JP4877907B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１には第１画像が担持される第１像担持体と、第１像担持体に対向配置される第１中間転写体と、第２画像が担持される第２像担持体と、第２像担持体に対向配置される第２中間転写体と、記録材の両面に対し各中間転写体上のトナー像を転写及び定着させる第１及び第２熱転写体とを備え、第１熱転写体と第２熱転写体のニップ間に記録体を通過させて記録体上に画像を定着させる技術が開示されている。

特開平９―１７９３７３号公報

しかし、特許文献１に記載の従来技術では、第１熱転写体と第２熱転写体とを記録材を挟んで対向位置に設けてあるので、記録材に転写・定着されなかった残トナーが第１熱転写体から第２熱転写体へ（又は第２熱転写体から第１熱転写体）と移動して、残トナーが熱転写体上や中間転写体上に多く残ってしまい、残トナーをクリーニングしきれずに画像汚れが生じるという問題があった。

本発明は、熱転写体上の残トナーを低減して画像品質の維持を図れる画像形成装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、各色の第１トナー像が担持される複数の第１像担持体と、第１像担持体に対向配置される第１中間転写ベルトと、各色の第２トナー像が担持される複数の第２像担持体と、第２像担持体に対向配置される第２中間転写ベルトと、第１中間転写ベルト上のトナー像を記録材の一方の面に転写及び定着させる第１熱転写ローラと、第２中間転写ベルト上のトナー像を記録材の他方の面に転写及び定着させる第２熱転写ローラと、第１中間転写体ベルトを第１熱転写ローラに当接させる第１の二次転写ローラと、第２中間転写ベルトを第２熱転写ローラに当接させる第２の二次転写ローラとを備え、第１熱転写ローラと第２熱転写ローラとは記録材の搬送方向の離れた位置にそれぞれ設けてある画像形成装置において、第１中間転写ベルト上のトナー像を溶かす第１ヒータと、第１熱転写ローラ上のトナー像を溶かす第２ヒータと、第２中間転写ベルト上のトナー像を溶かす第３ヒータと、第２熱転写ローラ上のトナー像を溶かす第４ヒータと、を有し、第１及び第２の二次転写ローラは、それらの画像領域を絶縁体部分で、非画像領域を導電体部分でそれぞれ構成し、前記各画像領域においては第１及び第３ヒータのオンにより第１及び第２中間転写ベルト上の各トナー像を第１及び第２熱転写ローラに熱転写し、前記各非画像領域でパターンを作成するときには、パターン像が第１及び第２熱転写ローラに転写しないように、第１及び第３ヒータをオフすることを特徴とする。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、第１及び第２中間転写ベルトの表面には、離型性の高い耐熱性部材が設けてあることを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、中間転写ベルトは、１０ ⁹ Ωｃｍ以下の体積抵抗値を有することを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置において、中間転写ベルトは、その表面粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以下であることを特徴とする。

請求項５に記載された発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の画像形成装置において、中間転写ベルト及び熱転写ローラの表面は、耐熱樹脂であることを特徴とする。

請求項６に記載された発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、耐熱樹脂の主鎖部分がポリイミド構造、ポリベンゾイミダゾール構造、又はポリアミド構造であることを特徴とする。

請求項７に記載された発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、中間転写ベルト及び熱転写ローラの表面には、フッ素系樹脂又はシリコーンをコーティングしていることを特徴とする。

請求項８に記載された発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、熱転写ローラの表面は、中間転写ベルトの表面よりも耐熱性の高い材料であり、且つ中間転写ベルトの表面は、熱転写ローラの表面よりも離型性の高い材料であることを特徴とする。

請求項９に記載された発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の画像形成装置において、熱転写ローラ体は磁性体を含有しており、磁性体の含有量を重量比で３０％以上とし且つ体積抵抗値を１０ ⁹ Ωｃｍ以下としていることを特徴とする。

