(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の顕像を担持する第１の像担持体と、
該第１の顕像を像形成物質を用いて該第１の像担持体に形成する第１顕像形成手段と、
第２の顕像を担持すると共に記録体を保持する第２の像担持体と、
該第２の顕像を像形成物質を用いて該第２の像担持体に形成する第２顕像形成手段と、
該第１の顕像と該第２の顕像とを該記録体が該第２の像担持体に保持された状態で該記録体の表裏にそれぞれ転写せしめる両面転写手段と、
該記録体の表裏に転写された顕像を該記録体が該第２の像担持体に保持された状態で加熱定着せしめる両面定着手段とを有する画像形成装置において、
上記像形成物質は、
８０℃以上１４０℃以下の温度範囲内から設定される加熱定着温度における粘度が１０〔Ｐａ・ｓ〕以上１０６〔Ｐａ・ｓ〕以下であり、
かつ体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下であり、
さらに、以下の（Ａ）乃至（Ｃ）の特性を備えるものであることを特徴とする画像形成装置。
（Ａ）粒径が４μｍ以下の微粉粒子が５個数％以上６０個数％以下の割合で混入されている。
（Ｂ）体積平均粒径〔μｍ〕をＲ、粒径が４μｍ以下の微粒粒子の個数％をＮとすると、
３０＜Ｎ＋３.５Ｒ＜９０
の関係式をみたす粒径分布を有する。
（Ｃ）粒径が１６μｍ以上の粗粉粒子が０．０５質量％以上５．００質量％以下の割合で混入されている。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記像形成物質は、樹脂を主成分とする結着剤を含有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、
上記結着剤として上記樹脂をワックスに溶融混合したものを用い、該樹脂の軟化点が該ワックスの融点よりも高いことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の画像形成装置において、
上記像形成物質には、着色剤が、上記樹脂量に対して１質量％以上３０質量％以下の割合で混入されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、詳しくは、転写紙等の記録体の両面に可視像を転写する両面転写装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の画像形成装置としては、記録体の両面に可視像を転写する両面転写装置を設け、記録体をこれに通した後に定着装置に送るようにした１パス両面システムの画像形成装置が提案されている（例えば、特開２０００−１０５５１３号公報参照）。
【０００３】
この種の画像形成装置は、転写工程で中間転写方式を利用して第１のトナー像を第２の像担持体（中間転写ベルト）にいったん転写し、その後に第２のトナー像を像担持体（感光体）に作像し、第１・第２のトナー像の先端のタイミングを合わせて記録体の表裏に転写し、両面化を行いその記録体を搬送し第２の像持体（中間転写ベルト）から分離後に定着を行っていた。従って、転写ベルトに要求される特性は通常の中間転写ベルトと殆ど同一のもので良かった。
【０００４】
しかしながら、これらの画像形成装置は、記録体を未定着のままの可視像とともに中間転写ベルト等の第２の像担持体から分離して定着装置に送る構成となっている。かかる構成では、記録体を第２の像担持体から分離する際の反動やコスレなどよって未定着の可視像と記録体との付着力が一時的に低下し、像形成物質（トナーなど）が飛散してチリを生じたり画像が劣化したりしてしまうという不具合を生ずるおそれがあった。
【０００５】
そこで、本出願人は、次に説明するような定着装置を設けた画像形成装置を開発中である。即ち、可視像を記録体に転写した後も第２の像担持体を記録体保持部材として記録体を保持させつづけ、記録体とともに記録体保持部材を加熱及び加圧して記録体の両面に可視像を定着せしめるように構成した定着装置であり、かかる構成を、記録体保持部材の一方の面に接触する加熱部材と、この加熱部材との間に記録体及び記録体保持部材を挟み込んで加圧する加圧部材とによって実現している。この構成によれば、記録体保持部材上に保持したままの記録体に対して可視像を定着せしめるので、記録体を未定着の可視像とともに記録体保持部材から分離したり、さらに分離後に定着装置に送ったりするようなことがなくなる。よって、上記のようなチリや画像劣化といった不具合を解消することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、かかる開発中の画像形成装置においては、記録体だけではなく、搬送ベルト等の記録体保持部材に対しても定着装置の加熱部材によって熱を付与する必要があるため、記録体保持部材から分離した後の記録体だけに熱を付与する従来の画像形成装置よりも多くのエネルギーを消費してしまうという問題があった。更に、搬送ベルト等の記録体保持部材に過度の熱ストレスがかかる上、一旦加熱した記録体保持部材を次の可視像を担持させる前に冷却工程を設けなければならないという問題もあった。
【０００７】
ここで、上記エネルギー消費、記録体保持部材としての第２の像担持体への熱ストレス、冷却工程を設けたことによる問題を解決するためには、低温定着を実現することが考えられる。しかしながら、低温定着を実現するためには当然トナーの軟化点あるいは融点を下げざるをえず、一般に同一種有機高分子物質は、融点が下がると溶融粘度の低下が避けられない。これは樹脂の融点が分子量に依存していることにあり、当然分子量が低ければ分子鎖のからみ合いが緩くなり、相互作用が弱くなることにより溶融粘度は下がることに起因すると考えられる。従って超低融点トナーを使って定着を行った場合、融点以降急激な粘度の低下が起こる。
【０００８】
またこのような低融点トナーはトナー自体が柔らかく、表面に粘着性を持ちやすい。よって、トナー同士の表面が互いに付着しトナー塊が生じてトナーの流動性が不安定になりやすく、トナー搬送経路や補給ボトル内部でトナー同士のブロッキングが生じたり、感光体へのトナー固着などの問題を起こしたりしやすい。更に、粉砕工程でも時間がかかったり粉砕室壁面などに付着したりして収率・生産性の低下という問題も起こる。
【０００９】
また、従来、低温定着に関する発明が種々提案されている。
特開平９−２５８４８０号公報においては、低温定着用トナーとして、低溶融粘度の樹脂表面に、熱的に安定な層、及びガラス転移点が６５℃以上の熱可塑性樹脂からなり厚さが０．１〜１．０μmの被覆層を順次積層してなるものを提案している。このトナーを用いることによって、トナー表面のみを熱的に安定化させてオフセットを防止しながら低温定着を行おうとしたものである。しかしながらトナー粒子に上記のような皮膜を形成するためには当然通常の混練、粉砕、分級の工程ではなし得ず、水溶液中で重合し、マイクロカプセル化する必要がある。これはトナー製造工程の複雑化を招き、低コスト化、安定供給の面で解決すべき課題が多い。
【００１０】
また特開平８−１２３０７４号公報においては、トナーの結着樹脂として特定のジオール成分を含有し、分子量、軟化点を規定したものを用いると共に、定着ローラーへの離型剤オイル塗布量を規定した画像定着方法を提案している。この画像定着方法は、トナーの剥離性を維持して低温定着を達成することができるが、本件で対象としている１パス両面システムの画像形成装置に適用させることが困難である。これは、１パス両面システムの画像形成装置では記録体保持部材が像担持体とも当接しているため、記録体保持部材に塗布した離型剤オイルをそのまま放置しておくと像担持体に転移して像担持体としての機能を低下させてしまったり、記録体保持部材としてベルトを用いた場合には、ベルトの配回しにもよるが、塗布装置の設置スペースを確保することが困難であったりするためである。
