(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻き取り側および繰り出し側の回転軸にそれぞれ端部が取り付けられて巻き取り可能なウエブを備え、該ウエブを相手部材に押圧して相手部材上を移動させるウエブ作動装置において、
上記ウエブの繰り出し側回転軸を対象として直接回転負荷を作用させることが可能なゴムを用いた弾性体を直接接触させて押圧可能に設けた構成を備えており、上記弾性体は、上記繰り出し側回転軸に直接接触した状態で該回転軸の接線方向への移動を規制されて１５０ｇｆ・ｃｍ以上の上記回転負荷を継続して付与することを特徴とするウエブ作動装置。
【請求項２】
請求項１記載のウエブ作動装置において、
上記弾性体は、上記回転軸の接線方向への移動が規制されるように、該弾性体の端部を係止される構成を備えていることを特徴とするウエブ差動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のウエブ差動装置において、
上記ゴムはアスカー硬度４０Ｈｓ以上のシリコーンゴムで構成されていることを特徴とするウエブ作動装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のウエブ作動装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像形成装置において、
画像形成処理を行うために装備されている現像装置に、粒径が５〜１０μｍ、粒径５μｍ以下のものが６０〜８０個数％のトナーを含む現像剤が用いられ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、ウエブ作動装置およびこれを用いる画像形成装置に関し、さらに詳しくは、ウエブの弛み防止構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、画像形成方式の一つである電子写真法を利用した構成を備えたものがある。
電子写真法においては、潜像担持体である感光体上に担持されている静電潜像に対してトナーなどの現像剤を用いて可視像処理が行われる。
【０００３】
可視像処理に用いられる現像剤には、トナー自体に帯電性および磁性などを持たせて搬送性および静電潜像への静電付着が可能な一成分系現像剤やトナーとキャリアとを含む二成分系現像剤とがあり、これらトナーは、近年、画質向上の要望にこたえる目的で小粒径化が採用されるようになってきている。小粒径トナーを用いることにより、ドット再現性や鮮鋭度を向上させて画質を向上させることができる。
【０００４】
電子写真法を採用した画像形成装置では、潜像担持体である感光体上に担持された可視像であるトナー像の転写行程が終了すると、トナー像が転写されたシートを対象として定着行程が実行される。
定着行程では、一例として、熱源を内蔵した定着ローラと表面に弾性層を有する加圧ローラとをシートの搬送路中に対峙させて設け、トナー像を加熱融着させてシートに浸透させる熱ローラ定着方式を利用した構成がある。
熱ローラ定着方式は、ベルトを用いた定着方式に比べて、熱および圧力を作用させやすいという利点があり、定着効率がよいという理由で多用されている。
【０００５】
しかし、ドット再現性や鮮鋭度の向上を目的として小粒径のトナーを用いて形成されたトナー像を熱ローラ定着方式の定着装置に適用した場合にはオフセットが発生しやすいという問題がある。
【０００６】
小粒径のトナーを用いた場合のトナー像は、小粒径でないトナーを用いたトナー像の場合と同様に定着ローラと加圧ローラとの間で挟持搬送されながらトナーの融解・浸透を行われるが、トナー像が担持されているシート、特に転写紙などの紙においては表面に凹凸が存在しており、その凹凸内にトナーが入り込みやすい。
【０００７】
凹凸内にトナーが入り込むと、定着ローラとトナーとの接触が不十分となり、トナーに対する熱供与ができないことで未定着トナーが存在してしまうことになる。この結果、未定着トナーが定着ローラ表面にオフセットしてしまう虞がある。
【０００８】
従来、定着ローラにオフセットしたトナーを除去するためおよび定着ローラ表面に付着した異物除去のためにクリーニングする構成の一つとして、定着ローラ表面を摺擦可能なウエブを用いて定着ローラ表面に付着したトナーや異物を拭き取るようにした構成がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ウエブはアラミドとポリエチレンテレフタレートとの繊維を混合して製造した不織布で構成され、必要に応じてオイルを含浸させて定着ローラ表面を摺擦しながらトナーの除去とオイル塗布のいずれかが行えるようになっている。
【００１０】
