(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１色または２色以上のトナーを含むトナー像が形成されるトナー像担持手段と、トナー像担持手段からトナー像が１次転写される中間転写手段と、中間転写手段からトナー像が２次転写され、転写されたトナー像を記録媒体上に転写するのと同時に記録媒体上に定着させる第１の転写定着手段とを含む画像形成装置において、
トナー像担持手段、中間転写手段および第１の転写定着手段から選ばれる少なくとも１つの手段上に付着するトナー像は、
背景かぶり、および画像濃度と粒状性評価との結果に基づく画像均一性の良好な評価結果が得られる、トナーの体積平均粒子径（μｍ）と、単色べた画像出力時の単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）との組合せをプロットし、各トナーの体積平均粒子径における最も多いトナー付着量のプロットを直線化し、かつ各トナーの体積平均粒子径における最も少ないトナー付着量のプロットを直線化した線グラフから導かれる下記式（１）に示されるトナー付着量Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）と体積平均粒子径Ｄ（μｍ）との関係を有する少なくとも１色のトナーを含み、
前記体積平均粒子径Ｄは、４．１μｍ以上８．７μｍ以下であり、
前記トナーは、１２０〜１８０℃の加熱で溶融するものであることを特徴とする画像形成装置。
０．０２４Ｄ＋０．０１５≦Ｍ≦０．０７３Ｄ＋０．０４６          …（１）
【請求項２】
１色または２色以上のトナーを含むトナー像が形成されるトナー像担持手段と、トナー像担持手段からトナー像が１次転写される中間転写手段と、中間転写手段に転写されるトナー像を記録媒体上に転写するのと同時に記録媒体上に定着させる第２の転写定着手段とを含む画像形成装置において、
トナー像担持手段および中間転写手段から選ばれる少なくとも１つの手段上に付着するトナー像は、
背景かぶり、および画像濃度と粒状性評価との結果に基づく画像均一性の良好な評価結果が得られる、トナーの体積平均粒子径（μｍ）と、単色べた画像出力時の単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）との組合せをプロットし、各トナーの体積平均粒子径における最も多いトナー付着量のプロットを直線化し、かつ各トナーの体積平均粒子径における最も少ないトナー付着量のプロットを直線化した線グラフから導かれる下記式（１）に示されるトナー付着量Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）と体積平均粒子径Ｄ（μｍ）との関係を有する少なくとも１色のトナーを含み、
前記体積平均粒子径Ｄは、４．１μｍ以上８．７μｍ以下であり、
前記トナーは、１２０〜１８０℃の加熱で溶融するものであることを特徴とする画像形成装置。
０．０２４Ｄ＋０．０１５≦Ｍ≦０．０７３Ｄ＋０．０４６          …（１）
【請求項３】
トナー像は、
背景かぶり、および画像濃度と粒状性評価との結果に基づく画像均一性の良好な評価結果が得られる、トナーの体積平均粒子径（μｍ）と、単色べた画像出力時の単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）との組合せをプロットし、各トナーの体積平均粒子径における画像濃度の良好な下限トナー付着量のプロットを直線化し、かつ各トナーの体積平均粒子径における最も少ないトナー付着量のプロットを直線化した線グラフから導かれる下記式（２）に示されるトナー付着量Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）と体積平均粒子径Ｄ（μｍ）との関係を有する少なくとも１色のトナーを含むことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
０．０２４Ｄ＋０．０１５≦Ｍ≦０．０４９Ｄ＋０．０３１          …（２）
【請求項４】
中間転写手段上に１次転写されるトナー像のフィルム化を促進する、加熱手段を含むトナー像フィルム化促進手段をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
第１の転写定着手段上に２次転写されるトナー像のフィルム化を促進する、加熱手段を含むトナー像フィルム化促進手段をさらに含むことを特徴とする請求項１、３または４記載の画像形成装置。
【請求項６】
トナー像の２次転写が行われる中間転写手段と第１の転写定着手段との接触部分に熱を付与する加熱手段と、
該接触部分に電界を印加する電界印加手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１、３、４または５記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式の画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどに広く利用されている。図８は、従来の電子写真方式の画像形成装置１００の構成を模式的に示す断面図である。画像形成装置１００は、トナー像形成手段１０１と、中間転写手段１０２と、２次転写手段１０３と、定着手段１０４とを含んで構成される、カラー画像の形成が可能な画像形成装置である。画像形成装置１００によれば、トナー像形成手段１０１において、画像情報に基づいて形成される感光体ドラム１０５表面の静電潜像に、トナーを付着させて現像することによりトナー像を形成し、この感光体ドラム１０５表面のトナー像を中間転写手段１０２における中間転写ベルト１０６に担持させ、この中間転写ベルト１０６上のトナー像を２次転写手段１０３において電界印加により記録媒体１０７上に転写した後、定着手段１０４を構成する定着ローラ１０８と加圧ローラ１０９との圧接部である定着ニップ領域１１０においてトナー像と記録媒体１０７とを同時に加熱加圧することで、記録媒体１０７上に永久定着像（画像）が形成される。なお、画像形成装置１００では、トナー像の中間転写ベルト１０６から記録媒体１０７への転写は前述のように電界印加により行われるけれども、電界印加のみであるので、環境条件、記録媒体の種類、厚みなどで転写効率が大きく影響される。
【０００３】
このような電子写真方式の画像形成装置においては、ランニングコストの低減化が、解決すべき大きな課題になっている。ランニングコストを低減する上で、まず想定されるのが印字１枚あたりのトナー消費量を減らすことであり、そのためには現像の際に静電潜像へのトナー付着量を画像の画質に影響を与えない範囲で減らすことが考えられる。ところが、トナー付着量を減らすと、記録媒体１０７上のトナー像は、トナーが連続的に連なった状態ではなく、トナーの微細な塊が個々に独立して存在するいわゆる疎な状態になることに起因する画像不良が生じ易くなる。すなわち、定着手段１０４の定着ニップ領域１１０において、疎な状態のトナー像を押し広げて記録媒体１０７表面を完全に覆い尽くすように定着するのは、特に記録媒体１０７が紙類である場合に非常に困難である。これは、紙類が不規則に絡み合った極細セルロース繊維の集合体であり、その表面に微細な凹凸が存在することによるものである。凸面に転写されるトナーは定着ニップ領域１１０において、定着ローラ１０８と充分に密着できるので、定着ローラ１０８の内部に設けられる加熱手段１１１からの熱により完全に溶融し、加圧により圧延される。しかしながら、凹面上に転写されるトナーは、定着ローラ１０８との密着性が低下し、定着ローラ１０８からの熱と圧力を充分に受け取ることができない。その結果、トナーは完全に溶融することがなく、加圧を受けても適度に圧延しないので、トナーが被着すべき全ての部分にトナーが行き渡らない。すなわち、記録媒体１０７である紙類表面の凹凸に起因して、記録媒体１０７の表面が部分的にトナーで覆われずに露出し、トナーの溶融むら（濃度むら、光沢むらなど）が発生して画質の均一性を保持することができない。さらに、凹面上に転写されるトナーは充分に溶融せず、充分に圧延されないために、記録媒体１０７表面に対する隠蔽率が低下し、見た目の画像濃度も低くなる。同様に、記録媒体１０７表面の凹凸に起因する転写むら、定着時の加熱むらなどが発生することもあり、満足できる画質が得られない。また、記録媒体１０７がＯＨＰシートなどの、合成樹脂から構成されるものであっても、その表面には紙類ほどではないけれどもやはり微細な凹凸が存在するので、程度の差こそあれ溶融むら、背景かぶりなどの発生、画像濃度の低下などが起こるのを避け得ない。このように、記録媒体１０７上にトナーを転写した後、定着手段１０４にて記録媒体１０７とトナーとを同時に加熱する方式では、トナー付着量を大幅に削減することは非常に困難である。