【００１１】
また特開平７−２６１５８７号公報においては、定着加圧体をベルト構成にし、ニップ幅を広げることで低温定着を実現し、ベルト支持体の一方を可動にしてベルトにしわや偏りが出るのを防止し、またニップ部での押圧力を均一化するようにした定着装置を提案している。この定着装置によれば、定着温度を低くすることができるため本件装置に用いる定着装置にも採用することは可能である。しかし、用いるトナーの記録体に定着され始める温度と更に温度が上昇して定着部材に再び付着し始める温度との差が小さい所謂オフセット余裕度が低い場合は、定着温度を狭い範囲で管理する必要が生じる。定着温度は、使用する記録体のサイズや厚み、使用条件等によって加熱部の温度に変動が生じるため、狭い範囲で温度管理することは困難である。
【００１２】
また特開平９−１３８５２５号公報においては、定着ローラー厚みを１ｍｍ以下で定着ローラ間面圧を一定以下にし、トナーとして２種のポリエステル樹脂で構成され不連続相を形成するものを用いた薄肉ローラ低荷重の定着システムを提案している。この定着システムでは定着立ち上げ時間は短いが、装置の使用状態によって定着温度のふれがあり定着温度一定化が難しく、低温定着トナーを用いた場合に、温度が上がりすぎて生じるホットオフセットや温度が下がりすぎて生じるコールドオフセットなどの発生を抑えるのが難しいという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上述した低温定着に関する各不具合を発生させずに、エネルギー消費、記録体保持部材としての第２の像担持体への熱ストレス、冷却工程を設けたことによる問題を解決して定着画像の安定した画像品質を達成することができる像形成物質及び画像形成装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の画像形成装置は、第１の顕像を担持する第１の像担持体と、該第１の顕像を像形成物質を用いて該第１の像担持体に形成する第１顕像形成手段と、第２の顕像を担持すると共に記録体を保持する第２の像担持体と、該第２の顕像を像形成物質を用いて該第２の像担持体に形成する第２顕像形成手段と、該第１の顕像と該第２の顕像とを該記録体が該第２の像担持体に保持された状態で該記録体の表裏にそれぞれ転写せしめる両面転写手段と、該記録体の表裏に転写された顕像を該記録体が該第２の像担持体に保持された状態で加熱定着せしめる両面定着手段とを有する画像形成装置において、上記像形成物質は、８０℃以上１４０℃以下の温度範囲内から設定される加熱定着温度における粘度が１０〔Ｐａ・ｓ〕以上１０６〔Ｐａ・ｓ〕以下であり、かつ体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下であり、さらに、以下の（Ａ）乃至（Ｃ）の特性を備えるものであることを特徴とするものである。
（Ａ）粒径が４μｍ以下の微粉粒子が５個数％以上６０個数％以下の割合で混入されている。
（Ｂ）体積平均粒径〔μｍ〕をＲ、粒径が４μｍ以下の微粒粒子の個数％をＮとすると、
３０＜Ｎ＋３.５Ｒ＜９０
の関係式をみたす粒径分布を有する。
（Ｃ）粒径が１６μｍ以上の粗粉粒子が０．０５質量％以上５．００質量％以下の割合で混入されている。
ここで、上記軟化点とは、固体が加熱によって軟化し始めるときの温度であり、樹脂はこの軟化点を有する。上記融点とは固体が加熱によってある温度に達したときに一気に溶解して液体となるときの溶解開始温度であり、ワックスはこの融点を有する。軟化点あるいは融点の異なる複数の成分を含有する像形成物質の場合は、複数の軟化点或いは融点のうち最も低い温度をこの像形成物質の軟化点あるいは融点とする。また、粘度の単位〔Ｐａ・ｓ〕は、１〔Ｐａ・ｓ〕が従来の１×１０−１〔ｐｏｉｓｅ〕と等しいものである。
請求項１の像形成物質においては、軟化点或いは融点が５０〜１６０℃と低温で溶融し始めると共に、軟化点あるいは融点以上で加熱定着の温度範囲内における粘度を１０〔Ｐａ・ｓ〕以上１０６〔Ｐａ・ｓ〕以下であり、しかも体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下となるようにする。
図５は、本発明に適用できる像形成物質としてのトナーの一例において、その温度〔℃〕と粘度〔Ｐａ・ｓ〕との関係を示したグラフである。このグラフに示すように、軟化点あるいは融点を過ぎると粘度の低下が始まる。但しこの曲線の傾きは、含有する樹脂の種類、複数の樹脂の組み合わせで異なる。そして、本発明者は、粘度が１０〔Ｐａ・ｓ〕より低いと、定着時のオフセットが発生する恐れがあり、粘度が１０６〔Ｐａ・ｓ〕より高いと、定着不良を起こしやすくなることを見出した。また、軟化点あるいは融点が５０℃より低いとトナー同士のブロッキング等が発生しやすく、一方１６０℃よりも高いと定着温度が高くなり第２の像担持体に熱ストレスがかかってしまう。
本発明の像形成物質は、８０℃以上１４０℃以下の温度範囲内から設定される加熱定着温度におけるトナーの粘度が１０〔Ｐａ・ｓ〕以上１０６〔Ｐａ・ｓ〕以下の範囲となり、オフセットや定着不良を生じる恐れが無い。また、本発明者は、体積平均粒径が４μｍよりも小さいとオフセットや画像濃度低下及び凝集体が発生しやすくなり、一方１４μｍよりも大きいと、画像品質の低下や飛散が発生しやすくなることを見出した。本発明の像形成物質は、体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下であるので、オフセット、画像濃度低下、凝集体、画像品質の低下及び飛散を生じるおそれが無い。
また、上記（Ａ）の特性を備えることで、次のような効果を奏する。微粉の像形成物質は粘度低下が大きいが、体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下の低融点の像形成物質に混入させることで、定着ニップで加熱すると、微粉の像形成物質は周囲の溶融した低融点の像形成物質と結着し、像形成物質同士の凝集体となって記録体に固化して定着し、オフセットが防止される。また、微粉の像形成物質によりベタ画像部やハーフトーン画像部中の隙間が埋まり、均一な濃度が得られると共に、画像の滑らかさが増し画質が向上する。また、細線やベタ画像のエッジ部では微粉の像形成物質が欠けや凹凸を埋めて輪郭のシャープな画像が得られた。なお、微粉の像形成物質の混入量が５個数％よりも少ないと画質向上効果が得られず、一方６０個数％よりも多いと微粉の像形成物質が増えすぎて微量オフセットやトナー流動性の低下による凝集化などの不具合が発生する。
また、上記（Ｂ）の特性を備えることで、本発明者の行なった実験によれば、低融点の像形成物質と微粉の像形成物質とが適度に混入し、現像及び転写工程でも均一性が維持され、定着性及び画質が良いことがわかった。