請求項１０に記載された発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の画像形成装置において、使用するトナーの軟化点又は融点が６０〜１４０℃であり、トナーは軟化点又は融点以上の温度で１０〜１０６Ｐａの粘弾性率を有し、樹脂量に対し１重量％以上３０重量％以下の着色剤量及び３０重量％以上の磁性体を含有したカラートナーであることを特徴とする。

請求項１１に記載された発明は、請求項１〜１０の何れか一項に記載の画像形成装置において、使用するトナーの体積平均粒径が３〜８μｍであり、粒度分布（体積平均粒径／個数平均粒径）が１．００〜１．４０であることを特徴とする。

請求項１２に記載された発明は、請求項１〜１１の何れか一項に記載の画像形成装置において、使用するトナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０であることを特徴とする。

請求項１３に記載された発明は、請求項１〜１２の何れか一項に記載の画像形成装置において、トナーの表面に平均一次粒径が５０〜５００ｎｍの微粒子をコーティングしていることを特徴とする。

本発明では、第１中間転写体上のトナー画像を記録材に転写及び定着させる第１熱転写体と、第２中間転写体上のトナー画像を記録材に転写及び定着させる第２熱転写体とを記録材の搬送方向の離れた位置に備えてあるので、第１熱転写体から記録材に転写されずに残ったトナーが第２熱転写体に移動し難く（第２熱転写体から記録材に転写されずに残ったトナーが第１熱転写体に移動し難く）、第１熱転写体上又は第２熱転写体上の残トナー量が多くなるのを防ぐことができ、残トナーによる記録材の汚れを防止でき、さらに、第１及び第２二次転写ローラが絶縁体部分と導電体部分とでそれぞれ構成されていることにより、画像領域においては第１ヒータによりチリのない熱転写が行われ、非画像領域でパターンを作成するときには、非画像部のトナーが二次転写ローラに転写されるのが防止されるので、画像品質の維持を図ることができる。

以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図１は図６に示す画像形成装置の要部を拡大して示す概略図、図２は第１の画像形成ユニットにおける感光体の一つを抜き出して示す拡大図、図３は第２の画像形成ユニットにおける感光体の一つを抜き出して示す拡大図、図４は本実施の形態に係る像担持体ベルトのクリーニング動作を示すフローチャート、図５は２次転写手段における転写切替手段の構成を示す概略図、図６は本発明に係る画像形成装置の内部の構成を示した縦断面図、図７はトナーの形状係数に関する説明図である。

図７に示す画像形成装置本体１００の内部において、記録媒体搬送路４３Ａを境にして、上部には矢印方向に無端移動する第１像担持ベルト（第１中間転写体）２１（耐熱ベルト；表面粗さ（Ｒｚ）が１０μ以下）を備えた第１像担持体ユニット２０を備え、下部には矢印方向に無端移動する第２像担持ベルト（第２中間転写体）３１（耐熱ベルト；表面粗さ（Ｒｚ）が１０μ以下）を備えた第２像担持体ユニット３０が配備されている。

第１像担持ベルト２１の上部張架面には、４個の第１画像形成ユニット（第１像担持体）８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋが配置されており、第２像担持ベルト３１の傾斜した張架面には、４個の第２画像形成ユニット（第２像担持体）８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋが配備されている。これら第１、第２画像形成ユニットの番号に備えたＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、扱うトナーの色と対応させているもので、Ｙはイエロー、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタ、Ｋはブラックを意味している。第１、第２画像形成ユニットに備えられ、第１像担持ベルト２１と第２像担持ベルト３１と共に回転する感光体１にもＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋを備えている。

第１画像形成ユニット８０と第２画像形成ユニット８１とは扱うトナーの色は異なるが、構成は同じであるので、代表として第１画像形成ユニット８０の構成を図２により説明する。図２において、画像形成装置１００の動作時に、不図示の駆動源により、矢印方向に回転するよう回転可能に支持された円筒状の感光体１の周囲に、静電写真プロセスに従い帯電手段であるスコロトロンチャージャ３、露光装置４、現像装置５、感光体クリーニング装置２、光除電装置Ｑ等の作像部材や電位センサＳ１、画像センサＳ２が配設されている。