【０００４】
また、印字１枚あたりのトナー消費量を減らすために、中間転写ベルト１０６へ転写されずに感光体ドラム１０５表面に残留する未転写トナーを回収して再び静電潜像の現像に用いるトナーの再利用が行われる。しかしながら、回収の際には記録媒体１０７由来の紙粉などの異物が混入する恐れがあり、さらに未転写トナーは、記録媒体１０７または中間転写ベルト１０６に転写されないとは言っても、現像動作を受ける前に比べて粒子径、帯電性能などが大きく変化していることが多いので、現像性能などが著しく低下しているおそれがある。さらに、画像形成装置１００においては、異なる色のトナーからなる複数の単色トナー像を重ね合わせて１つの多色トナー像を形成するけれども、回収したトナーを用いると、中間転写ベルト１０６上に一旦転写されたトナー像の上に別の色のトナー像を重ね合わせて転写する際に、中間転写ベルト１０６上のトナー像の一部または大部分が感光体ドラム１０５表面に再付着する再転写現象が発生し、この場合、回収トナーが混色するという問題が発生することから、トナーの再利用によるランニングコストの低減化と高画質化とは両立し難い。
【０００５】
さらに、転写定着同時プロセスを利用して、ランニングコストの低減化と形成される画像の高画質化とを両方とも達成しようとする試みもなされている。転写定着同時プロセスとは、感光体ドラム表面上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写部材上に転写した後、その中間転写部材上でトナー像を加熱し、加熱されたトナー像を記録媒体上へ転写と同時に定着させる方式である。転写定着同時プロセスは、熱などの作用により非静電的にトナーを記録媒体上へ転写できることから、電界の乱れなどに基因して像乱れが発生する恐れが少なく、高画質化に有効である。この転写定着同時プロセスにおいて、粒径を３μｍ程度まで小粒径化したトナーを用いる画像形成装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。小粒径化したトナーを用いれば、静電潜像を一層緻密に現像することが可能になるので高画質化に寄与するとともに、静電潜像に付着するトナー量を削減できるのでランニングコストの低減にも有効であると考えられている。しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、トナーの粒径を３μｍにまで小さくすると、トナーの帯電性、付着力などを精度良く制御することが困難になり、背景かぶりなどの画像不良が発生しやすくなり、また小粒径化によってトナー粒子の表面積が増加してトナー粒子同士の付着力や感光体、中間転写ベルトとの付着力が増加する結果、現像、転写、クリーニングなどの各工程でのトナーの取扱い性能が低下し、クリーニング不良、転写不良などが発生するため高画質画像が得られない。
【０００６】
このような理由のため、現在実用されるトナーの粒子径は、小さくても４〜５μｍ程度に留まり、この程度ではランニングコストの低減化および高画質化の両方を現在望まれる水準まで高めることはできない。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１９４２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、粒径４〜５μｍ程度またはそれ以上のトナーを用いても、従来よりも画質が向上した画像を安定的にかつ長期にわたって形成でき、しかもランニングコストの低い画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、
１色または２色以上のトナーを含むトナー像が形成されるトナー像担持手段と、トナー像担持手段からトナー像が１次転写される中間転写手段と、中間転写手段からトナー像が２次転写され、転写されたトナー像を記録媒体上に転写するのと同時に記録媒体上に定着させる第１の転写定着手段とを含む画像形成装置において、
トナー像担持手段、中間転写手段および第１の転写定着手段から選ばれる少なくとも１つの手段上に付着するトナー像が、
背景かぶり、および画像濃度と粒状性評価との結果に基づく画像均一性の良好な評価結果が得られる、トナーの体積平均粒子径（μｍ）と、単色べた画像出力時の単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）との組合せをプロットし、各トナーの体積平均粒子径における最も多いトナー付着量のプロットを直線化し、かつ各トナーの体積平均粒子径における最も少ないトナー付着量のプロットを直線化した線グラフから導かれる下記式（１）に示されるトナー付着量Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）と体積平均粒子径Ｄ（μｍ）との関係を有する少なくとも１色のトナーを含み、
前記体積平均粒子径Ｄは、４．１μｍ以上８．７μｍ以下であり、
前記トナーは、１２０〜１８０℃の加熱で溶融するものであることを特徴とする画像形成装置である。
０．０２４Ｄ＋０．０１５≦Ｍ≦０．０７３Ｄ＋０．０４６          …（１）
【００１０】
また本発明は、
１色または２色以上のトナーを含むトナー像が形成されるトナー像担持手段と、トナー像担持手段からトナー像が１次転写される中間転写手段と、中間転写手段に転写されるトナー像を記録媒体上に転写するのと同時に記録媒体上に定着させる第２の転写定着手段とを含む画像形成装置において、
トナー像担持手段および中間転写手段から選ばれる少なくとも１つの手段上に付着するトナー像は、
背景かぶり、および画像濃度と粒状性評価との結果に基づく画像均一性の良好な評価結果が得られる、トナーの体積平均粒子径（μｍ）と、単色べた画像出力時の単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）との組合せをプロットし、各トナーの体積平均粒子径における最も多いトナー付着量のプロットを直線化し、かつ各トナーの体積平均粒子径における最も少ないトナー付着量のプロットを直線化した線グラフから導かれる下記式（１）に示されるトナー付着量Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）と体積平均粒子径Ｄ（μｍ）との関係を有する少なくとも１色のトナーを含み、
前記体積平均粒子径Ｄは、４．１μｍ以上８．７μｍ以下であり、
前記トナーは、１２０〜１８０℃の加熱で溶融するものであることを特徴とする画像形成装置である。
０．０２４Ｄ＋０．０１５≦Ｍ≦０．０７３Ｄ＋０．０４６          …（１）
【００１１】
また本発明の画像形成装置は、
トナー像が、
背景かぶり、および画像濃度と粒状性評価との結果に基づく画像均一性の良好な評価結果が得られる、トナーの体積平均粒子径（μｍ）と、単色べた画像出力時の単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）との組合せをプロットし、各トナーの体積平均粒子径における画像濃度の良好な下限トナー付着量のプロットを直線化し、かつ各トナーの体積平均粒子径における最も少ないトナー付着量のプロットを直線化した線グラフから導かれる下記式（２）に示されるトナー付着量Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）と体積平均粒子径Ｄ（μｍ）との関係を有する少なくとも１色のトナーを含むことを特徴とする。
０．０２４Ｄ＋０．０１５≦Ｍ≦０．０４９Ｄ＋０．０３１          …（２）
【００１２】
さらに本発明の画像形成装置は、
中間転写手段上に１次転写されるトナー像のフィルム化を促進する、加熱手段を含むトナー像フィルム化促進手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
さらに本発明の画像形成装置は、
第１の転写定着手段上に２次転写されるトナー像のフィルム化を促進する、加熱手段を含むトナー像フィルム化促進手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明の画像形成装置は、
トナー像の２次転写が行われる中間転写手段と第１の転写定着手段との接触部分に熱を付与する加熱手段と、