また、上記（Ｃ）の特性については、大粒径の像形成物質は定着時に体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下の低融点の像形成物質よりも定着圧を強く受けて記録体との接着力は強くなる。一方、定着加熱体側へは熱容量が大きいために溶融度合いが低く、接着しづらいのでオフセットしにくい。ここで、大粒径トナーの混入量が０．０５質量％よりも少ないと、充分なオフセット防止効果が得られない。一方、５．００質量％を超えて混入すると、画像上にトナーのチリが出たり、滑らかさが失われてしまったりする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタの概略構成図である。図において、プリンタ１００は、装置内の中央に、第１の像担持体としての感光体ドラム１を組み込んだプロセスカートリッジ６を備えている。このプロセスカートリッジ６は、感光体ドラム１の他、ドラムクリーニング装置２、除電装置３、帯電装置４、現像装置５などを一体に組み込んでおり、寿命到来時に交換されるようになっている。
【００１６】
上記帯電装置４は、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体ドラム１の表面を例えば負極性に一様帯電せしめる。このように一様帯電せしめられた感光体ドラム１の表面は、後述の露光装置によって露光されて静電潜像を担持する。
【００１７】
上記現像装置５は、そのケーシングの開口から露出させた現像ローラ上の像形成物質としてのトナーにより、感光体ドラム１上の静電潜像をトナー像に現像する。現像されたトナー像は、後述のベルトユニットによって第２の像担持体としての紙搬送ベルト１０あるいは転写紙に転写される。
【００１８】
上記ドラムクリーニング装置２は、トナー像転写後の感光体ドラム１に残留したトナーを除去することで、感光体ドラム１をクリーニングする。
【００１９】
上記除電装置３は、クリーニング後の感光体ドラム１の残留電荷を除電する。この除電により、感光体ドラム１の表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。
【００２０】
かかる構成のプロセスカートリッジ６の図中右側には、露光装置７が配設されている。この露光装置７は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、帯電装置４と現像装置５の間の書き込み位置から感光体ドラム１に照射する。
【００２１】
また、プロセスカートリッジ６の図中下側には、給紙カセット２６、給紙ローラ２７、レジストローラ対２８等を有する給紙手段が配設されている。この給紙カセット２６には記録体としての転写紙Ｐが複数枚収納されるようになっており、一番上の転写紙Ｐには給紙ローラ２７が当接している。給紙ローラ２７が図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられると、一番上の転写紙Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に挟み込まれる。レジストローラ対２８は、挟み込んだ転写紙Ｐを適切なタイミングで後述の転写ニップに向けて送り出す。
【００２２】
更に、プロセスカートリッジ６の図中左側には、紙搬送ベルト１０、駆動ローラ１１、従動ローラ１２、１３、第１転写ローラ１４、裏当てローラ１５、冷却手段１６、定着補助ローラ３０ａ、ベルトクリーニング装置５０等を有するベルトユニット２０が配設されている。このベルトユニット２０は、紙搬送ベルト１０を図中矢印方向に無端移動させながらが感光体ドラム１に接触させる。なお、定着補助ローラ３０ａは、紙搬送ベルト１０などとともにベルトユニット２０を構成するとともに、後述の加熱ローラ３０ｂなどとともに後述の加熱定着装置３０を構成している。
【００２３】
上記駆動ローラ１１と上記従動ローラ１２、１３とは、紙搬送ベルト１０をテンション張架しながら、駆動ローラ１１の回転駆動によって無端移動せしめる。この駆動ローラ１１については、紙搬送ベルト１０の巻き付き角度をある程度確保させ、その駆動力をベルトに確実に伝達させるように構成している。
【００２４】
上記紙搬送ベルト１０は、これら駆動ローラ１１、従動ローラ１２、１３に張架されていない部分を、感光体ドラム１の周面の一部に巻き付けて転写ニップを形成している。
【００２５】
上記第１転写ローラ１４は、この転写ニップにおいて紙搬送ベルト１０の裏面（ベルトループ内面）に対向するように配設されており、紙搬送ベルト１０の裏面に転写バイアスを印加する。転写ニップにおいては、このバイアスやニップ圧の影響などにより、感光体ドラム１上のトナー像が紙搬送ベルト１０や、上記レジストローラ対２８によってニップ内に送り込まれてきた転写紙Ｐに転写される。
【００２６】
上記転写ニップよりもベルト移動方向下流側における紙搬送ベルト１０の裏面には、上記裏当てローラ１５が接触している。この接触位置では、上記第２転写チャージャ１７が紙搬送ベルト１０のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されている。
【００２７】
上記転写ニップで感光体ドラム１上のトナー像が転写せしめられた転写紙Ｐは、紙搬送ベルト１０上に保持されたままベルト無端移動に伴って上記第２転写チャージャ１７との対向位置を通過する際、これによって発せられる電荷の影響によって紙搬送ベルト１０上のトナー像がベルト接触面に転写される。この対向位置において、裏当てローラ１５を紙搬送ベルト１０の裏面に接触させることで、第２転写チャージャ１７での転写位置におけるベルトの波打ちを抑えて、波打ちに起因する画像の乱れを軽減することができる。
【００２８】
このようにしてトナー像が転写された転写紙Ｐは、後述の加熱定着装置３０を経由した後、上記駆動ローラ１１によるベルト張架位置まで搬送される。
【００２９】
このベルト張架位置では、転写紙Ｐの先端側部分が、駆動ローラ１１の周面に沿って弧を描くように移動する紙搬送ベルト１０には追従せず、自らの腰の強さなどによって紙搬送ベルト１０から剥がれる。そして、紙搬送ベルト１０とともに移動を続ける転写紙Ｐの後端側部分によって更に機外に排出される。
【００３０】
上記駆動ローラ１１によるベルト張架位置で転写紙Ｐが剥がれた紙搬送ベルト１０は、転写紙Ｐに転写されなかった残留トナーをそのおもて面に付着させている可能性がある。残留トナーを付着させたままの紙搬送ベルト１０をその無端移動に伴って再び上記転写ニップまで搬送してしまうと、次に形成されるトナー像をこの残留トナーによって乱したり、転写紙Ｐを汚したりするおそれがある。
【００３１】
そこで、上記ベルト張架位置よりもベルト移動方向を下流側には、ベルトクリーニング装置５０が配設されている。このベルトクリーニング装置５０は、クリーニングローラ５１、掻き取りブレード５２、搬送スクリュウ５３、図示しない接離機構などを有している。
【００３２】
上記クリーニングローラ５１は、上記ベルトユニット２０の従動ローラ１３との間に紙搬送ベルト１０を挟み込みながら回転するようになっている。紙搬送ベルト１０のおもて面の残留トナーは、このように回転するクリーニングローラ５１に接触するとこれに転移して紙搬送ベルト１０から除去される。クリーニングローラ５１と従動ローラ１３の間に紙搬送ベルト１０を挟み込ませるようにベルトクリーニング装置５０を配設することにより、ベルト張架ローラとして機能する従動ローラ１３を、クリーニングローラ５１をバックアップするバックアップローラとしても機能させることができる。そして、このことにより、ベルトユニット２０の小型化を図ることができる。
【００３３】
上記掻き取りブレード５２は、クリーニングローラ５１表面に転移した残留トナーを掻き取って、その下方に配設された搬送スクリュウ５３上に落とす。