感光体１は、例えば直径３０〜１２０ｍｍ程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機感光層（ＯＰＣ）を形成したものである。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層を形成した感光体も採用可能である。またベルト状の感光体も採用できる。感光体クリーニング装置２は、クリーニングブラシ２ａ、クリーニングブレード２ｂ、回収部材２ｃを備え、感光体表面に残留するトナー等の異物を除去、回収する。

露光装置４は、各色ごとの画像データ対応の光を、帯電手段で一様に帯電済みの各感光体１の表面に走査し、静電潜像を形成する。露光装置４は、発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子からなる露光装置であるが、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光によるレーザスキャン方式の露光装置も採用できる。

現像装置５には、トナーとキャリヤの攪拌、搬送用のスクリュー５ｃや５ｄが備えてある。現像装置５が画像形成装置１００に装着されているとき、トナー補給手段の一端が、スクリュー５ｄの一部に接続されている。スクリュー５ｃによりトナーは、矢印方向に回転する現像ローラ５ａに供給されるが、ブレード５ｂにより、現像ローラ５ａ表面のトナー層の厚みは、所定の厚みになるよう規制される。

現像ローラ５ａは、ステンレスやアルミニュウム製の円筒で、回転可能にかつ感光体との距離が正規に確保されるように現像装置５のフレームに支持され、内部には所定の磁力線が構成されるようにマグネットが備えてある。尚、使用するトナーは従来から公知の方法で得られる球形や不定形のものが用いられる。具体的には体積平均粒径が２０μｍ以下、好ましくは４μｍ以上１０μｍ以下の粒子からなるものである。キャリヤも公知の方法で得られるものであり、キャリヤの粒径は体積平均粒径が２５μｍ〜６０μｍのものである。

第２の像担持体ユニット３０に使われる第２の画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋについても、代表して第２の画像形成ユニット８１として、図３により説明する。第２の画像形成ユニット８１は、第１の画像形成ユニット８０と構成部材が同じであるが、図２のものと比べ感光体１の回転方向が異なっている。しかし互いに、図中の矢印で示す感光体１の回転軸１ａを通るｙ軸に対し対象の形をしている。この形状は、感光体１の周囲に配備する画像形成用部材の配置にも関係するが、重要な事項である。つまり画像形成装置１００との結合部、たとえば駆動手段との結合部、電気的接続部、トナー供給部、トナー排出部の結合方法を配慮しておけば、第１の画像形成ユニット８０と、第２の画像形成ユニット８１とに互換性をもたせることができる。従って第１の画像形成ユニットと第２の画像形成ユニット用に個別に現像装置、クリーニング装置、部品を製造する必要がなく、部品製造、部品の管理上での効率が高く、全体のコスト低減が図れる。

複数のローラ２３〜２９により支持されて矢印方向に走行する、像担持体としての第１像担持ベルト２１が、第１の画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋにおける感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの下部に設けられている。この像担持ベルト２１は無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。また第１像担持ベルト２１の内周部には各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに対向させて１次転写ローラ２２が設けられている。像担持ベルト２１に関連する部材は、第１像担持体ユニット２０として一体的に構成してあり、画像形成装置１００に対し着脱可能である。

第２像担持ベルト３１は複数のローラ３３〜３８により支持されており、図中矢印方向に走行する。また第２像担持ベルト３１は、第２の画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋにおける感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに接触している。像担持ベルト３１は無端状で、各感光体１の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。像担持ベルト３１の内周部には各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに対向させて１次転写ローラ３２が設けられている。像担持ベルト３１に関連する部材は、第２像担持体ユニット３０として一体的に構成してあり、画像形成装置１００に対し着脱可能である。