該接触部分に電界を印加する電界印加手段とをさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、単色または多色トナー像が形成されるトナー像担持手段と、中間転写手段と、中間転写手段から２次転写されるトナー像を記録媒体に転写と同時に定着させる第１の転写定着手段とを含み、トナー像の転写を３度行う画像形成装置において、トナー像担持手段、中間転写手段および第１の転写定着手段から選ばれる少なくとも１つの手段上に付着するトナー像が、背景かぶり、および画像濃度と粒状性評価との結果に基づく画像均一性の良好な評価結果が得られる、トナーの体積平均粒子径（μｍ）と、単色べた画像出力時の単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）との組合せをプロットし、各トナーの体積平均粒子径における最も多いトナー付着量のプロットを直線化し、かつ各トナーの体積平均粒子径における最も少ないトナー付着量のプロットを直線化した線グラフから導かれる上記式（１）に示されるトナー付着量Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）と体積平均粒子径Ｄ（μｍ）との関係を有する少なくとも１色のトナーを含むように構成され、前記体積平均粒子径Ｄは、４．１μｍ以上８．７μｍ以下であり、前記トナーは、１２０〜１８０℃の加熱で溶融するものであることによって、一般に使用される粒径４〜５μｍまたはそれ以上のトナーを用い、かつランニングコストの低減化のために静電潜像へのトナー付着量を減らしても、画像濃度の低下、背景かぶりなどの画像不良の発生などもなく、粒状性、画像濃度の均一性なども良好な高画質画像を長期にわたって安定的に形成できる。
【００１７】
したがって、本発明の画像形成装置によれば、画像の一層の高画質化とトナー消費量の低減（すなわちランニングコストの低減）とを同時に達成できる。
【００１８】
本発明によれば、単色または多色トナー像が形成されるトナー像担持手段と、中間転写手段と、中間転写手段に転写されるトナー像を記録媒体に転写と同時に定着させる第２の転写定着手段とを含む画像形成装置においても、トナー像担持手段および／または中間転写手段上に付着するトナー像が、背景かぶり、および画像濃度と粒状性評価との結果に基づく画像均一性の良好な評価結果が得られる、トナーの体積平均粒子径（μｍ）と、単色べた画像出力時の単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）との組合せをプロットし、各トナーの体積平均粒子径における最も多いトナー付着量のプロットを直線化し、かつ各トナーの体積平均粒子径における最も少ないトナー付着量のプロットを直線化した線グラフから導かれる上記式（１）に示されるトナー付着量Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）と体積平均粒子径Ｄ（μｍ）との関係を有する少なくとも１色のトナーを含むように構成され、前記体積平均粒子径Ｄは、４．１μｍ以上８．７μｍ以下であり、前記トナーは、１２０〜１８０℃の加熱で溶融するものであることによって、上記と同様に、画像の一層の高画質化およびランニングコストのさらなる低減化の両方を達成できる。
【００１９】
本発明によれば、前述の画像形成装置において、トナー像担持手段、中間転写手段または第１の転写定着手段に付着するトナー像が、背景かぶり、および画像濃度と粒状性評価との結果に基づく画像均一性の良好な評価結果が得られる、トナーの体積平均粒子径（μｍ）と、単色べた画像出力時の単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）との組合せをプロットし、各トナーの体積平均粒子径における画像濃度の良好な下限トナー付着量のプロットを直線化し、かつ各トナーの体積平均粒子径における最も少ないトナー付着量のプロットを直線化した線グラフから導かれる上記式（２）に示されるトナー付着量Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）と体積平均粒子径Ｄ（μｍ）との関係を有する少なくとも１色のトナーを含むように構成することによって、高画質画像を形成できるという特徴は維持したまま、トナー付着量のさらなる低減化ひいてはランニングコストの一層の削減を達成できる。
【００２０】
本発明によれば、前述の本発明の画像形成装置が、中間転写手段または第１の転写定着手段上に担持されるトナー像のフィルム化を促進するトナー像フィルム化促進手段を含むことによって、画像濃度の低下、画像不良の発生、粒状化などが一層抑制され、鮮明でさらに高画質な画像を長期に渡って安定的に形成できる。
また、本発明の画像形成装置において、加熱手段を含むトナー像フィルム化促進手段を用いることによって、トナー像のフィルム化がさらに促進されるので、トナー像のトナー付着量が少なくても、画像濃度の低下、画像不良の発生などがより一層抑制されるとともに、画質の向上もさらに顕著になる。したがって、高画質画像の形成とランニングコストの一層の低減化を図り得る。
【００２２】
本発明によれば、中間転写手段と第１の転写定着手段との接触部分に熱を付与する加熱手段と、該接触部分に電界を印加する電界印加手段とを設け、中間転写手段から第１の転写定着手段へのトナー像の２次転写を加熱下および電界印加下に実施することによって、単に電界印加のみを行う場合に比べて、温度、湿度などの環境条件に左右されることなく、常に高率で中間転写手段から第１の転写定着手段へトナー像を２次転写できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の実施の第１形態である画像形成装置１の構成を模式的に示す断面図である。画像形成装置１は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナー像を順次重ね合わせて転写する、いわゆるタンデム構成のカラーレーザプリンタである。
【００２４】
画像形成装置１は、トナー像形成手段２と、中間転写手段３と、第１の転写定着手段４とを含んで構成される。
【００２５】
トナー像形成手段２は、後述する中間転写手段３に含まれる中間転写ベルト２０の回転駆動方向である矢符２６の方向における上流側から順に配置される作像ユニット１０ｂ，１０ｃ，１０ｍ，１０ｙを含む。作像ユニット１０ｂ，１０ｃ，１０ｍ，１０ｙは、それぞれ、トナー像担持手段である感光体ドラム１１ｂ，１１ｃ，１１ｍ，１１ｙ（以後特に断らない限り「感光体ドラム１１」と総称する）上に、各色の画像情報に対応する静電潜像を形成し、該静電潜像に各色トナーを供給して現像し、各色のトナー像を形成する。すなわち、作像ユニット１０ｂはブラック色の画像情報に対応するトナー像を形成し、作像ユニット１０ｃはシアン色の画像情報に対応するトナー像を形成し、作像ユニット１０ｍはマゼンタ色の画像情報に対応するトナー像を形成し、作像ユニット１０ｙはイエロー色の画像情報に対応するトナー像を形成する。
【００２６】
作像ユニット１０ｂは、感光体ドラム１１ｂと、帯電ローラ１２ｂと、光走査ユニット１３ｂと、現像装置１４ｂと、ドラムクリーナ１６ｂとを含んで構成される。
【００２７】
感光体ドラム１１ｂは、図示しない駆動手段により軸心回りに回転駆動可能に支持されるローラ状部材であり、その表面に光の照射により静電潜像を形成するための感光層を有する。なお、感光体ドラム１１ｂはローラ状部材に限定されず、円柱状、薄膜シート状などの部材であってもよい。
【００２８】
帯電ローラ１２ｂは、感光体ドラム１１ｂの表面を所定の極性および電位に帯電させるローラ状部材である。なお、感光体を帯電させる帯電器としては、帯電ローラ以外にも、ブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器などが使用できる。
【００２９】
光走査ユニット１３ｂは、帯電状態にある感光体ドラム１１ｂの表面にブラック色の画像情報に対応する信号光であるレーザ光を照射し、感光体ドラム１１ｂ表面にブラック色の画像情報に対応する静電潜像を形成する。光走査ユニット１３ｂには、たとえば、半導体レーザなどが用いられる。
【００３０】
現像装置１４ｂは、感光体ドラム１１ｂ表面の静電潜像にブラック色トナーを供給する現像ローラ１５ｂを含む。現像ローラ１５ｂは、感光体ドラム１１ｂ表面に対向してかつ軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。現像装置１４ｂには、図示しないトナー供給手段によりブラック色トナーが供給され、該トナーは現像装置１４ｂ内で電荷を付与されて帯電し、現像ローラ１５ｂの表面に付着し、感光体ドラム１１ｂ表面の静電潜像に供給される。
【００３１】
ドラムクリーナ１６ｂは、後述するように、感光体ドラム１１ｂ表面のトナー像が中間転写ベルト２０に転写された後、感光体ドラム１１ｂ表面に残存するトナーを除去、回収する。
【００３２】