【００３４】
上記搬送スクリュウ２５は、掻き取りブレード５２から落下してくる残留トナーを受け止めながら回転することで、残留トナーをその軸線方向に搬送して図示しない回収部に送る。
【００３５】
上記接離機構は、例えば図示しないソレノイドのＯＮ／ＯＦＦにより、上記搬送スクリュウ５３を中心にしてベルトクリーニング装置５０全体を図中矢印Ｈ方向に揺動させることで、クリーニングローラ５１を紙搬送ベルト１０に接離させる。この接離により、残留トナーではなく、後述の第２トナー像がクリーニング位置に移動してくるようなときには、クリーニングローラ５１を紙搬送ベルト１０から離間させる。これにより、後述の第２トナー像をクリーニングしてしまうといった事態を回避することができる。また、紙搬送ベルト１０に対し、クリーニングが不要なときには離間させることで、クリーニングローラ５１の回転駆動手段や紙搬送ベルト１０に対する負荷を低減することができる。
【００３６】
本プリンタ１００は、次のようにして転写紙Ｐの両面にトナー像を転写する。即ち、まず、感光体ドラム１上に第２の静電潜像を形成してこれを第２の顕像としての第２トナー像に現像した後、上記転写ニップに送り込む。そして、この転写ニップで感光体ドラム１から紙搬送ベルト１０上に第２トナー像を転写する。次に、この第２トナー像を紙搬送ベルト１０とともに無端移動させている間に、感光体ドラム１上に第１静電潜像を形成してこれを第１の顕像としての第１トナー像に現像する。そして、上記転写ニップにおいて、感光体ドラム１上の第１トナー像と、転写紙Ｐと、紙搬送ベルト１０とともに一周して戻ってきた上記第２トナー像とを重ね合わせながら、第１トナー像を転写紙Ｐ上に転写する。更に、転写ニップ通過後の転写紙Ｐに上記第２転写チャージャとの対向位置を通過させている間に、上記第２トナー像を転写紙Ｐのもう一方の面に転写する。
【００３７】
以上の構成の本プリンタ１００によれば、転写紙Ｐを転写装置としてのベルトユニット２０や後述の加熱定着装置３０にスイッチバックさせることなく、転写紙Ｐの両面に画像を形成する。よって、転写紙Ｐのスイッチバックに起因するコストアップ、ジャム発生及び転写高速化の阻害といった不具合を解消することができる。
【００３８】
次に、本プリンタ１００の特徴的な構成について説明する。
本プリンタ１００の加熱定着装置３０は、従来のように紙搬送ベルト１０から分離された転写紙Ｐに対してトナー像の定着処理を施すのではなく、紙搬送ベルト１０上に保持されたままの転写紙Ｐに対して定着処理を施す。この紙搬送ベルト１０は耐熱性で、かつトナーを転写可能とする抵抗値を備えるベルトである。この加熱定着装置３０は、図示しない熱源を有する加熱ローラ３０ｂと定着補助ローラ３０ａとの間に紙搬送ベルト１０を挟み込むように構成され、受け入れた転写紙Ｐを紙搬送ベルト１０とともにサンドイッチ状に両ローラ間に挟み込む。そして、加熱ローラ３０ｂの発する熱やローラ間のニップ圧などの作用によって転写紙Ｐ上のトナー像を定着せしめる。なお、加熱ローラ３０ｂ、定着補助ローラ３０ａとともに、挟み込んだ転写紙Ｐに対して圧力を印加する役割を担っているので、加熱部材としての機能に加えて加圧部材としての機能も備えていることになる。
【００３９】
かかる構成では、転写紙Ｐを未定着のトナー像とともに紙搬送ベルト１０から分離したり、さらに分離後に加熱定着装置３０に送ったりするようなことがなくなる。よって、紙搬送ベルト１０から分離した転写紙Ｐの未定着のトナー像からトナーを飛散させたり、加熱定着装置３０の搬送力によって紙搬送ベルト１０上で転写紙Ｐをスライド移動させたり、トナー像を案内部材と摺擦させることに起因する未定着の可視像の乱れといった各不具合を、何れも解消することができる。
【００４０】
ところで、上記ベルトクリーニング装置５０によってクリーニングされた紙搬送ベルト１０は、上記加熱定着装置３０によって加熱された際の余熱をまだ蓄えている。このように余熱を蓄えた状態で、その無端移動に伴って上記転写ニップに進入してここでトナー像が転写されると、これを余熱の影響によっておもて面に固着させてしまい、上記第２転写チャージャ１７によるトナー像の転写を阻害してしまうおそれがある。また、転写ニップで接触する感光体ドラム１を加熱してしまい、感光体ドラム１に加熱による悪影響を及ぼすおそれがある。
【００４１】
そこで、本プリンタ１００においては、ベルトクリーニング装置５０によってクリーニングした紙搬送ベルト１０部分を、上記転写ニップに移動させる前に冷却する冷却手段１６を設け、既に述べたベルトクリーニング装置５０と合わせて表面処理手段を構成している。冷却手段１６には、送風冷却方式や冷却促進部材接触方式などを採用することができるが、何れの方式でも、紙搬送ベルト１０をその裏面から冷却させるように冷却手段１６を構成することが望ましい。おもて面から冷却させるようにすると、紙搬送ベルト１０上に転写された上記第２トナー像を乱してしまうおそれがあるからである。
【００４２】
かかる冷却手段１６については、図示のように、ベルトクリーニング装置５０よりもベルト移動方向下流側に配設することが望ましい。このような配設では、加熱定着装置３０での加熱によって溶融させたトナーを、自然放熱や冷却手段１６による冷却によってガラス転移点以下の温度まで冷ましてベルト表面に固着前に、ベルトクリーニング装置５０によって除去することが可能になるからである。
【００４３】
本プリンタ１００は、図示しないパーソナルコンピュータなどから送られてくる画像情報信号を受信すると、感光体ドラム１の回転駆動を開始するとともに、その表面を帯電装置４によって負極性に一様帯電せしめる。そして、上記画像情報信号これに基づいて露光装置（図示せず）を駆動制御する。この駆動制御によって露光装置から発せられたレーザー光Ｌは、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー７aで走査され、ミラー７ｂ、ｆθレンズ７ｃ等を経て感光体ドラム１に照射されて第２静電潜像を形成する。
【００４４】
この第２静電潜像は負極性のトナーを用いる現像装置５によって反転現像され、感光体ドラム１上で可視像としての第２トナー像になり、感光体ドラム１の回転に伴って転写ニップまで移動する。このとき、転写紙Ｐはまだ転写ニップに送り込まれておらず、第２トナー像は転写紙Ｐではなく紙搬送ベルト１０上に転写される。そして、転写後に紙搬送ベルト１０が約一周分無端移動すると、再び転写ニップに戻ってくる。
【００４５】
このように紙搬送ベルト１０が約一周分無端移動する間に、感光体ドラム表面は、ドラムクリーニング装置２でクリーニングされ、除電装置３で除電されて次の露光工程や現像工程が開始され、感光体ドラム１上に第１可視像である第１トナー像が形成される。また、給紙カセット２６からレジストローラ対２８に転写紙Ｐが送り込まれ、レジストローラ対２８は、この転写紙Ｐの下側の面を、転写ニップに再び戻ってくる第２トナー像に重ね合わせ得るタイミングで送り出す。
【００４６】
上記第１トナー像は、このように転写ニップに送り出される転写紙Ｐの上側の面にピッタリ重なるようなタイミングで感光体ドラム１上に形成される。よって、上記第２トナー像が再び戻ってきた転写ニップでは、紙搬送ベルト１０上の第２トナー像と、転写紙Ｐと、感光体ドラム１上の第１トナー像とがサンドイッチ状に挟まれる。そして、第１トナー像が転写ローラ１５によって形成される転写電界やニップ圧などの影響を受けて転写紙Ｐの上側の面に転写される。このとき、紙搬送ベルト１０と転写紙Ｐの下側の面との間に位置する第２トナー像には、紙搬送ベルト１０側に引き付けられる静電力が転写電界によって作用するため、第２トナー像は転写紙Ｐの下側の面に接触しているが、そこにはまだ転写されない。