画像形成装置１００の右側には用紙を供給可能に収納した給紙装置４０が配備されている。給紙装置４０は複数段に設けてあり、上段に大量の用紙を収納した給紙トレイ４０ａ、その下方に３段の給紙カセット４０ｂ、４０ｃ、４０ｄがそれぞれ紙面に対し直角手前側（操作面側）に引出し可能に配設されている。これら給紙トレイ４０ａや給紙カセット４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ内に収納された用紙Ｐのうち、最上位置の用紙は、対応する給紙・分離手段４１Ａ〜４１Ｄにより選択的に給紙、分離され、確実に一枚だけが複数の搬送ローラ対４２Ｂにより記録体搬送経路４３Ｂ、４３Ａに送られる。

記録体搬送経路４３Ａには、２次転写位置へ用紙Ｐを送り出す給送タイミングをとるため、一対のレジストローラ４５が設けられている。さらに用紙の搬送方向に対し直角方向の位置を正規の位置にするためのジョガー４４が、記録体搬送経路４３Ａに設けてある。ジョガー４４は、用紙の搬送方向に対し両側から用紙の端部に向け移動するガイド部材を備えていて、走行中の用紙の両側からガイドが用紙を一瞬押しつけることで用紙を所定の位置に整合させる。用紙Ｐは、レジストローラ対４５から、第１像担持ベルト２１と二次転写ローラで構成される第１の転写ステーションたる転写領域に向けて搬送される。

次に転写部及び定着部の構成について図１を用いて説明する。図１に示すように、第１像担持体ベルト２１の対向位置には第１像担持体ベルト２１上のトナー画像を記録材に転写及び定着させる第１熱転写体４７Ａ、４７Ｂが設けられている。また、第２像担持体ベルト３１の対向位置には第２像担持体ベルト３１上のトナー画像を記録材に転写及び定着させる第２熱転写体４７Ｄ、４７Ｅが設けられている。第１熱転写体４７Ａ、４７Ｂと第２熱転写体４７Ｄ、４７Ｅとは記録材の搬送方向の離れた位置にそれぞれ設けてある。

第１像担持体ベルト２１には第１ＩＨヒータ１１が設けられており、トナー像が第１ＩＨヒータ１１を通過する際に第１ＩＨヒータ１１がＯＮし、第１像担持体ベルト２１上のトナー像を溶かして、二次転写ローラ（第１の二次転写手段）１５と第１熱転写体４７Ａとの間のニップ部で第１熱転写体４７Ａ、４７Ｂにトナー像を転写するようにしている。第１熱転写体４７Ａ、４７Ｂ上に転写されたトナー像は搬送される記録材上に転写及び定着される。第１熱転写体４７Ａ、４７Ｂの上側ローラ４７Ａにはトナー像に熱を付与する第２ＩＨヒータ１２と、クリーニングブレード１３とを備え、記録材に転写されずに上側ローラ４７Ａに残ったトナーをクリーニングブレード１３で除去している。

第２像担持体ベルト３１には第３ＩＨヒータ１７が設けられており、トナー像が第３ＩＨヒータ１７を通過する際に第３ＩＨヒータ１７がＯＮし、第２像担持体ベルト３１上のトナー像を溶かして、二次転写ローラ（第２の二次転写手段）１９と第２熱転写体４７Ｄ、４７Ｅとの間のニップ部で第２熱転写体４７Ｄ、４７Ｅにトナー像を転写するようにしている。第２熱転写体４７Ｄ、４７Ｅ上に転写されたトナー像は搬送される記録材上に転写及び定着される。第２熱転写体４７Ｄ、４７Ｅの下側ローラ４７Ｄにはトナー像に熱を付与する第４ＩＨヒータ１８と、クリーニングブレード１６とを備え、記録材に転写されずに上側ローラ４７Ｄに残ったトナーをクリーニングブレード１６で除去している。

本実施の形態では、第１熱転写体４７Ａ、４７Ｂと第２熱転写体４７Ｄ、４７Ｅとを記録材の搬送方向の離れた位置に備えているので、第１熱転写体から記録材に転写されずに残ったトナーが第２熱転写体に移動し難く、熱転写体上の残トナー量が多くなるのを防ぐことができ、熱転写体上のクリーニング不良を低減して画像品質の維持を図ることができる。