ウエブの繰り出し量は画像形成装置における使用条件により種々設定されるが、単位時間当たりでの繰り出し量は微量である。つまり、ウエブの設置スペースや交換時期の長短などに限界があることから一度の繰り出し量を多くすることは好ましくなく、通常、単位時間当たりでの繰り出し量は０．５〜２ｍｍ程度とされている。
【００１１】
ウエブは全てが消費されて巻き取られると交換されることになるが、交換間隔は長い方がメンテナンスコストの点で有利となる。１００枚／１分程度の画像出力能力を持つ装置の場合ではウエブの動作間隔が画像形成回数１０〜２０回（枚）に１回（動作量２ｍｍ）程度であり、そのメンテナンス間隔が３０万枚毎以上とされているのが一般的である。このため、ウエブの総延長距離は３０ｍ以上も必要となる。ウエブの総延長距離が長くなるとそれだけローラに捲装される際の捲回回数も増えることになる。
【００１２】
捲回回数が増えると、ウエブが繊維を用いた不織布であることから巻き取られて隣り合う不織布同士の間に隙間が多く、巻き取るに従って不織布間での隙間が増え、これによって巻き弛みが発生しやすくなる。
【００１３】
図４はこの現象を示す図であり、図４（Ａ）に示すように、捲回回数が増えた場合には不織布間での空隙が多く発生し、符号Ａで示す巻き取り側のローラを回転させても図４（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、不織布間の隙間が絞り込まれるだけでウエブ自体の移動は生じなくなる。この結果、定着ローラ表面ではウエブにおける同じ面（図４中、符号Ｐで示す部分）が長時間接触したままとなり、オフセットしたトナーや異物の拭き取りが行えないばかりでなく、一度拭き取った汚れをウエブ自体で保持しきれずに定着ローラ表面に再付着させる虞がある。従来、ウエブでの巻き弛みを防止するための構成として、繰り出されたウエブ表面を押圧する部材を設けた構成が提案されている（例えば、特開昭６３−５０８７９号公報）。また、特開平１１−９５６００号公報には、繰り出し軸に対して制動部材を接触させ、当該制動部材をバネにより引っ張り，繰り出し側回転軸を対象として直接回転負荷を作用させる構成が開示されている。
【００１４】
前者の技術の場合はウエブ自身、特に表面の損傷が避けられないばかりでなく、ウエブ自体が絞られる状態となることから含浸しているオイルが搾り取られてしまうことにもなる。また，回転負荷を大きくすると，ウエブの繊維が毛羽立ち、繊維が脱落し、また、繰り出しローラ側での捲装直径が大きくなると（ウエブの延長距離が長くなる）、押圧力によりウエブロールの形状が崩れてしまい、却って巻き取りにくくなるという不具合がある。
【００１５】
後者の場合は，軸に対して直接回転負荷を生じさせるため，前者のようなウエブ自体への損傷は回避できるものの，板バネによる回転負荷を与え、巻き締を行う構成では、板バネ、繰り出し軸ともに剛体同士のため。それらの接触部は押し付け時も変形による噛み合いが少なく、板バネの厚さを増加しても、せいぜい１００ｇｆ・cm程度までしか繰り出し軸に回転負荷を与えることができなかった。すなわち、板バネによる回転負荷では，必要な回転負荷は与えることが不可能である。そこで，発明者はどの程度の回転負荷が必要なのか実験を行った。
【００１６】
図５は縦軸に回転負荷の値と，横軸にたるみ発生具合をとり，各欄にはその結果を示している。
【００１７】
図５に示す結果からも明らかなように、ウエブの長さが長くなるに従って不織布間での空隙が増加して緩みやすくなることから、押圧部材の押圧力を徐々に増加させなければならなくなる。実験では、ウエブの繰り出し側のローラに１４０ｇｆ・ｃｍの回転負荷を付与した場合、ウエブを１６ｍ巻き取ったところで弛みが発生し、ウエブが移動しなくなり、クリーニング不良が発生した。これに対して、１５０ｇｆ・ｃｍの回転負荷を付与した場合には、３０ｍまで使用しても巻き取り不良は発生しなかった。
【００１８】
本発明の目的は、上記従来の定着装置、特に、定着ローラのクリーニングにおける問題に鑑み、ウエブ自体への損傷を招くことなくウエブの弛みを低減させることが可能な構成を備えたウエブ作動装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、巻き取り側および繰り出し側の回転軸にそれぞれ端部が取り付けられて巻き取り可能なウエブを備え、該ウエブを相手部材に押圧して相手部材上を移動させるウエブ作動装置において、上記ウエブの繰り出し側回転軸を対象として直接回転負荷を作用させることが可能なゴムを用いた弾性体を直接接触させて押圧可能に設けた構成を備えており、上記弾性体は、上記繰り出し側回転軸に直接接触した状態で該回転軸の接線方向への移動を規制されて１５０ｇｆ・ｃｍ以上の上記回転負荷を継続して付与することを特徴としている。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のウエブ作動装置において、上記弾性体は、上記回転軸の接線方向への移動が規制されるように、該弾性体の端部を係止される構成を備えていることを特徴としている。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のウエブ差動装置において、