作像ユニット１０ｂによれば、回転駆動する感光体ドラム１１ｂ表面を、帯電ローラ１２ｂにて帯電させ、さらに光走査ユニット１３ｂからレーザ光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像に現像ローラ１５ｂからブラック色トナーを供給して現像を行い、ブラック色トナー像を形成する。該トナー像を中間転写ベルト２０に１次転写し、感光体ドラム１１ｂ表面に残留するトナーをドラムクリーナ１６ｂにより除去し、回収する。以後、同様のトナー像作成動作が繰返し実行される。
【００３３】
作像ユニット１０ｃ，１０ｍ，１０ｙは、それぞれシアン色トナー、マゼンタ色トナーまたはイエロー色トナーを使用する以外は、作像ユニット１０ｂに類似の構造を有し、対応する部分には同一の参照符号を付し、さらに各参照符号の末尾のブラック色を示す「ｂ」に代えて、シアン色を示す「ｃ」、マゼンタ色を示す「ｍ」またはイエロー色を示す「ｙ」を付し、説明を省略する。
【００３４】
中間転写手段３は、中間転写ベルト２０と、駆動ローラ２１と、テンションローラ２２と、１次転写ローラ２３ｂ，２３ｃ，２３ｍ，２３ｙと、中間転写ベルト２０上の残留トナーを除去するクリーニングユニット２４と、２次転写バックアップローラ３３とを含む。
【００３５】
中間転写ベルト２０は、駆動ローラ２１とテンションローラ２２に懸架される無端ベルト状部材であり、図示しない駆動手段と中間転写ベルト駆動ローラ２１とにより回転駆動される。本実施の形態では、中間転写ベルト２０は、表面にトナー像を担持する表面層と、表面層の厚み方向においてトナー担持面２０ａと反対側の面に積層されて表面層を支持する基材とを含んで構成される。表面層は後述する転写定着ローラ３０による加熱を受け、中間転写ベルト２０表面のトナー像はその加熱により中間転写ベルト２０表面に対して若干の粘着性を示す場合があるので、中間転写ベルト２０から転写定着ローラ３０へのトナー像の２次転写を円滑に実施するために、表面層には離型性を有する材料を用いるのが好ましい。このような材料としては、たとえば、テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂が好ましい。表面層には、中間転写ベルト２０全体としての体積抵抗、表面抵抗などを調整するために、導電性粒子の添加により導電性を付与することもできる。また、表面層の厚みは特に制限されないけれども、好ましくは数μｍ〜数十μｍであり、耐久性などを考慮すると、さらに好ましくは５〜３０μｍ程度である。一方、基材には、ポリイミド、ポリカーボネートなどの合成樹脂を使用できる。これらの中でも、中間転写ベルト２０が加熱状態の転写定着ローラ３０に接触することを考慮すると、ポリイミドなどの耐熱性の良好な合成樹脂が好ましい。基材の厚みは特に制限されないけれども、好ましくは５０〜１００μｍである。なお、転写定着ローラ３０から受ける熱を他の部材に媒介するのを防止するために、基材の厚みを薄くして熱容量を小さくするのが好ましい。したがって、基材として必要な機械的強度、弾力性などを確保できるのであれば、５０μｍよりもさらに薄くしてもよい。また、基材の体積抵抗値も特に制限はないけれども、好ましくは１０１３Ω・ｃｍ以下である。これによって、感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０へのトナー像の電界転写が円滑に実行される。なお、本実施の形態では、感光体ドラム１１への熱的な影響などを考慮して、中間転写ベルト２０と感光体ドラム１１との近接または接触位置において、中間転写ベルト２０の表面温度が５０℃以下程度になるように構成される。
【００３６】
駆動ローラ２１は、図示しない駆動手段により、その軸心回りに回転駆動可能に設けられる。駆動ローラ２１には、たとえば、アルミニウムなどの金属からなる中空ローラが使用できる。
【００３７】
テンションローラ２２は、中間転写ベルト２０のたるみを防止するために、中間転写ベルト２０に所定の張力を付与するローラ状部材であり、駆動ローラ２１の回転駆動に従動しまたは図示しない駆動手段により、その軸心回りに回転駆動可能に設けられる。
【００３８】
１次転写ローラ２３ｂ，２３ｃ，２３ｍ，２３ｙ（以後特に断らない限り「１次転写ローラ２３」と総称する）は、それぞれ、中間転写ベルト２０を介して感光体ドラム１１ｂ，１１ｃ，１１ｍ，１１ｙに対向し、中間転写ベルト２０の基材層表面に圧接し、かつ図示しない駆動手段により軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。１次転写ローラ２３は図示しない電源と電気的に接続され、該電源からトナーの帯電極性とは逆極性の１次転写バイアス電圧の印加を受け、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０との間に電界を付与し、感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０上に各色トナー像を電界転写する。これによって、感光体ドラム１１の表面に形成されるブラック色、シアン色、マゼンタ色およびイエロー色のトナー像が中間転写ベルト２０のトナー担持面２０ａの所定箇所に順次重ね合わされて転写され、多色トナー像が形成される。ただし、各色の一部のみの画像情報が入力される場合は、それに対応する作像ユニットのみにおいてトナー像が形成され、トナー担持面２０ａに転写される。
【００３９】
ベルトクリーナ２４は、中間転写ベルト２０を介して駆動ローラ２１に対向するように設けられ、中間転写ベルト２０のトナー担持面２０ａ上のトナー像を後述の転写定着ローラ３０に転写した後に、トナー担持面２０ａ上に残存するトナーを除去する。
【００４０】
２次転写バックアップローラ３３は、中間転写ベルト２０を介して転写定着ローラ３０に圧接し、かつ図示しない駆動手段により軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。２次転写バックアップローラ３３は、中間転写ベルト２０におけるトナー担持面２０ａの反対面から中間転写ベルト２０を押圧し、トナー担持面２０ａ上のトナー像の転写定着ローラ３０への２次転写を補助する。なお、２次転写バックアップローラ３３に図示しない電源を電気的に接続してトナーと同極性の電圧を印加し、転写定着ローラ３０側を接地して中間転写ベルト２０と転写定着ローラ３０との間に電界を作用させる構成を採ることもできる。これによって、中間転写ベルト２０上のトナー像をほぼ１００％の転写効率で転写定着ローラ３０へ転写できる。このような構成は、２次色または３次色のトナー像のように、トナー量が多いトナー像の転写に有効である。
【００４１】
このようにして、感光体ドラム１１上に形成される各色トナー像が、中間転写ベルト２０のトナー担持面２０ａの所定位置に重ね合わされて転写される。このトナー像が転写定着ローラ３０に転写された後、トナー担持面２０ａ上の残存トナー、オフセットトナー、紙粉などがベルトクリーナ２４により除去され、トナー担持面２０ａには再度多色トナー像が転写され、同じ動作が繰返し実行される。
【００４２】
第１の転写定着手段４は、転写定着ローラ３０と、転写定着ローラ３０の内部に設けられる加熱手段３１と、転写定着ローラ３０の表面近傍に設けられる温度検知手段３２と、トナー像フィルム化手段３４と、加圧ローラ３８とを含んで構成される。
【００４３】
転写定着ローラ３０は、一方で中間転写ベルト２０のトナー担持面２０ａに圧接し、他方で後述する加圧ローラ３８に圧接し、図示しない駆動手段により軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。本実施の形態では、転写定着ローラ３０は図２に示す構成を有する。図２は、転写定着ローラ３０の要部の構成を模式的に示す断面図である。転写定着ローラ３０は、基材３０ａ、基材３０ａ表面に形成される弾性層３０ｂと、弾性層３０ｂの表面に形成される離型層３０ｃとを含んで構成される。基材３０ａは、アルミニウム、ステンレス鋼、鉄、銅などの金属からなる芯金である。弾性層３０ｂは、転写定着ローラ３０と加圧ローラ３８との圧接部である転写定着ニップ部において、記録媒体Ｐの搬送方向に対して適度な転写定着ニップ幅を確保するために設けられる。これによって、転写定着ローラ３０上で、加熱手段３１による加熱を受けて溶融状態にあるトナー像が、転写定着ニップ部において記録媒体Ｐ表面の凹凸に対して充分に追従するので、トナー像をほぼ完全に記録媒体Ｐに転写できるとともに、充分な強度でトナー像を記録媒体Ｐ表面に定着できる。弾性層３０ｂの厚みは特に制限されず、数百μｍ〜数ｍｍ程度の範囲から適宜選択できるけれども、ランニングコストの低減、転写定着ローラ３０の記録媒体Ｐに対する追従性などを考慮すると、好ましくは２００μｍ〜２ｍｍである。離型層３０ｃは、好ましくは離型性を有する材料で構成される。該材料としては、たとえば、ＰＦＡ、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が挙げられる。離型層３０ｃの厚みは特に制限されず、数μｍ〜数十μｍの範囲から適宜選択できるけれども、転写定着ローラ３０の耐久性、記録媒体Ｐへの追従性などを考慮すると、好ましくは５〜５０μｍ、さらに好ましくは１０〜３０μｍである。なお、転写定着ローラ３０に図示しない電源を電気的に接続してトナーと逆極性の電圧を印加し、後述の２次転写バックアップローラ３３を接地する構成を採ることもできる。このような構成を採ることによって、中間転写ベルト２０から転写定着ローラ３０への転写を一層円滑に実行できる。このような構成は、２次色または３次色のトナー像のように、トナー量が多いトナー像の転写に有効である。