【００４７】
転写ニップを出た転写紙Ｐは、第１トナー像を上側の面に担持し、且つ紙搬送ベルト１０上の第２トナー像を下側の面に接触させた状態で、紙搬送ベルト１０とともに移動する。そして、上記第２転写チャージャ１７との対向位置を通過する際に、第２転写チャージャ１７に電圧が印加され、それまで下側の面に接触していただけの第２トナー像が２次転写される。このとき、転写紙Ｐの上側の面と第２転写チャージャ１７との間には所定の間隙が保持されており、転写チャージャ１７との接触によって第１トナー像が転写チャージャ１７に逆転写するようなことはない。
【００４８】
また、紙搬送ベルト１０から転写紙Ｐに転写される第２トナー像は、感光体ドラム１の表面で正像にし、感光体ドラム１から転写紙Ｐに直接転写される第１トナー像は、感光体ドラム表面で逆像になるよう露光される。このような頁揃えのための作像順は画像データをメモリーに貯蔵する公知の技術で、また正、逆像に切り換える露光も、公知の画像処理技術により実現できる。
【００４９】
このように、ベルトユニット２０は第１転写ローラ１４や第２転写チャージャ１７などの機能によって転写紙Ｐの両面にトナー像を転写することができるので、両面転写装置としての機能を有している。
【００５０】
両面にトナー像が転写された転写紙Ｐは、加熱定着装置３０内に進入する。ここで、加熱定着装置３０はヒータ等の熱源を内蔵したローラ等を備え、支点３０ｃを中心として矢印Ｇの方向に回動可能に支持されている。そして、上記転写紙Ｐの進入に先立ち、図示のように、それまで紙搬送ベルト１０と離間していた加熱ローラ３０ｂがベルトとの接触位置まで移動せしめられる。転写紙Ｐはこの移動の後に加熱定着装置３０内に進入し、両面にトナー像が定着せしめられた後、図示しない排出路に向けて送り出される。
【００５１】
転写紙Ｐを排出路に向けて送り出した紙搬送ベルト１０部分はその無端移動に伴って上記クリーニング位置に到達するが、到達前に、それまで紙搬送ベルト１０から離間していたベルトクリーニング装置５０が図中矢印Ｈ方向に揺動せしめられ、上記クリーニングローラ５１と紙搬送ベルト１０とが接触する。この接触により、紙搬送ベルト１０に付着した残留トナーがクリーニングされる。
【００５２】
なお、転写紙Ｐの後端が加熱定着装置３０内を通過すると、加熱ローラ３０ｂが紙搬送ベルト１０から離間せしめられる。
【００５３】
また、第２転写チャージャ１７、加熱定着装置３０、クリーニング装置５０は、第２トナー像が単独で通過するときには非作動状態、即ち停止状態又は紙搬送ベルト１０から離間した状態となるように制御される。
【００５４】
上記構成のプリンタ１００は、紙搬送ベルト１０が第２トナー像の転写ニップと定着ニップとを繰り返し通過する構成を採っている。これによって、転写紙を転写紙に未定着のトナー像と共に紙搬送ベルト１０から分離して定着装置に搬送することによって生じるチリや画像劣化の発生を未然に防ぐ事ができるため有用性が高い。しかしながら、加熱定着の際に紙搬送ベルト１０も加熱する必要があるため、定着のためのエネルギー消費量、紙搬送ベルト１０への熱ストレスが高く、また転写のための冷却装置にもある程度の性能が要求されてしまう。そこで、本実施形態においては、低温定着が可能なトナーを用いている。
【００５５】
次に、本実施形態の特徴について説明する。本実施形態においては、トナーとして、軟化点或いは融点が５０〜１６０℃と低温で溶融し始めると共に、軟化点あるいは融点以上の温度で加熱定着温度の範囲における粘度が１０〔Ｐａ・ｓ〕以上１０６〔Ｐａ・ｓ〕以下であり、しかも体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下のものを用いている。
図５に示すように、トナーは、軟化点あるいは融点を過ぎると粘度の低下が始まる。この曲線の傾きは、含有する樹脂の種類、複数の樹脂の組み合わせで異なる。そして、定着時のトナーの粘度が１０〔Ｐａ・ｓ〕より低いと、定着時に紙搬送ベルト１０などの加熱体側へのトナーオフセットが発生する恐れがあり、１０６〔Ｐａ・ｓ〕より高いと、加熱圧力によるトナーの変形や接着性が不足するために定着不良を起こしやすくなる。本実施形態のトナーは融点以上の温度における粘度が１０〔Ｐａ・ｓ〕以上１０６〔Ｐａ・ｓ〕以下なので、定着温度が従来に比して低くてもトナーの粘度が定着に適した範囲となり、加熱及び加圧によってトナーが適度に変形し、広い定着温度領域でトナーオフセットや定着不良がなく良好に定着することができる。
【００５６】
このような低融点トナーにおいて、本発明者が行なった実験では、トナーの体積平均粒径として大粒径のものを選択した場合に、粒子１個あたりの熱容量が大きくなるため加熱時の粘度低下が少なく加熱体側へオフセットしずらく、また紙繊維の凹凸にトナーが入りこむことが少ないので定着圧力が充分にかかり、トナーが押しつけられ紙に対する接着性が良かった。このため、定着温度としての幅を広くでき、定着器構成として耐久性の高いテフロン（登録商標）のコートされたローラーや、テフロン（登録商標）のコートされたベルト、更にシリコンローラーを用いることが可能であることがわかった。一方、トナーの体積平均粒径として小さいものを選択した場合には、粒子１個あたりの熱容量が小さく定着加熱時の粘度低下が大きいため、加熱体側への微量オフセットがでやすくなる。特に、体積平均粒径が４μｍより小さいトナーではテフロン（登録商標）のコートされたローラーを用いて定着を行なった場合、紙に結着する温度で同時にローラー側へのオフセットが起きてしまった。
また、画像品質上は体積平均粒径が１４μｍより大きくなるとベタ埋まりが悪く均一性が良くない。しかも、画像細線で凹凸や欠けが多く文字の回りでのチリが目立ち滑らかさのないガサついた画像になってしまった。一方、平均粒径を小さくしていくほど細線の解像性が高く文字部でのチリが少ないすっきりした良好な画像になるが、ベタ部画像濃度は平均粒径を小さくすると低下し、特に体積平均粒径が４μｍより小さいトナーでは充分な画像濃度を得ることができなくなってしまう。
また、トナー搬送性の点では大粒径にするほど良いが、体積平均粒径が１４μｍよりも大きいトナーであると、トナー補給口などから飛散して周囲を汚しやすくなる傾向があった。一方、トナーの平均粒径を小さくしていくと流動性の低下が見られ、スクリューなどでのスムーズな搬送性が得にくくなった。更に体積平均粒径が４μｍより小さくなると、トナー中に凝集体が発生してトナー落ちなどの不具合が発生してしまった。
【００５７】
このように、低融点トナーでは、体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下であることが望ましく、より好ましくは６μｍ以上９μｍ以下の範囲のトナーが定着性、画像品質、搬送性の点で良好な結果が得られることを見出した。
【００５８】
更に、本実施形態のトナーは、粒径が４μｍ以下の微粉粒子の総量が５個数％以上６０個数％以下混入されているようにしている。本発明者が行なった実験により、体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下の低融点トナー粒子中に粒径が４μｍ以下の微粉粒子としての微粉トナーを５個数％以上６０個数％以下混入させることで定着オフセットを防止しながら画質を改善できることを見出したからである。