上記ゴムはアスカー硬度４０Ｈｓ以上のシリコーンゴムで構成されていることを特徴としている。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のウエブ作動装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像形成装置において、画像形成処理を行うために装備されている現像装置に、粒径が５〜１０μｍ、粒径５μｍ以下のものが６０〜８０個数％のトナーを含む現像剤が用いられることを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図示実施例により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る実施例による定着装置を備えた画像形成装置の模式図であり、同図に示した画像形成装置は露光光による静電潜像形成が可能な複写機である。なお、本発明では、複写機に限らず、プリンタやファクシミリ装置あるいは印刷機なども画像形成装置の対象とすること勿論である。
【００２７】
図１において複写機１は、潜像担持体として感光体ドラム２を備えており、感光体ドラム２の周辺には、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置３，露光装置４，現像装置５，転写装置６およびクリーニング装置７がそれぞれ配置されている。
【００２８】
複写機１では、帯電装置３による一様帯電後、露光装置４を介して感光体ドラム２に静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置５によって供給されるトナーを用いて可視像処理される。現像装置５によって可視像処理された感光体ドラム２上のトナー像は、図示しない給紙装置から繰り出されるシートに対して転写装置６を介して転写される。転写後の感光体ドラム２はクリーニング装置７によって未転写トナーや残留電化を除去されて帯電装置３による一様帯電が施されて画像形成に備えられる。
【００２９】
本実施例では、現像装置５において用いられる現像剤として、体積平均粒径が５〜１０μｍ、粒径５μ以下のものが６０〜８０個数％含まれたトナーが用いられる。トナーの構成として樹脂成分、着色剤からなり、さらに、ワックス成分や無機微粒子を添加した構成を採用する場合もある。製造方法は特に限定されるものではなく、粉砕方式、重合方式いずれを用いることも可能である。
【００３０】
樹脂成分としては従来公知の樹脂全てを用いることができ、例えば、以下のものが挙げられる。
スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジェン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂等が挙げられる。また、単独使用も可能であるが、二種類併用しても良い。
着色剤としては公知のものとして、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、オイルブラック、アゾオイルブラック等、特に限定はされない。
ワックス成分としては公知のものとして、カルナウバワックス、ライスワックス、合成エステルワックスなど、特に限定されないものが用いられる。
無機微粒子としては、公知のものとして、シリカ、酸化チタン微粉末などが用いられる。
【００３１】
トナー像を転写されたシートは、転写位置から図示しない排紙部に向けて延長された搬送路中に配置されている定着装置８によってトナー像が定着される。  定着装置８は、熱源を内蔵した定着ローラ８Ａと加圧ローラ８Ｂとをシートの搬送路を挟んで対向当接させて配置し、トナー像に対して熱・圧力を作用させてトナーを加熱融着する熱ローラ定着方式が採用されている。
【００３２】
図２は、定着装置８の詳細を示す図であり、同図において、定着ローラ８Ａは、熱源Ｈを内蔵する熱良導体からなる部材であり、その表面に フッ素樹脂などの材料からなる離型層が設けられている。加圧ローラ８Ｂは芯金の外周面にシリコーンゴムなどの弾性体を用いた弾性層が設けられおり、定着ローラ８Ａに対して圧接した際に周面の一部が定着ローラ８Ａの周面に倣うように変形して定着ニップ部を構成するようになっている。
【００３３】
定着装置８におけるトナーを加熱融着する部材である定着ローラ８Ａ側には、ウエブ９およびウエブ作動装置１０が設けられている。