【００４４】
加熱手段３１には一般的な加熱手段をいずれも使用でき、たとえば、ハロゲンランプなどが挙げられる。
【００４５】
温度検知手段３２には、たとえば、温度センサが用いられる。温度検知手段３２による転写定着ローラ３０の表面温度の検知結果は、画像形成装置１の全動作を制御する図示しないＣＰＵに送られ、ＣＰＵの記憶部に格納されている転写定着ローラ３０の表面温度の設定値と比較対照され、検知結果が設定値よりも低い場合には、ＣＰＵは加熱信号を加熱手段３２に送って加熱動作を実行させ、表面温度が設定値に達するまで加熱を行う。検知結果が設定値の範囲内に収まる場合には、ＣＰＵは加熱信号を送らない。本実施の形態では、転写定着ローラ３０の表面温度は１２０〜１８０℃の範囲内の一定温度に設定される。この設定温度は、トナー材料、プロセス速度、後述する転写定着ローラ３０と加圧ローラ３８との圧接部である転写定着ニップ部のニップ幅、加圧ローラ３８による荷重条件などに応じて、最適値が選択される。
【００４６】
中間転写ベルト２０から転写定着ローラ３０へのトナー像Ｔの転写は、たとえば、両者の表面温度差を利用して実施される。すなわち、中間転写ベルト２０は、前述のように、感光体ドラム１１との接触または近接位置では表面温度が５０℃以下になるように、比較的低い温度に保持される。これに対して、転写定着ローラ３０は、その表面温度が１２０〜１８０℃になるように保持される。このため、中間転写ベルト２０と転写定着ローラ３０との圧接部である第１転写定着ニップ部でのトナー像Ｔの層温度は、中間転写ベルト２０の接触界面と転写定着ローラ３０の接触界面とでは異なり、トナー像Ｔ内部に温度差が生じる。そして、転写定着ローラ３０との接触界面では、トナー像Ｔを構成するトナーに含まれる結着樹脂、ワックスなどのガラス転移温度以上に加熱されて溶融し、転写定着ローラ３０に対して粘着性を示す。一方、中間転写ベルト２０に接触するトナー像Ｔの界面温度は少なくとも転写定着ローラ３０側の界面温度より低く、中間転写ベルト２０に対する粘着力は転写定着ローラ３０との粘着力より弱いため、トナー像Ｔが転写定着ローラ３０側に転写される。さらに、トナー像Ｔの転写定着ローラ３０への転写を確実にするために、前述のような中間転写ベルト２０と転写定着ローラ３０との間に電界を作用させる構成を採ることもできる。
【００４７】
トナー像フィルム化促進手段３４は、転写定着ローラ３０表面に転写されるトナー像Ｔをより一層加熱し、トナー像Ｔ全体を圧延しつつ均一に溶融させる効果を有する。一般に、本発明のようにトナー付着量を低下させると、トナー粒子同士が粗な状態で付着するトナー像Ｔが形成される。このような場合、フィルム化を充分に行わないと、形成される画像の均一性が低下する。トナー粒子が粗な状態で付着するトナー像Ｔをトナー像フィルム化促進手段３４によって圧延しつつ均一に溶融させると、記録媒体への転写同時定着が円滑に実行される。その結果、トナー付着量を低下させても、薄くかつ均一なトナー像Ｔを記録媒体上に定着させることが可能になる。また、記録媒体Ｐに転写定着する前に、転写定着ローラ３０表面上でトナー像Ｔを加熱加圧してフィルム化すると、トナー像Ｔがトナー付着量を減らした疎な状態のトナー像であっても、溶融むらによる記録媒体Ｐ表面の部分的な露出に基因する濃度むら、光沢むらなどの発生を防止し、高画質画像を形成できる。
【００４８】
トナー付着量を極端に低下させた場合に、トナー像フィルム化促進手段３４は特に有効である。たとえば、平均粒子径が比較的に大きいトナーを用いて、トナー像Ｔにおける各色のトナー層数が１層を下回る程度にトナー付着量を減らしたトナー像にあっては、転写定着ローラ３０上で該トナー像を溶融させる際、隣接し合うトナー粒子同士が完全に繋がりきらずに、均一な画像とならないことがある。このような場合でも、トナー像フィルム化促進手段３４により溶融トナーをフィルム化すれば、最終定着画像においても粒状性の低下などがない良好な画像を得ることができる。
【００４９】
トナー像フィルム化促進手段３４は、トナー像圧熱ローラ３５と、トナー像圧熱ローラ３５の内部に設けられる加熱手段３６と、トナー像圧熱ローラ３５の表面近傍に設けられる温度検知手段３７とを含む。
【００５０】
トナー像圧熱ローラ３５は、転写定着ローラ３０表面に当接しかつその軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。トナー像圧熱ローラ３５は転写定着ローラ３０表面のトナー像Ｔに直接接触することから、たとえば、ローラ状の基材と、該基材の表面に形成される離型層とを含む構成を採ることが好ましい。基材には、金属製の芯金などを使用できる。また離型層を構成する材料としては、トナー像Ｔと直接接触してもトナーの付着、オフセットなどが起こらないものであれば特に制限されず、たとえば、ＰＦＡ、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂を使用できる。さらに、シリコーン樹脂も使用できる。シリコーン樹脂としては、加熱、光照射などによって３次元架橋反応を起こして硬化するシリコーン樹脂が好ましく、硬度の高い硬化皮膜を形成し得るワニス状焼付け型シリコーン樹脂、柔軟性のある弾性硬化皮膜を形成し得るゴム型シリコーン樹脂溶液などが好ましい。ワニス状焼付け型シリコーン樹脂を用いると、表面にシリコーンオイルを塗布しなくても長期間にわたって離型効果が得られる。ワニス状焼付け型シリコーン樹脂からなる離型層は、たとえば、該シリコーン樹脂を溶液または該溶液を適当な溶剤でさらに希釈した溶液を基材表面に塗布し、加熱処理することにより形成できる。適当な溶剤としては、たとえば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メチルエチルケトン、オキシムなどが挙げられる。加熱処理は、１５０〜２００℃程度の温度下に行われ、１〜１０時間程度で終了する。ワニス状焼付け型シリコーン樹脂は市販されており、たとえば、ＳＥ５０７０、ＳＲ２３１６（いずれも商品名、東レダウコーニング（株）製）、ＹＥ５５０５、ＭＥ３５（いずれも商品名、ＧＥ東芝シリコーン（株）製）などが挙げられる。一方、ゴム型シリコーン樹脂溶液は、硬化皮膜の３次元架橋点がワニス状焼付け型シリコーン樹脂より少なく、柔軟性のあるゴム状弾性体である硬化皮膜が得られる。これらのシリコーン樹脂からなる硬化皮膜は、芯金表面に直接形成してもよく、または芯金表面にシリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性層を形成した後、該弾性層表面に形成してもよい。
【００５１】
加熱手段３６には、一般的な加熱手段をいずれも使用でき、たとえば、ハロゲンランプなどが挙げられる。
【００５２】
温度検知手段３７は、トナー像圧熱ローラ３５の表面温度を検知する。その検知結果に基づいてトナー像圧熱ローラ３５の表面温度が制御される。温度検知手段３７には、たとえば、温度センサが用いられる。温度検知手段３７の検知結果に基づくトナー像圧熱ローラ３５の表面温度制御は、温度検知手段３２の検知結果に基づく転写定着ローラ３０の表面温度制御と同様にして実施される。
【００５３】
トナー像フィルム化促進手段３４によれば、中間転写ベルト２０から転写定着ローラ３０表面のトナー像Ｔが加熱状態にあるトナー像圧熱ローラ３５との接触によってさらに加熱され、トナー像Ｔ全体が均一にフィルム化される。
【００５４】
このように、中間転写ベルト２０表面のトナー像Ｔが転写定着ローラ３０表面に２次転写され、さらにトナー像フィルム化手段３４による加熱を受けてトナー像全体が均一に溶融してフィルム化する。
【００５５】