次にトナー濃度の調整について説明する。尚、第１像担持体ユニット２０と第２像担持体ユニット３０とは同じ構成なので、第１像担持体ユニット２０ついて説明する。二次転写ローラ１５は導電体であり、プラス電圧とマイナス電圧との両極性の電圧を印加できる電源に接続されている。非画像部の場合には画像部と同様にＩＨヒータをＯＮすると、熱転写体４７Ａ、４７Ｂ上にパターン像が熱転写され、その後非画像部のトナーは記録材に転写されないのでそのまま熱転写体４７Ａ、４７Ｂ上に入力されてしまう。その結果、クリーニングブレード１４へのトナー入力量が過剰になり、クリーニング不良を起こしかねない。そこで、パターン像形成時は第１ＩＨコイル１１をオフするようにした。図４のフローチャートで示すように、第１像担持体ベルト２１上にトナー像が形成されると（ステップＳ１）、次に通過するパターン像が画像部か否か判断される（ステップＳ２）。画像部の場合には、第１ＩＨコイル１１をＯＮし（ステップＳ３）、二次転写ローラ１５にトナーと同極性の電荷を印加する（ステップＳ４）。二次転写ローラ１５から第１熱転写体４７Ａに転写されたトナー像は搬送される記録材上に転写及び定着される。その後、クリーニングブレード１４で第１像担持体ベルト２１上の残トナーが除去される（ステップＳ５）。

一方、ステップＳ２において非画像部と判断された場合には、第１ＩＨコイル１１をＯＦＦし（ステップＳ６）、二次転写ローラ１５にトナーと逆極性の電荷を印加する（ステップＳ７）。その後、二次転写ローラ１５から第１熱転写体４７Ａに転写されたトナー像は搬送される記録材上に転写、定着され、クリーニングブレード１４で第１像担持体ベルト２１上の残トナーが除去される（ステップＳ５）。

このように、画像部の場合にのみ第１ＩＨコイル１１をＯＮしているので、非画像部におけるトナー像を第１像担持体ベルト２１上に残しておくことができ、非画像部のトナー像が熱転写体４７Ａ、４７Ｂ上に入力されて、クリーニングブレード１４へのトナー入力量が過剰になるのを防止できる。

また、二次転写ローラ１５に両極性の電荷を印加できるので、非画像部のトナーを熱転写体４７Ａ、４７Ｂ上へ送らず、画像部のトナー像を熱転写体４７Ａ、４７Ｂ上へ転写する補助的役割を果たすことができる。

尚、上述のトナー濃度の調整について説明した構成については、図８に示すように熱転写体４７Ａ、４７Ｂを構成した場合にも適用できる。図８に示す画像形成装置では熱転写体４７Ａ、４７Ｂを一対のローラのみで構成している。この場合において、非画像部の場合には図４のフローチャートで示すように、第１ＩＨコイル１１をオフするようにした。従って、非画像部におけるトナー像を第１像担持体ベルト２１上に残しておくことができ、非画像部のトナー像が熱転写体４７Ａ、４７Ｂ上に入力されて、クリーニングブレード１３へのトナー入力量が過剰になるのを防止できる。

次に、色ずれを補正する場合について説明する。図５に示すように二次転写ローラ１５において、画像領域を絶縁体部分１５ａ、非画像領域１５ｂを導電体部分で構成している。このような構成により、画像領域においては第１ＩＨヒータ１１によりチリのない熱転写が行われ、非画像領域でパターンを作成するときにはパターン像が転写しないように、第１ＩＨヒータ１１をＯＦＦすると共に、逆極性の電荷を二次転写ローラ１５に印加し、非画像部のトナーが二次転写ローラ１５に転写されるのを防いでいる。同様の動作が、画像裏面を構成するもう１つの画像形成ユニット３０でも行われる。