この理由について説明する。図２の概念図において、転写紙Ｐ上で体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下の低融点トナー６０の間に粒径が４μｍ以下の微粉粒子としての微粉トナー６１が入りこんだ状態で定着ニップ部に入った場合、定着ローラー３０ｂからの熱と圧力とにより低融点トナー６０は溶融して転写紙Ｐと結着する。微粉トナー６１は低融点トナー６０より粘度の低い状態になるが、周囲の溶融した低融点トナー６０と結着することでトナー同士の凝集体６２となって転写紙Ｐに固化することで定着される。このように粘度低下の大きい微粉トナー６１でも低融点トナー６０と共存することで定着ローラー側へのオフセットが防止されることになる。一方、微粉トナー６１だけを転写紙Ｐ上にのせて定着しようとした場合は、図３に示すように、微粉トナー６１は粘度低下が大きい為、十分な内部凝集力が無く、転写紙Ｐに定着されて固化するトナー６２と定着ローラー３０ｂ側へオフセットするトナー６３とに分かれてしまう。
また、微粉トナー６１が混入することでベタ画像部やハーフトーン画像部中の隙間が埋まり、ベタ画像部やハーフトーン画像部の濃度の均一性が高くなると共に、画像の滑らかさが増し画質が向上した。また、細線やベタ画像のエッジ部では微粉トナー６１が欠けや凹凸を埋めて輪郭のシャープな画像が得られるようになった。
このとき低融点トナー６０に微粉トナー６１を混入させる量が、５個数％よりも少ないと画質向上効果が認められず、一方６０個数％よりも多いと微粉トナー６１が増えすぎて微量オフセットやトナー流動性の低下による凝集化などの不具合が起きてしまった。このため体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下の低融点トナー６０に、粒径が４μｍ以下の微粉粒子として微粉トナー６１を５個数％以上６０個数％以下、より好ましくは１０個数％以上３０個数％以下の範囲で混入させることが望ましい。
【００５９】
更に、本実施形態のトナーは、上述した要件に加えて、体積平均粒径（μｍ）をＲ、粒径４μｍ以下の微粉粒子の個数％をＮとした場合に、次の数１の関係を満たす粒径分布となるようにしている。
【数１】
３０＜Ｎ＋３.５Ｒ＜９０
【００６０】
この理由について説明する。体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下の低融点トナーに微粉粒子として微粉トナーを混入させる場合に、粉砕、分級の工程を経て粒径をそろえる。ここで、低融点トナーの体積平均粒径を４μｍ以上１４μｍ以下の範囲内で大きくとった場合に、粒径が４μｍ以下の微粉トナーを５個数％以上６０個数％以下の規定量内で多く混入させると、粒径分布としてブロードな分布になり、中間粒径の粒子が必要以上に混入されて画像の滑らかさがなくなる。これは粒径分布がブロードすぎるとトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）のバラツキが大きいため、現像、転写時の電界に対する応答性が異なってムラになってしまうためと考えられる。そこで、本発明者が実験した結果、Ｎ＋３.５Ｒ＜９０の関係を満たすような粒径分布にすることで低融点トナーと微粉トナーとが適度に混入し、現像及び転写工程でも均一性が維持され、定着性及び画質が良いことがわかった。
これに対して、低融点トナーの体積平均粒径を４μｍ以上１４μｍ以下の範囲内で小さくとった場合は、粒径が４μｍ以下の微粉トナーを５個数％以上６０個数％以下の規定量内で少なめにしようとすると、粒径分布をシャープにしなければならなくなり、定着時に図２に示すような低融点トナー６０と微粉トナー６１とが混合された状態になりにくい。本発明者が実験した結果、３０＜Ｎ＋３.５Ｒの関係を満たすようなトナー分布にすることでトナーと微粉トナーとが適度に混入し、良好な定着性と画質が得られることがわかった。
【００６１】
更に、本実施形態のトナーは、粒径が１６μｍ以上の粗粉粒子としての大粒径トナーが０．０５質量％以上５．００質量％以下混入されているようにしている。本発明者が行なった実験により、体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下の低融点トナー粒子中に１６μｍ以上の大粒径トナーが０．０５質量％以上含有されることで画像の濃度が安定し、耐オフセット性が高まることが見出されたからである。このような大粒径トナーは、定着時に体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下の低融点トナーよりも定着圧を強く受けて紙との接着力は強くなる。一方、定着加熱体側へは熱容量が大きいために溶融度合いが低く接着しづらいのでオフセットしにくい。図４はこの状態の説明図である。図４において、粒径が１６μｍ以上の大粒径トナー６４がベタ部に混在する事でトナー凝集体６５中で転写紙Ｐとの接着力が強い部分が出来、逆に溶融粘度が高く定着ローラー３０ｂ側へ凝集トナーがオフセットしずらいことになる。ただしこのような大粒径トナー６４は５．００個数％を超えて混入すると画像上にトナーのチリが出たり、滑らかさが失われてしまったりする。一方、大粒径トナー６４の混入量が０．０５質量％よりも少ないと、充分なオフセット防止効果が得られない。よって、体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下の低融点トナー６０に、１６μｍ以上の大粒径トナー６４が、０．０５質量％以上５．００質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以上１．００質量％以下で混入しているのが良い。
【００６２】
更に、本実施形態のトナーは、結着剤として樹脂をワックスに溶融混合したものを用い、樹脂の軟化点が該ワックスの融点よりも高い、即ち樹脂の軟化点より低い温度でワックスが溶融してワックス中に樹脂が溶解し、トナー自体が加熱定着可能な状態となるようにしている。メイン樹脂として低融点のものを使用すると樹脂自体が柔らかくなり、樹脂に粘着性が生じトナー同士でブロッキングしたり、二成分現像に用いた場合にキャリアスペント、一成分現像に用いた場合の現像ローラーフィルミング、ブレード固着したりするなどの問題を起こしやすい。また、樹脂が柔らかいため粉砕工程で微粉に粉砕することが難しい等問題が出やすい。よって、ワックスと相溶性が高くワックスの融点よりも軟化点の高い樹脂をメイン樹脂とし、ワックスの融点での溶解現象を利用して定着させることができるようにする。
【００６３】
ここで、上記トナーを構成する樹脂の一例としては、エチルセルロースがある。また、上記トナーを構成するワックスの一例としては、パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、或いはこれらの酸化ワックス、モンタン酸、モンタン酸エステル、カルナウバ、ライス、エスパルト、カスター、木ロウ、ミツロウ、ホホバ、ステロール類、ケトン等が使用できるが、これらワックスの種類が本発明を左右するものではなく、上記粘度を満足するトナーを構成できればよい。
【００６４】