加圧ローラ３８は、転写定着ローラ３０に所定の押圧力で当接するように設けられて、転写定着ローラ３０の回転に伴ってその軸心回りに従動回転するローラ状部材である。加圧ローラ３８は、転写定着ローラ３０との間で圧接部（転写定着ニップ部）を形成し、図示しない記録媒体搬送部材により転写定着ニップ部まで搬送される記録媒体に、転写定着ローラ３０上で充分に溶融されるトナー像Ｔを転写すると同時に定着させる。加圧ローラ３８の転写定着ローラ３０への当接は、図示しない加圧バネなどの付勢手段によって行われる。本実施の形態では、加圧ローラ３８は、ロール状基材と、該基材の表面に設けられる離型層とを含む構造を有する。ロール基材としては、たとえば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼など金属からなる円柱状回転体（金属素管）が挙げられる。離型層は、たとえば、ＰＦＡ、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂から構成される。また、基材と離型層との間に、たとえば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムを発泡させたシリコーンスポンジなどの弾性体層を設けてもよい。
【００５６】
画像形成装置１におけるトナーとしては、結着樹脂、着色剤、ワックスおよび帯電制御剤を含むものを用いる。さらに必要に応じてトナー製造後に外添剤による処理を実施してもよい。結着樹脂としては、ポリエステル、スチレン−アクリル共重合体、ポリアミドなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を使用できる。着色剤としては一般的な顔料が用いられ、黒色トナーを得る場合にはカーボンブラックなどの黒色顔料、イエロー色トナーを得る場合には、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９７などの黄色顔料、マゼンタ色トナーを得る場合には、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２などのマゼンタ色顔料、シアン色トナーを得る場合には、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３などがそれぞれ用いられる。ワックスおよび帯電制御剤はたとえばオイルレスでトナーを記録媒体に転写定着するために用いられる成分であり、たとえば、低融点ポリプロピレン、低融点ポリエチレンなどのワックス、ニグロシン、第４級アンモニウム塩などの帯電制御材などが挙げられる。外添剤処理は、トナーの流動性、帯電性、クリーニング性などを向上させるために必要に応じて実施される。外添剤としては、シリカ、アルミナ、酸化チタンなどの無機外添剤、ポリメチルメタクリレート微粉末などの有機外添剤が挙げられる。トナーは前記成分の適量を用い、公知の方法に従って製造できる。なお、トナーの感光体ドラムドムラ１１、中間転写ベルト２０または転写定着ローラ３０への付着量は、トナーの組成、トナーの体積平均粒子径、感光体ドラム１１、中間転写ベルト２０または転写定着ローラ３０の表面層の材質、転写条件などを適宜変更して予備試験を行うことによって決定できる。また、トナーの体積平均粒子径は、トナー製造時の造粒条件、粉砕条件、分級条件などを適宜変更することによって、所望の数値範囲にすることができる。なお、体積平均粒子径の測定には、粒度分布測定装置（商品名：Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ  ＩＩ、コールター社製）を使用する。
【００５７】
本実施の形態の画像形成装置１においては、トナー像担持手段である感光体ドラム１１、中間転写手段３に含まれる中間転写ベルト２０および第１の転写定着手段４に含まれる転写定着ローラ３０から選ばれる少なくとも１つの部材に付着するトナー像が、上記式（１）、好ましくは上記式（２）に示されるトナー付着量Ｍと体積平均粒子径Ｄとの関係を有する少なくとも１色のトナーを含む。
【００５８】
すなわち、感光体ドラム１１、中間転写ベルト２０および転写定着ローラ３０から選ばれる部材に付着するトナー像において、該トナー像に含まれる少なくとも１色のトナーの付着量Ｍは、その体積平均粒子径Ｄとの関係において、「０．０２４Ｄ＋０．０１５」以上、「０．０７３Ｄ＋０．０４６」以下（式（１）の範囲）、好ましくは「０．０２４Ｄ＋０．０１５」以上、「０．０４９Ｄ＋０．０３１」以下（式（２）の範囲）である。
【００５９】
少なくとも１色のトナー付着量Ｍが「０．０２４Ｄ＋０．０１５」未満では、トナー像の記録媒体Ｐへの転写時に溶融むら、およびそれに伴う濃度むら、光沢むらなどが生じ、得られる画像の画質が不充分になる可能性がある。一方、少なくとも１色のトナー付着量Ｍが「０．０７３Ｄ＋０．０４６」を超えると、得られる画像に背景かぶりが発生し、やはり画質が低下する可能性がある。
【００６０】
このように、画像形成に必要なトナー１色当たりの付着量Ｍと、該トナーの体積平均粒子径との特定の関係にすることで、一般的に使用される粒径４〜５μｍまたはそれ以上のトナーを使用しても、画質劣化を伴うことなく、トナー付着量を削減できる。
【００６１】
なお、ここでいう「トナー付着量Ｍ」とは、単色べた画像出力時の単位面積当たりのトナー付着量をいう。また、トナー付着量の調整に際しては、たとえば、中間転写ベルト上にブラック、イエロー、マゼンタ、シアンなどの数ｃｍ四方のべたパッチ画像を形成して、図示しない光学センサなどにより中間転写ベルト上の各べたパッチ画像部における各トナーの付着量を測定し、画像形成装置内のメモリに予め格納されている基準値（たとえば、テーブルとして保有）と比較判定し、所望付着量の範囲を満たしていない場合は、感光体の帯電電位、現像ローラに付与する現像バイアス、１次転写ローラへ付与する転写電圧などを調整することで、トナー付着量の調整を行うことができる
なお、図８に示す従来の画像形成装置１００においても、粒状性などの画質がある程度劣化するのを無視すれば、「０．０４９Ｄ＋０．０３１」（式（２）における上限値）を少し上回る程度の範囲までトナー付着量を削減できるけれども、さらにトナー付着量を少なくとすると、記録媒体表面における溶融むらが顕著になり、それに伴う画像濃度および粒状性、濃度の均一性の低下が起こり、著しい画質劣化は避けられない。
【００６２】
図３は、画像形成装置１により画像を形成する際に、下記の画質評価において総合評価「○」が得られるトナーの体積平均粒子径（図３では「トナー粒子径（μｍ）」と記す）とトナーの中間転写ベルト２０への付着量との組合せの範囲を示すグラフである。すなわち、トナーの体積平均粒子径と付着量とを適宜変更して画像形成を実施し、下記の画質評価において総合評価「○」が得られるトナーの体積平均粒子径と付着量との組合せをプロットし、各体積平均粒子径における最も多い付着量のプロットを直線化したのがｙ＝０．０７３＋０．０４６の線グラフである。また、各体積平均粒子径における最も少ない付着量のプロットを直線化したのがｙ＝０．０２４Ｄ＋０．０１５の線グラフである。したがって、この２つの線グラフの範囲内であれば、良好な画質の画像が得られる。さらに、ｙ＝０．０４９Ｄ＋０．０３１の線グラフとｙ＝０．０２４Ｄ＋０．０１５の線グラフとの範囲内であれば、得られる画像の画質は前記範囲とほぼ同等で、図８に示した従来の画像形成装置では達成し得なかった更なる付着量の低減が可能となる範囲である。
【００６３】
なお、画像形成装置１においては、感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０、中間転写ベルト２０から転写定着ローラ３０および転写定着ローラ３０から記録媒体Ｐの３回のトナー転写工程があるけれども、感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０への転写効率は９５％以上、中間転写ベルト２０から転写定着ローラ３０への転写効率は９８％以上、転写定着ローラ３０から記録媒体Ｐへの転写効率は１００％と、いずれの場合にも高効率転写が可能である。従来の画像形成装置のように電界のみによる記録媒体へのトナー像転写は、温度、湿度などの環境の影響が非常に大きく、転写効率は大きく変化するけれども、記録媒体へトナーを転写する際に電界を用いない画像形成装置１では、常に１００％の転写効率で記録媒体にトナー像を転写できる。このような理由から、記録媒体Ｐに転写されるトナー像のトナー量は、感光体ドラム１１、中間転写ベルト２０または転写定着ローラ３０上におけるトナー像のトナー量とほぼ同量である。したがって、式（１）および式（２）において、トナー付着部材が、感光体ドラム１１、中間転写ベルト２０および転写定着ローラ３０のいずれであっても差し支えない。