次に像担持ベルトの構成、材質について説明する。像担持ベルト２１、３１は基体の厚さが５０〜６００μｍの樹脂フィルム或いはゴムを基体とするベルトであり、各感光体１が担持するトナー像を、１次転写ローラ２２、３２に印加するバイアスにより静電的にベルト表面に転写を可能とする抵抗値を有する。また、像担持ベルトの表面にはポリアミドにカーボンを分散し、その体積抵抗値は、１０⁶〜１０¹²Ωｃｍ程度に抵抗が調整されている。またベルトの走行を安定させるためのベルト寄り止めリブを、ベルト片側あるいは両側端部に設けてある。また像担持ベルト２１、３１はトナーの離型性を得るために表面をＰＦＡ等でコートした表面を備えている。

像担持体ベルト２１、３１及び熱転写体４７Ａ〜４７Ｄの表面の材料は少なくとも２５０℃の温度まで熱変形せず、更に離型性として水との接触角を９０度以上、表面粗さ(Ｒｚ)が１０μｍ以下である。なお、水とベルトとの接触角は、純水をベルト表面に１滴静かに垂らして水滴とベルト表面との成す角をさす。かかる構成によって、トナーを熱により転写・定着する場合に必要な、耐熱性と離型性を像担持体ベルト２１、３１及び熱転写体４７Ａ〜４７Ｄに付与することができ、トナーの熱転写・定着時に生じる熱によるベルト・ローラの変形及び熱オフセット（離型不良でのトナー残り）等を防止できる。

像担持体ベルト２１、３１及び熱転写体４７Ａ〜４７Ｄの表面の材料として、一種以上の耐熱樹脂を有し、耐熱樹脂の主鎖部分がポリイミド構造、ポリベンゾイミダゾール構造、又はポリアミド構造を持つ、更に離型性の高い一種以上のフッ素系樹脂、シリコーンでコート又は化学処理（例えばシリコーングラフト）された材質で構成されている。トナーの熱転写・定着時に生じる熱によるベルト・ローラの変形及び熱オフセット（離型不良でのトナー残り）等を防止する材質として、上記の素材を組み合わせることによって充分にその性能を示すことが可能である。

熱転写体４７Ａ〜４７Ｄの表面は像担持体ベルト２１、３１の表面よりも耐熱性の高い材料とし、逆に離型性は像担持体ベルト２１、３１の表面を熱転写体４７Ａ〜４７Ｄの表面より良い材料としている。熱源から直接加熱される熱転写体４７Ａ〜４７Ｄの耐熱性を高くすることで熱に対する耐久性を高めることができる。また、トナーの転写性能はベルトの離型性を熱転写体より上げることでより向上させることができる。それぞれの狙いに合わせて材料と特性を決めることでコストも低減させることが可能になる。

更に、熱転写体４７Ａ〜４７Ｄの耐熱性と離型性を有する表面材料は抵抗値を１０⁹Ωcm以下の体積抵抗値とし、更に磁性体量を重量比で３０重量％以上含有している。磁性体量を重量比で３０重量％以上含有し、かつ上記の様に低抵抗化することで電磁誘導電流が流れやすくなり熱転写体４７Ａ〜４７Ｄの表面での発熱効率が向上する。更に表面材質中に磁性体を添加することで像担持体ベルト２１、３１との離型性をさらに良くすることができる。

次に本実施の形態に係る画像形成装置で使用するトナーについて説明する。使用するトナーの軟化点又は融点が６０〜１４０℃であり、トナーは軟化点又は融点以上の温度で１０〜１０６Ｐａの弾性率を有し、樹脂量に対し１重量％以上３０重量％以下の着色剤量及び３０重量％以上の磁性体が混入されたカラートナーである。このようなトナーを用いることで加熱によりガラス転移点を超えると軟化を始めベルトと熱転写体４７Ａ〜４７Ｄ間のアンカー効果（表面粗さと離型性で決まる）の差で熱転写体４７Ａ〜４７Ｄへ熱転写され、更に熱転写体４７Ａ〜４７Ｄから記録材（表面粗さ３０μｍ以上、離型性は紙繊維とクレイ（粘土）であるので熱転写体４７Ａ〜４７Ｄより遙かに悪い）へ熱転写され、転写効率を向上させることができる。また、トナー中の磁性体効果でトナー自体も多少ではあるが発熱し転写効率を向上させることができる。