上記のようにワックスと融点の高い樹脂を混合して相溶させたトナーを用いるとトナー樹脂を軟化させることなく低温で定着可能にすることができる。よってトナー同士のブロッキングなどの問題がなくなり、すぐれた耐久性が得られる。また、微粉砕も容易になり、しかも、混練り、圧延、粉砕、分級、風篩等の製造工程が通常のトナーと同一であるため、特別な製造工程を設けなくてもよく、安定供給が可能である。そして、このようなトナーを用いる事で１００℃近辺での安定した定着性と耐オフセット性を兼ね備え、画像も良好なものを得ることが可能になった。
【００６５】
更に、着色剤の混入されたカラートナー（黒含む）において、着色剤の混合率を樹脂量に対して１質量％以上３０質量％以下であるようにしている。
これは本発明のトナーを用いる場合に、たとえば黒系着色剤としてたとえばカーボンが混入されると一定量以下の混入量では樹脂の粘度が低下する場合がある。これは理由は確かではないがカーボン混練り工程において樹脂の結晶構造中にカーボン粒子がはいりこんで構造が緩くなるためではないかと推測される。そして通常のトナーであればわずかな粘度低下は問題でないが、軟化点あるいは融点が５０〜１６０℃であり、粘度が軟化点あるいは融点以上の温度で１０〜１０６〔Ｐａ・ｓ〕の粘度であるようなトナーを作製する場合には、わずかな粘度低下でも定着でのオフセット余裕度がなくなり好ましくない。本発明者の実験によれば着色剤含有量が樹脂に対して１質量％以上であることが粘度低下を起こさないために必要であった。また画像濃度を充分に得るためにも１質量％以上の着色剤の添加が必要であった。また３０質量％を超えて混入させると逆に粘度が上がりすぎて低温定着時に紙に対する接着性が低下し、コールドオフセットを起こしやすくなった。本実施形態においては、着色剤量の混合率を１質量％以上３０質量％以下とし、これによって画像の定着性の安定と充分な画像濃度とを両立することができた。
【００６６】
以下に本発明を適用したトナーの実施例を説明する。
〔実施例１〕
トナーとして以下の結着剤及び着色剤からなるものを試作した。
＜結着剤＞
（樹脂成分）環化イソプレン      ７５質量％
（ワックス）カルナウバワックス  ２５質量％
＜着色剤＞
結着剤に対して着色剤としてカーボンブラックを１０質量部添加した。
このようにして得られたトナーの軟化点は８２℃、樹脂成分である環化イソプレンのみの軟化点は１５０〜１６０℃であった。そして、このトナーを用いて定着を行う際の定着下限温度は８６℃、１１０℃での粘度は１×１０３〔Ｐａ・ｓ〕であった。この粘度の測定はパラレルプレートに試料をはさみ圧縮しながら回転歪みを与えて動的粘度を測定したものである。このトナーの粉砕、分級を行い、表１のような粒度分布を得た。なお、トナーの体積平均粒径、個数％及び質量％の測定は、一般的なコールターカウンターを用いた。測定方法としては電解液として１％ＮａＣｌ水溶液を調整し、１００〜１５０ｍｌ用意する。分散剤として界面活性剤０．１〜５ｍｇ加えさらに測定試料を０．１〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、アパーチャーとして１００μのものを用い、個数を基準として１．２６〜４０．３μｍの粒子の粒度分布を測定した。
【００６７】
【表１】
0003914766.tif 000002
【００６８】
この分布の体積平均粒径Ｒは７．７２μｍである。また、４μｍ以下微粉トナーＮは１８．８５個数％、１６μｍ以上粗紛トナーは０．３質量％程度である。これより、Ｚ＝Ｎ＋３.５Ｒ＝４５.８７となり、上記数１の関係（３０＜Ｚ＜９０）を満たしている。
上記トナーを用いて図１に示すプリンタ１００にて画像形成を行った。この装置のプロセス線速は１００ｍｍ／sec、定着ローラ３０ｂにはテフロン（登録商標）のコートされたローラを用い、紙搬送ベルト１０にはテフロン（登録商標）のコートされたベルトを用い、定着温度は１０５℃にして定着を行った。
その結果、定着オフセットはなく、ベタ画像濃度は十分で、細線の解像性が高くチリが少ないすっきりした良好な画像を転写紙上に得ることができた。更に、この状態で３万枚プリントを行ったが初期の画像品質が維持され、現像器内でのトナーブロッキング等の問題もなく、また定着ローラ３０ｂや紙搬送ベルト１０等へのオフセット発生もなく耐久性にすぐれたトナーであることが分かった。
尚、これらの結果は、カラー着色剤を含有したカラートナーでも同様の結果を得ている。
【００６９】
また、トナー構成を上記実施例１と同一にして、粉砕、分級工程で粒径分布を様々に調節したトナーを作成し、上記実施例１と同様にプリンタ１００にて画像形成を行い画質と定着性を評価した。これらの評価結果を表２に示す。
【００７０】
【表２】
0003914766.tif 000003
【００７１】
上記表２より低融点トナーの粒径分布として最適なものがわかる。
【００７２】
更に、実施例１と同じ母体樹脂に対して着色剤の質量％をふったトナーを試作し、実施例１と同様にプリンタ１００にて画像形成を行い画質と定着性を評価した。これらの評価結果を表３〜表６に示す。なお、各トナーは粉砕時に粒径分布を実施例１とほぼ同等になるように調整している。
【００７３】
【表３】
0003914766.tif 000004
【００７４】
【表４】
0003914766.tif 000005
【００７５】
【表５】
0003914766.tif 000006
【００７６】
【表６】
0003914766.tif 000007
【００７７】
上記表３〜６により低融点トナーの良好な着色剤混合率がわかる。すなわち、母体樹脂量に対して着色剤の混合率は１質量％以上３０質量％以下が良く、特にイエロー、マゼンタ、シアンのカラートナーでは１質量％以上２０質量％以下で良好な結果が得られている。
【００７８】
以上説明したように本実施形態によれば、上記像形成物質としてのトナーにおいて、粒径が４μｍ以下の微粉粒子としての微粉トナーが５個数％以上６０個数％以下の割合で混入されている。微粉トナーは粘度低下が大きいが、体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下の低融点トナーに混入させることで、定着ニップで加熱すると、微粉トナーは周囲の溶融した低融点トナーと結着し、トナー同士の凝集体となって転写紙に固化して定着し、定着ローラ側へのオフセットが防止される。また、微粉トナーによりベタ画像部やハーフトーン画像部中の隙間が埋まり、均一な濃度が得られると共に、画像の滑らかさが増し画質が向上した。また、細線やベタ画像のエッジ部では微粉トナーが欠けや凹凸を埋めて輪郭のシャープな画像が得られた。なお、微粉トナーの混入量が５個数％よりも少ないと画質向上効果が得られず、一方６０個数％よりも多いと微粉トナーが増えすぎて微量オフセットやトナー流動性の低下による凝集化などの不具合が発生した。
また、上記像形成物質としてのトナーにおいて、上記体積平均粒径をＲ、粒径が４μｍ以下の上記微粒粒子としての微粒トナーの個数％をＮとすると、３０＜Ｎ＋３.５Ｒ＜９０の関係式をみたす粒径分布を有する。本発明者の行なった実験によれば、トナーが、３０＜Ｎ＋３.５Ｒ＜９０の関係を満たすような粒径分布にすることで低融点トナーと微粉トナーとが適度に混入し、現像及び転写工程でも均一性が維持され、定着性及び画質が良いことがわかった。
また、上記像形成物質としてのトナーにおいて、粒径が１６μｍ以上の粗粉粒子としての大粒径トナーが０．０５質量％以上５．００質量％以下の割合で混入されている。大粒径トナーは定着時に体積平均粒径が４μｍ以上１４μｍ以下の低融点トナーよりも定着圧を強く受けて転写紙との接着力は強くなる。一方、定着加熱体側へは熱容量が大きいために溶融度合いが低く、接着しづらいのでオフセットしにくい。ここで、大粒径トナーの混入量が０．０５質量％よりも少ないと、充分なオフセット防止効果が得られない。一方、５．００質量％を超えて混入すると、画像上にトナーのチリが出たり、滑らかさが失われてしまったりする。