【００６４】
次に、図３の結果についてより詳細に説明する。ここでは、画像形成装置１および図８に示す従来の画像形成装置１００にて、着色剤の種類、トナー全量に対する着色剤の含有量およびトナーの体積平均粒子径を表１に示すように変更して製造したトナーを用いて、かつトナーの中間転写ベルト２０への付着量を表１に示すように変更してそれぞれ画像形成を実施し、得られた画像に関する画質評価を行った。画質評価は、背景かぶりおよび画像均一性について行った。結果を表１に示す。
【００６５】
［背景かぶり］
分光測色計（商品名：ＣＭ２６００ｄ、コニカミノルタ（株）製）による測定を行い、測定値に基づいて次のように評価し、「○」のみを合格とした。
○…分光測色計での測定で、背景かぶりが許容できる範囲にある。
【００６６】
×…分光測色計での測定で、背景かぶりが許容できる範囲を超えている。
［画像均一性］
反射濃度計（ＲＤ−９１８、Ｍａｃｂｅｔｈ（株）製）による濃度測定および目視による粒状性評価を行い、５段階評価した。５段階評価で次の通り評価し、「３」以上を合格とした。
５…画像濃度が良好であり、画像中にざらつき感を感じない。
４…画像濃度は良好であるけれども、極めて注意深く目視すると、画像中に僅かなざらつき感を感じる。ただし、少し見ただけではざらつき感は感じない。
３…画像濃度がごく僅か低下し、目視により画像中の僅かなざらつき感を確認できる。
２…画像濃度が低下し、画像のざらつき感も容易に確認できる。
１…画像濃度の低下および画像のざらつき感が顕著である。
【００６７】
［総合評価］
次の通り評価した。
○…背景かぶりおよび画像均一性の両方が合格である。
×…背景かぶりおよび画像均一性のいずれか一方または両方が不合格である。
【００６８】
【表１】
0004627251.tif 000002
【００６９】
表１から、いずれの画像形成装置においても、背景かぶりに関しては、感光体ドラムから中間転写ベルトへの電界転写を実施していることから同等レベルであった。しかしながら、画質面で両者に大きな差が現れた。すなわち、画像形成装置１は、画像形成装置１００に比べて、トナー付着量を低減させた場合においても満足のいく画像が得られた。
【００７０】
このような構成を有する画像形成装置１においては、感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０への１次転写および中間転写ベルト２０から転写定着ローラ３０への２次転写さらに転写定着ローラ３０から記録媒体へというように、トナー像の転写を３度行う。これに対し、図８に示すような転写定着同時方式を用いない従来の画像形成装置においては、トナー像の感光体ドラムから中間転写ベルトへの１次転写の後、中間転写ベルトから記録媒体へと２次転写を行う。画像形成装置１および従来の画像形成装置における、トナー像の１次転写効率は同等であるけれども、感光体ドラムから記録媒体への全体としての転写効率で比較すると、画像形成装置１が３度の転写を行うことから、従来の画像形成装置の方が高い転写効率を示すように考えられる。ところが、画像形成装置１では、２次転写が加熱下および電界印加下に実施されることから、２次転写効率は９８％以上の高効率となる。さらに記録媒体Ｐへの最終的な転写の際にも、フィルム化したトナー像を加熱下および加圧下に転写するので、転写定着ローラ３０から記録媒体への転写効率はほぼ１００％となり、溶融むら、転写むらなども発生しない。したがって、画像形成装置１では、感光体ドラム１１上のトナー像がほぼ１００％の転写効率で記録媒体Ｐに転写定着されるので、感光体ドラム１１上でのトナー付着量（トナー像における全トナー量）をトナー消費量とみなすことができる。さらに、図１に示す画像形成装置１においては、トナーの付着量を低減した場合においても、転写定着ローラ３０上で事前に加熱溶融、トナーのフィルム化を行った後、記録媒体Ｐ上へと転写定着する構成であり、図８の従来の画像形成装置１００で、トナー付着量を低下させた場合問題となる、記録媒体の表面形状（凹凸）に由来するトナーの加熱溶融むらなどに起因する光沢むら、濃度むら、あるいは記録媒体に対するトナー隠蔽率の低下等などよる画質のざらつき感、均一性の低下を抑制できることから、たとえば、感光体ドラム１１上のトナー像におけるトナー量を使用するトナー粒子径に応じて最終的に形成される画像の画質に影響を及ぼさない程度まで減らせば、つまり、図３に示す範囲内になるように行うことで、画像の一層の高画質化とトナー消費量の低減（すなわちランニングコストの低減）とを同時に達成できる。
【００７１】
図４は、本発明の実施の第２形態である画像形成装置４０の構成を模式的に示す断面図である。画像形成装置４０は画像形成装置１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００７２】
画像形成装置４０は、トナー像フィルム化促進手段４２が、トナー像加圧ローラ４３と、トナー像加圧ローラ４３の表面近傍に設けられる温度検知手段３７とを含むことを特徴とする。すなわち、画像形成装置４０は、トナー像フィルム化促進手段４２が加熱手段を有しない以外は、画像形成装置１と同様の構成である。
【００７３】
トナー像加圧ローラ４３は、転写定着ローラ３０表面に当接しかつその軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。トナー像加圧ローラ４３は、その内部に加熱手段を有しないものの、加熱状態にある転写定着ローラ３０および転写定着ローラ３０表面の加熱により溶融状態にあるトナー像と直接接触するので、トナー像圧熱ローラ３５と同様の構成を採ることが好ましい。
【００７４】
また、トナー像加圧ローラ４３は内部に加熱手段を有しないけれども、加熱状態にある転写定着ローラ３０と圧接するので、転写定着ローラ３０から熱が移行してその表面温度が上昇する。この表面温度を、トナー像加圧ローラ４３表面近傍に設けられる温度検知手段３７により検知し、その検知結果とともに、温度検知手段３２により転写定着ローラ３０の表面温度の検知結果に基づいて転写定着ローラ３０の表面温度を制御することによって、一層精密な制御を実施できる。
【００７５】
このような構成においても、転写定着ローラ３０による加熱およびトナー像加圧ローラ４３による加圧が行われるので、トナーの体積平均粒径と中間転写ベルト２０への付着量との組合せを適宜選択すれば、転写定着ローラ３０上でトナー像Ｔを充分にフィルム化することができ、画像形成装置１におけるのと同様の効果が得られる。
【００７６】
図５は、本発明の実施の第３形態である画像形成装置４５の構成を模式的に示す断面図である。画像形成装置４５は画像形成装置１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００７７】
画像形成装置４５は、画像形成装置１におけるトナー像フィルム化促進手段３４を有しないことを特徴とする。このような構成においても、各色のトナー層の層数をそれぞれ少なくとも１層以上有するトナー像Ｔを定着させる場合には、フィルム化を行わなくても、トナー像Ｔを記録媒体Ｐへの転写定着が円滑に実行され、比較的少ないトナー消費量で、高画質画像を形成できる。
【００７８】
図６は、本発明の実施の第４形態である画像形成装置５０の構成を模式的に示す断面図である。画像形成装置５０は画像形成装置１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００７９】
画像形成装置５０は、中間転写ベルト２０表面に形成されるトナー像Ｔを転写定着ローラ３０に２次転写することなく、そのまま記録媒体Ｐに転写定着するための第２の転写定着手段５３を含むことを特徴とする。
【００８０】
トナー像形成ユニット２ａは、作像ユニット１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｂを含み、各作像ユニットの感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂが中間転写ユニット５２の下方において中間転写ベルト２０の下面に近接または圧接するように設けられ、かつ作像ユニット１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｂが、中間転写ベルト２０の回転駆動方向である矢符５７の方向において、上流側から下流側に向けてこの順番で配置される以外は、画像形成装置１のトナー像形成ユニット２と同一の構成を有する。トナー像形成ユニット２ａによって、イエロー色、マゼンタ色、シアン色およびブラック色のトナー像が形成される。これら４色のトナーのうち、少なくとも１色のトナーは、上記式（１）、好ましくは上記式（２）に示される付着量Ｍと体積平均粒子径Ｄとの関係を有する。