次に形状係数（ＳＦ−１、ＳＦ−２）について説明する。ＳＦ−１、ＳＦ−２とは、トナーの形状を表すパラメータの一つであり、粉体工学の分野では馴染みのパラメータである。形状係数ＳＦ−１とは、図７（ａ）に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値であり、球形物質を２次元平面上に投影してできる楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じた時の値で表される。

つまり、形状係数ＳＦ−１は、
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）²／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
で定義されるものである。

このＳＦ−１の値が１００の場合には、物質の形状が真球状となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど、物質の形状は不定形となる。また、形状係数ＳＦ−２は、図７（ｂ）に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を２次元平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００／４πを乗じたときの値で表される。

つまり、形状係数ＳＦ−２は、次式、
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）²／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）で定義されるものである。

ＳＦ−２の値が１００の場合には、物質の表面に凹凸が存在しないことになり、ＳＦ−２の値が大きくなるほど、物質の表面の凹凸は顕著となる。尚、本発明の実施の形態では、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回無作為にサンプリングし、その画像情報は、ニレコ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入して解析を行ない、上式より算出したものである。

トナーの形状が球形に限りなく近づく（ＳＦ−１、ＳＦ−２共に１００に近づく）と、転写効率が高くなることが本発明者の検討により明らかになった。これは、形状効果によりトナー粒子と該トナー粒子と接触するモノ（トナー粒子同士、像担持体等）との間では点接触しかしないために、トナー流動性が高まったり、像担持体等に対する吸着力（鏡映力）が弱まって、転写電界の影響を受けやすくなるためと考えられる。

一方、トナーの形状係数（ＳＦ−１、ＳＦ−２）の何れかが１８０を超えると、トナー流動性が低くなって、転写率が低下するので、ＳＦ−１及びＳＦ−２は１８０以下が好ましい。

次にＤｖ／Ｄｎ（体積平均粒径／個数平均粒径の比）について説明する。Ｄｖ／Ｄｎとは、トナーの粒度分布を表すパラメータの一つである。該トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）が３〜８μｍであり、個数平均粒径（Ｄｎ）との比(Ｄｖ／Ｄｎ)が１．００〜１．４０、好ましくは１．１０〜１．２５である。トナー径が小さく粒径の分布幅が小さいことから熱転写時に容易に熱溶融し、更に加熱と同時の加えられる圧が少なくても最密充填状態になり熱の伝導が良好となり熱転写・定着の効率が非常に良くなり、常時安定した画像を形成することができる。

トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤（コーティング剤）として、無機微粒子を用いる。この無機微粒子の一次粒子径は、５×１０^-3〜２μｍであることが好ましく、特に５×１０^-3〜０．５μｍであることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００ｍ²／ｇであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの０．０１〜５ｗｔ％であることが好ましく、特に０．０１〜２．０ｗｔ％であることが好ましい。

無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が５×１０^-2μｍ以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタル状の汚れなどが発生し難い良好な画像品質が得られ、さらに転写残トナーの低減を図ることができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。上述の実施の形態において画像形成装置はカラーの画像形成装置としたが、モノクロの画像形成装置であっても良い。

図６に示す画像形成装置の要部を拡大して示す概略図である。 第１の画像形成ユニットにおける感光体の一つを抜き出して示す拡大図である。 第２の画像形成ユニットにおける感光体の一つを抜き出して示す拡大図である。 本実施の形態に係る像担持体ベルトのクリーニング動作を示すフローチャートである。 ２次転写手段における転写切替手段の構成を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置の内部の構成を示した縦断面図である。 トナーの形状係数に関する説明図である。 変形例に係る画像形成装置の要部を拡大して示す概略図である。

