中間転写方式の画像形成装置を例に説明したが、直接転写方式の画像形成装置にも本発明を適用することができる。当業者には周知のとおり、直接転写方式の画像形成装置は、例えば図1の画像形成装置における中間転写ベルトに代えて、無端状のベルトなどとされる転写材担持体を有する。そして、各画像形成部で感光ドラムに形成されたトナー像は、各転写部において、転写材担持体上に担持されて搬送される転写材に直接転写される。あるいは、感光ドラムに形成されたトナー像を、感光ドラムと転写ローラなどの転写部材との当接を通過する転写材に直接転写する画像形成装置がある。直接転写方式の場合は、紙やプラスチックシートなどとされる転写材が、感光体からトナー像が静電的に転写される転写体を構成する。このような直接転写方式の画像形成装置でも、感光ドラム、トナー、転写体の誘電率の関係を、上述の実施形態と同様に設定することで、転写効率を向上させることができる。   In the above-described embodiments, the intermediate transfer type image forming apparatus has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a direct transfer type image forming apparatus. As is well known to those skilled in the art, a direct transfer type image forming apparatus has a transfer material carrier, such as an endless belt, instead of the intermediate transfer belt in the image forming apparatus of FIG. The toner image formed on the photosensitive drum in each image forming unit is directly transferred to the transfer material carried and conveyed on the transfer material carrier in each transfer unit. Alternatively, there is an image forming apparatus that directly transfers a toner image formed on a photosensitive drum to a transfer material that passes through contact between the photosensitive drum and a transfer member such as a transfer roller. In the case of the direct transfer method, a transfer material such as paper or a plastic sheet constitutes a transfer body on which a toner image is electrostatically transferred from a photoreceptor. Even in such a direct transfer type image forming apparatus, the transfer efficiency can be improved by setting the relationship among the dielectric constants of the photosensitive drum, toner, and transfer body in the same manner as in the above-described embodiment.

また、上述の実施例では、クリーナレス方式を採用したが、感光体クリーニング手段として、感光体に当接するクリーニングブレードなどのクリーニング部材を備えたクリーニング装置が設けられていてもよい。   In the above-described embodiments, the cleanerless system is employed. However, a cleaning device including a cleaning member such as a cleaning blade that contacts the photoconductor may be provided as the photoconductor cleaning means.

1 画像形成部
2 感光ドラム
5 一次転写ローラ
8 中間転写ベルト
10 トナー粒子
P 転写材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image formation part 2 Photosensitive drum 5 Primary transfer roller 8 Intermediate transfer belt 10 Toner particle P Transfer material

Claims (14)

感光体と、前記感光体上に静電像を形成する像形成手段と、前記感光体上に形成された静電像にトナーを供給する現像手段と、前記感光体からトナー像が静電的に転写される転写体と、を有し、
前記感光体の比誘電率をεdr、前記転写体の比誘電率をεit、前記トナーの比誘電率をεとしたとき、
εdr<ε、及び
εdr<εit
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
A photosensitive member; an image forming unit that forms an electrostatic image on the photosensitive member; a developing unit that supplies toner to the electrostatic image formed on the photosensitive member; A transfer body to be transferred to
When the relative permittivity of the photoconductor is εdr, the relative permittivity of the transfer member is εit, and the relative permittivity of the toner is ε,
εdr <ε and εdr <εit
An image forming apparatus satisfying the relationship:
前記トナーは、樹脂中に比誘電率εaの粒子を含有して構成されており、
εa>εdr
の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
The toner is configured to contain particles having a relative dielectric constant εa in a resin,
εa> εdr
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
前記トナー中の前記粒子の濃度は、前記トナーの中央側から表面側に向かうに従って高くなっていることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 2, wherein the concentration of the particles in the toner increases from the central side toward the surface side of the toner. 前記εaは1000以上であることを特徴とする請求項2又は3に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 2, wherein the εa is 1000 or more. 前記粒子は、チタン酸バリウム粒子であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 4, wherein the particles are barium titanate particles. 前記転写体は複数の層を有し、該複数の層のうち少なくとも1層の比誘電率である前記εitが、前記感光体の比誘電率εdrよりも高いことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成装置。   The transfer body has a plurality of layers, and the εit, which is a relative dielectric constant of at least one of the plurality of layers, is higher than a relative dielectric constant εdr of the photoconductor. The image forming apparatus according to claim 5. 前記転写体は、前記感光体側の表面を構成する表層と、前記表層の前記感光体とは反対側に設けられた基層と、を有し、少なくとも前記基層の比誘電率である前記εitが、前記感光体の比誘電率εdrよりも高く、前記表層の厚みはトナーの平均粒径以下であることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。   The transfer body has a surface layer constituting the surface on the photoreceptor side, and a base layer provided on the surface layer opposite to the photoreceptor, and at least the εit which is a relative dielectric constant of the base layer, The image forming apparatus according to claim 6, wherein a relative dielectric constant εdr of the photoconductor is higher and a thickness of the surface layer is equal to or less than an average particle diameter of toner. 前記感光体は複数の層を有し、該複数の層のうち少なくとも1層の比誘電率である前記εdrが、トナーの比誘電率εよりも低いことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の画像形成装置。   8. The photoreceptor according to claim 1, wherein the photoreceptor has a plurality of layers, and the εdr, which is a relative dielectric constant of at least one of the plurality of layers, is lower than a relative dielectric constant ε of the toner. The image forming apparatus according to claim 1. 前記感光体は、前記転写体側の表面を構成する第1層と、前記第1層の前記転写体とは反対側に設けられた第2層と、を有し、少なくとも前記第2層の比誘電率である前記εdrが、トナーの比誘電率εよりも低く、前記第1層の厚みはトナーの平均粒径以下であることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。   The photoreceptor includes a first layer constituting a surface on the transfer body side and a second layer provided on the opposite side of the first layer to the transfer body, and at least a ratio of the second layer. 9. The image forming apparatus according to claim 8, wherein the dielectric constant εdr is lower than the relative dielectric constant ε of the toner, and the thickness of the first layer is equal to or less than the average particle diameter of the toner. 感光体と、前記感光体上に静電像を形成する像形成手段と、前記感光体上に形成された静電像にトナーを供給する現像手段と、前記感光体からトナー像が静電的に転写される転写体と、を有し、
前記トナーは樹脂中に比誘電率εaの粒子を含有して構成されており、前記感光体の比誘電率をεdr、前記転写体の比誘電率をεitとしたとき、
εdr<εa、及び
εdr<εit
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
A photosensitive member; an image forming unit that forms an electrostatic image on the photosensitive member; a developing unit that supplies toner to the electrostatic image formed on the photosensitive member; A transfer body to be transferred to
The toner comprises particles having a relative dielectric constant εa in a resin, where the relative dielectric constant of the photoconductor is εdr and the relative dielectric constant of the transfer body is εit.
εdr <εa and εdr <εit
An image forming apparatus satisfying the relationship:
前記トナー中の前記粒子の濃度は、前記トナーの中央側から表面側に向かうに従って高くなっていることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 10, wherein the concentration of the particles in the toner increases from the central side toward the surface side of the toner. 前記εaは1000以上であることを特徴とする請求項10又は11に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 10, wherein the εa is 1000 or more. 前記粒子は、チタン酸バリウム粒子であることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 12, wherein the particles are barium titanate particles. 前記転写体は、無端状のベルトであることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer body is an endless belt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019191495A (en) * 2018-04-27 2019-10-31 コニカミノルタ株式会社 Intermediate transfer belt and method for manufacturing the same

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