また、上記像形成物質としてのトナーは、上記結着剤として上記樹脂をワックスに溶融混合したものを用い、該樹脂の軟化点が該ワックスの融点よりも高いことを特徴とするものである。ここで、像形成物質に用いる主成分の樹脂として低融点のものを使用すると、樹脂が柔らかくなり粘着性が生じて像形成物質同士が付着しやすくなり、ブロッキングが生じやすくなるほか、製造工程における粉砕工程でも樹脂が柔らかいと微粉に粉砕することが難しい。上記像形成物質においては、顕像の定着のために加熱され温度上昇していく像形成物質が樹脂の融点に至る前の温度でワックスの融点を通過し、ワックスの融点における溶解現象によって定着可能な状態となる。従って、樹脂の粘着性を生じることなく顕像を定着させることが可能となる。また、低融点でありながら、含有されている樹脂自体の軟化点がワックスの融点よりも高いため、製造工程において像形成物質の適度な硬さを維持することができる。
また、上記像形成物質としてのトナーは、上記着色剤の混合率を、上記樹脂量に対して１質量％以上３０質量％以下としたことを特徴とするものである。この像形成物質としてのトナーにおいては、着色剤の混合率を、上記樹脂量に対して１質量％以上とし、樹脂の過剰な粘度低下が生じないようにする。樹脂の粘度は、着色剤の混合率が一定の値を下回ると低下する。この理由は確かではないが、着色剤の混練工程で樹脂の結晶構造中に着色剤粒子が入り込んでその構造が緩まってしまうためと考えられる。本発明の像形成物質のように粘度を軟化点あるいは融点以上の温度で１０〔Ｐａ・ｓ〕以上１０６〔Ｐａ・ｓ〕以下にするためには、着色剤の混合率が少な過ぎることに起因する粘度の低下を避けることが望ましい。本発明者らの実験によれば着色剤の混合率が樹脂量に対して１質量％以上であればトナー作製時の粘度低下を起こさないことが分かった。更に、画像濃度を充分に得るためにも１質量％以上の着色剤の混合率が好ましい。一方、着色剤の混合率を上記樹脂量に対して３０質量％以下とし、着色剤の混合率が多すぎることに起因する粘度の過剰な上昇を避ける。
【００７９】
なお、上記実施形態では、本発明を適用したプリンタ１００について説明したが、本発明の適用範囲はこれらのプリンタ１００に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００８０】
例えば、上記第２トナー像を転写せしめた紙搬送ベルト１０を１回りさせて転写ニップまで再搬送させるのではなく、紙搬送ベルト１０を逆転させて転写ニップまで再搬送させるようにしてもよい。但し、かかる構成の場合には、感光体ドラム１と紙搬送ベルト１０とを接離させる接離機構を設けることが望ましい。
【００８１】
また、像担持体として感光体ドラム１のようなドラム式のものではなく、感光体ベルトのようなベルト式のものを用いてもよい。
【００８２】
また、記録体保持部材として紙搬送ベルト１０のようなベルト式のものではなく、紙搬送ローラのようなローラ式のものを用いてもよい。この場合には、紙搬送ローラへのトナーオフセットも生じることはない。
【００８３】
また、像形成手段の一部である潜像形成手段として、レーザー方式の露光装置７ではなく、ＬＥＤ光による露光手段を用いても良い。
【００８４】
また、各実施形態に示したようなデジタル方式のプリンタ１００ではなく、アナログ露光によるアナログ方式の画像形成装置についても本発明の適用が可能である。もちろん、画像形成装置としてはプリンタ１００に限らず、複写機やファクシミリでもよいことは言うまでもない。
【００８５】
【発明の効果】
請求項１及び４の発明によれば、上記像形成物質を用いて形成した顕像を記録体の両面に加熱定着させれば、オフセットや定着不良を生じることなく低温定着が可能となるため、エネルギー消費、記録体保持部材としての第２の像担持体への熱ストレス、冷却工程を設けたことによる問題を解決して定着画像の安定した画像品質を達成することができるという優れた効果がある。また、像形成物質製造工程の複雑化を回避でき、低コスト化、安定供給の面での課題を解消することが可能である。また、上記像形成物質は、耐久性が高く、しかも画像品質の良好な画像を形成することが可能である。また、定着ニップを直接加熱するなど定着ニップを狭い範囲で温度管理できる構成を採用することも可能なため、オフセット余裕度の低い像形成物質を用いることも可能となる。更に、薄肉ローラ低荷重の定着システムのような定着温度のふれも生じにくくすることが可能となり、ホットオフセットやコールドオフセットの発生も抑えることもできる。さらに、着色剤量を調整することで像形成物質をカラー化することができ、画像形成装置をカラー対応の４色現像や転写等を行なえる装置構成とすることで、カラー及びモノクロの両画像で定着画像の安定した画像品質を達成することができるという優れた効果もある。
また、記録体の表裏に転写された像形成物質は１回で加熱定着されるので、従来２回加熱定着されていた記録体の表側の面に転写された像形成物質の溶融による画像品質の低下を抑制できると共に、表裏両面の定着品質の均一化を図ることができるという優れた効果がある。また、低融点の像形成物質を用いることで定着温度を低くできるため、第２の像担持体（例えば中間転写ベルト）への熱ストレスが低減され耐久性の向上を図ることができるという優れた効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】微粒トナーが混入した低融点トナーの定着状態の説明図。
【図３】微粒トナーの定着状態の説明図。
【図４】大粒径トナーが混入した低融点トナーの定着状態の説明図。
【図５】本発明に適用できる像形成物質の一例の温度と粘度〔Ｐａ・ｓ〕との関係を示したグラフ。
【符号の説明】
１            感光体ベルト
２            ドラムクリーニング装置
３            除電装置
４            帯電装置
５            現像装置
６            プロセスカートリッジ
７            露光装置
１０          紙搬送ベルト
１１          駆動ローラ
１２、１３    従動ローラ
１４          第１転写ローラ
１５          裏当てローラ
１６          冷却手段
１７          第２転写チャージャ
２６          給紙カセット
２７          給紙ローラ
２８          レジストローラ対
３０          加熱定着装置
３０ａ        定着補助ローラ
３０ｂ        加熱ローラ
３４          排出ローラ対
４０          スタック部
５０          ベルトクリーニング装置
５１          クリーニングローラ
５２          掻き取りブレード
５３          搬送スクリュウ
６０          低融点トナー
６１          微粒トナー
６４          大粒径トナー
１００        プリンタ
Ｐ            転写紙
【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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