符号の説明

１５、１９ 二次転写ローラ（二次転写手段）
２１ 第１像担持ベルト（第１中間転写体）
３１ 第２像担持ベルト（第２中間転写体）
４７Ａ、４７Ｂ 第１熱転写体（熱転写体）
４７Ｄ、４７Ｅ 第２熱転写体（熱転写体）
８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋ 第１画像形成ユニット（第１像担持体）
８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋ 第２画像形成ユニット（第２像担持体）
１００ 画像形成装置

Claims (13)

1. 各色の第１トナー像が担持される複数の第１像担持体と、第１像担持体に対向配置される第１中間転写ベルトと、各色の第２トナー像が担持される複数の第２像担持体と、第２像担持体に対向配置される第２中間転写ベルトと、第１中間転写ベルト上のトナー像を記録材の一方の面に転写及び定着させる第１熱転写ローラと、第２中間転写ベルト上のトナー像を記録材の他方の面に転写及び定着させる第２熱転写ローラと、第１中間転写ベルトを第１熱転写ローラに当接させる第１の二次転写ローラと、第２中間転写ベルトを第２熱転写ローラに当接させる第２の二次転写ローラとを備え、第１熱転写ローラと第２熱転写ローラとは記録材の搬送方向の離れた位置にそれぞれ設けてある画像形成装置において、
   第１中間転写ベルト上のトナー像を溶かす第１ヒータと、第１熱転写ローラ上のトナー像を溶かす第２ヒータと、第２中間転写ベルト上のトナー像を溶かす第３ヒータと、第２熱転写ローラ上のトナー像を溶かす第４ヒータと、を有し、第１及び第２の二次転写ローラは、それらの画像領域を絶縁体部分で、非画像領域を導電体部分でそれぞれ構成し、前記各画像領域においては第１及び第３ヒータのオンにより第１及び第２中間転写ベルト上の各トナー像を第１及び第２熱転写ローラに熱転写し、前記各非画像領域でパターンを作成するときには、パターン像が第１及び第２熱転写ローラに転写しないように、第１及び第３ヒータをオフすることを特徴とする画像形成装置。
2. 第１及び第２中間転写ベルトの表面には、離型性の高い耐熱性部材が設けてあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 中間転写ベルトは、１０⁹Ωｃｍ以下の体積抵抗値を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 中間転写ベルトは、その表面粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 中間転写ベルト及び熱転写ローラの表面は、耐熱樹脂であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 耐熱樹脂の主鎖部分がポリイミド構造、ポリベンゾイミダゾール構造、又はポリアミド構造であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 中間転写ベルト及び熱転写ローラの表面には、フッ素系樹脂又はシリコーンをコーティングしていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 熱転写ローラの表面は、中間転写ベルトの表面よりも耐熱性の高い材料であり、且つ中間転写ベルトの表面は、熱転写ローラの表面よりも離型性の高い材料であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
9. 熱転写ローラ体は磁性体を含有しており、磁性体の含有量を重量比で３０％以上とし且つ体積抵抗値を１０⁹Ωｃｍ以下としていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の画像形成装置。
10. 使用するトナーの軟化点又は融点が６０〜１４０℃であり、トナーは軟化点又は融点以上の温度で１０〜１０６Ｐａの粘弾性率を有し、樹脂量に対し１重量％以上３０重量％以下の着色剤量及び３０重量％以上の磁性体を含有したカラートナーであることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の画像形成装置。
11. 使用するトナーの体積平均粒径が３〜８μｍであり、粒度分布（体積平均粒径／個数平均粒径）が１．００〜１．４０であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の画像形成装置。
12. 使用するトナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の画像形成装置。
13. トナーの表面に平均一次粒径が５０〜５００ｎｍの微粒子をコーティングしていること
    を特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の画像形成装置。

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