【００８１】
中間転写ユニット５２は、中間転写ベルト２０と、駆動ローラ２１と、テンションローラ５４と、１次転写ローラ２３ｙ，２３ｍ，２３ｃ，２３ｂと、中間転写ベルト２０上の残留トナーを除去するクリーニングユニット２４とを含む。
【００８２】
テンションローラ５４は図示しない駆動手段によりその軸心回りに回転駆動可能に支持されローラ状部材であり、中間転写ベルト２０を介して加圧ローラ３８に圧接するように設けられる。そして、テンションローラ５４は、単に中間転写ベルト２０を張架するためだけではなく、後述する第２の転写定着ユニット５３の一部を構成し、トナー像Ｔを記録媒体へ転写定着するための熱および圧力の付与する転写定着部材としても機能する。テンションローラ５４の転写定着部材としての機能、テンションローラ５４の内部に設けられる加熱手段５５およびテンションローラ５４の表面近傍に設けられる温度検知手段５６については、第２の転写定着ユニット５３に関する説明において詳述する。テンションローラ５４には、金属製の芯金のみを用いても良く、さらに芯金の表面に樹脂層を形成したものを用いても良い。
【００８３】
中間転写ユニット５２によれば、トナー像形成ユニット２ａによって形成されるイエロー色、マゼンタ色、シアン色およびブラック色のトナー像が、この順番で、矢符５７の方向に回転駆動する中間転写ベルト２０のトナー担持面２０ａの所定位置に重ね合わせて転写され、トナー担持面２０ａ上に多色トナー像Ｔが形成される。このトナー像Ｔは、中間転写ベルト２０の回転駆動によって、テンションローラ５４と加圧ローラ３８と接触部分に形成される転写定着ニップへと送られる。
【００８４】
第２の転写定着ユニット５３は、テンションローラ５４と、テンションローラ５４の内部に設けられて、中間転写ベルト２０のトナー担持面２０ａ上に担持されるトナー像Ｔを加熱してフィルム化する加熱手段５５と、テンションローラ５４の表面近傍に設けられてテンションローラ５４の表面温度を検知する温度検知手段５６と、中間転写ベルト２０を介してテンションローラ５０に圧接して転写定着ニップ部を形成する加圧ローラ３８とを含む。加熱手段５５には、たとえば、ハロゲンランプなどの一般的な加熱手段を使用できる。温度検知手段５６は、画像形成装置１における温度検知手段３７によるトナー像圧熱ローラ３５の表面温度制御と同様にして、テンションローラ５４の表面温度を制御する。すなわち、温度検知手段５６によって、テンションローラ５４の表面温度が、中間転写ベルト２０上のトナー像Ｔを加熱してフィルム化するのに適した温度に保持される。トナー像Ｔのフィルム化に適する温度はトナー像Ｔを構成するトナーに含まれる結着樹脂、ワックスなどの種類などによって適宜選択されるけれども、たとえば、１８０℃前後程度である。温度検知手段５６には、温度センサが用いられる。このように、中間転写ベルト２０のトナー担持面２０ａに形成される多色トナー像Ｔが、中間転写ベルト２０の回転駆動に伴ってテンションローラ５４と加圧ローラ３８との圧接部である転写定着ニップ部に送給され、それに同期して記録媒体Ｐが圧接部に送給され、中間転写ベルト２０上の多色トナー像Ｔが加熱加圧を受けて記録媒体Ｐに転写と同時に定着される。
【００８５】
画像形成装置５０によれば、中間転写ベルト２０上のトナー像Ｔが、テンションローラ５４と加圧ローラ３８との転写定着ニップ部に到達する前に、加熱手段５５からの熱により均一に加熱されてフィルム状態になることから、高効率で記録媒体Ｐに転写されると同時に高画質画像を得ることができる。
【００８６】
図７は、本発明の実施の第５形態である画像形成装置６０の構成を模式的に示す断面図である。画像形成装置６０は画像形成装置５０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００８７】
画像形成装置６０は、トナー像フィルム化促進手段３４を有することを特徴とする。
画像形成装置６０は、トナー像形成ユニット２ａと、中間転写ユニット５２と、第２の転写定着ユニット５３と、トナー像フィルム化促進手段３４とを含んで構成される。トナー像形成ユニット２ａ、中間転写ユニット５２および第２の転写定着ユニット５３は、画像形成装置５０と同様の構成を有する。
【００８８】
トナー像フィルム化促進手段３４は、中間転写ベルト２０の回転駆動方向すなわち矢符５７の方向において、加圧ローラ３８との当接位置の上流側に、トナー像フィルム化促進手段３４の一部を構成するトナー像圧熱ローラ３５が中間転写ベルト２０を介してテンションローラ５４に圧接するように設けられる。トナー像フィルム化手段３４とテンションローラ５４との相互作用によって、中間転写ベルト２０上の多色トナー像Ｔが厚み方向の両面から加熱加圧されて、トナー像Ｔのフィルム化が促進される。
【００８９】
画像形成装置６０によれば、トナー像形成ユニット２ａにより形成され、中間転写ベルト２０上に転写される多色トナー像Ｔがトナー像フィルム化促進手段３４によりフィルム化された後、転写定着ニップ部に送給されて記録媒体Ｐに転写されるので、中間転写ベルト２０から記録媒体Ｐへほぼ１００％の高転写効率でトナー像Ｔを転写でき、さらに、トナー付着量削減の際においても濃度の均一性、粒状性の良好な高画質画像を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明の画像形成装置は、従来における電子写真方式の画像形成装置の用途に使用でき、該用途としては、たとえば、プリンタ、複写機、ファックス、これらの２種以上の機能を備えるデジタル複合機などが挙げられる。
【００９１】
本発明の画像形成装置は、トナーの極端な小粒径化を図ることなく、画像形成に必要なトナー１色あたりの消費量を削減することが可能で、ランニングコストを大幅に削減できるのと同時に、一般的な粒子径のトナーを使用しても、画質安定性の低下を招くことなく常に安定した高画質画像を形成でき、従来相反する特性であった画像の高画質化とランニングコストの低減化の両方を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の第１形態である画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である
【図２】転写定着ローラの要部の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】図１に示す画像形成装置における、トナーの体積平均粒子径とトナーの中間転写ベルトへの付着量との好適な組合せを示すグラフである。
【図４】本発明の実施の第２形態である画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の第３形態である画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の第４形態である画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の第５形態である画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図８】従来の電子写真方式の画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１，４０，４５，５０，６０  画像形成装置
２，２ａ  トナー像形成手段
３，５２，６１，１０２  中間転写手段
４，４１，４６  第１の転写定着手段
１０ｂ，１０ｃ，１０ｍ，１０ｙ  作像ユニット
１１ｂ，１１ｃ，１１ｍ，１１ｙ  感光体ドラム
１２ｂ，１２ｃ，１２ｍ，１２ｙ  帯電ローラ
１３ｂ，１３ｃ，１３ｍ，１３ｙ  光走査ユニット
１４ｂ，１４ｃ，１４ｍ，１４ｙ  現像装置
１５ｂ，１５ｃ，１５ｍ，１５ｙ  現像ローラ
１６ｂ，１６ｃ，１６ｍ，１６ｙ  ドラムクリーナ
２０  中間転写ベルト
２０ａ  トナー担持面
２１  駆動ローラ
２２，５４  テンションローラ
２３ｂ，２３ｃ，２３ｍ，２３ｙ  １次転写ローラ
２４  ベルトクリーナ
３０  転写定着ローラ
３０ａ  基材
３０ｂ  弾性層
３０ｃ  離型層
３１，３６，５５，１１１  加熱手段
３２，３７，５６  温度検知手段
３３  ２次転写バックアップローラ
３４，４２  トナー像フィルム化促進手段
３５  トナー像圧熱ローラ
３８  加圧ローラ
４３  トナー像加圧ローラ
５３  第２の転写定着手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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