ウエブ作動装置１０は一対のローラ１０Ａ、１０Ｂを備え、一方のローラはウエブ９の巻き取りローラであり、他方のローラ１０Ｂはウエブ９の繰り出しローラである。巻き取りローラ１０Ａは、自身の回転軸に取り付けられているギヤなどの駆動力伝達部材に対してモータＭからの回転駆動力が伝達されることによりウエブ９を巻き取ることができるようになっている。
【００３４】
ウエブ９は、巻き取りローラ１０Ａおよび繰り出しローラ１０Ｂにそれぞれ長手方向端部を固定されており、ローラ間で展張される箇所は、バネなどの弾性体１１により定着ローラ８Ａに向けて押圧付勢されている押圧ローラ１２によって定着ローラ１０Ａ表面に押圧接触されるようになっている。
【００３５】
ウエブ９は、アラミドとポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）との繊維を混合して製造された不織布に対して必要に応じてオイルを含浸させた構成を備え、ローラによる巻き取り時に定着ローラ８Ａの周面を摺擦することにより定着ローラ８Ａ表面にオフセットしているトナーや異物を拭き取ることが可能であるとともにシリコンオイルなどの離型剤を塗布することも可能な部材である。
【００３６】
図３は、繰り出しローラ１０Ｂ側の構成を示す模式図であり、同図において繰り出し側ローラ１０Ｂの回転軸１０Ｂ１における少なくとも軸方向一端には、弾性体１３が直接接触して回転軸１０Ｂ１に回転負荷を作用させるようになっている。なお、回転負荷を作用させる部材としてゴムを用いたが，限られたスペースと高温条件で１５０ｇｆ・ｃｍ以上の負荷をかけるにはゴムが最適と考えるからである。また、繰り出し軸と回転負荷部材の接触部との摩擦力を増加させるために、表面を粗く加工し、お互いに噛み合わせたり、繰り出し軸の軸受け部材の材質、構成（トルクリミッタタイプの構成など）などで回転負荷を与えるようにしても良い。
【００３７】
図３において、弾性体１３は、アスカー硬度４０Ｈｓ以上で耐熱性を有するシリコーンゴムが用いられ、支軸１４Ａを基端に有する揺動可能なブラケット１４の揺動端に配置されている。ブラケット１４は揺動端に横向きＵ字状部が形成されており、その一方片に弾性体１３が装填されている。
【００３８】
ブラケット１４は、揺動端における弾性体１３の装填位置と反対側にバネなどの付勢部材１５の端部が当接しており、付勢部材１５によって弾性体１３を回転軸１０Ｂ１に押圧させるようになっている。弾性体１３は、付勢部材１５の付勢力により、回転軸１０Ｂ１に対して１５０ｇｆ・ｃｍ以上の圧力を以て接触し、回転軸１０Ｂ１に回転負荷を与えるようになっている。
【００３９】
弾性体１３は回転軸１０Ｂ１に直接接触している関係上、回転軸１０Ｂ１の回転力を受けて回転軸１０Ｂ１の接線方向に移動しようとする（図３中、矢印で示す方向）。本実施例では、接線方向への移動を規制するためにブラケット１４の揺動端に形成されているＵ字状部の基部１４Ｂが用いられ、この基部１４Ｂにより弾性体１３を係止できるようになっている。
本実施例では、弾性体１３の係止が行えるように、回転軸１０Ｂ１の回転方向は、弾性体１３との接触位置で弾性体１３の装填方向（図示矢印方向）と平行する移動方向が得られる回転方向に設定されている。
【００４０】
本実施例は以上のような構成であるから、ウエブ作動装置１０において巻き取りローラ１０Ａが回転駆動されると繰り出しローラ１０Ｂ側からウエブ９が繰り出される。
繰り出しローラ１０Ｂは、回転軸１０Ｂ１に直接接触して押圧する弾性体１３により回転負荷が付与されているので、ウエブ９に弛みを生じさせない状態を維持することができる。特に、ウエブ１３は定着ローラ８Ａからの伝熱によって温度上昇し、これが捲装されている繰り出しローラ８Ｂの回転軸１０Ｂ１も温度が上昇するが、回転軸１０Ｂ１に接触している弾性体１３が耐熱部材であるので温度変化を来すことなく所定の回転負荷を継続してかつ安定して付与することができる。
【００４１】
本発明者は、回転軸１０Ｂ１の温度上昇に対する弾性体１３のアスカー硬度の関係を実験したところ、次の結果を得た。
回転軸１０Ｂ１は１３０℃程度となり、シリコーンゴムの硬度が４０Ｈｓ未満の場合、軟化してしまい回転負荷としての値である１５０ｇｆ・ｃｍ以上の圧力を設定することが困難となった。またシリコーンゴムの硬度を３０Ｈｓとした場合には経時で破壊した。この結果から、硬度のばらつきが±５ＨＳ程度あることを考慮して公差を検討し、４０Ｈｓ以上を設定した。
【００４２】
本発明の実施形態として挙げた実施例におけるウエブ９は１８０℃近辺の温度に制御されている定着ローラ８Ａをクリーニングするために用いられることから、画像形成時５秒程度でウエブ９を２ｍｍ動作させる条件で実施され、ウエブの延長距離は２４ｍ以上で目付量を１００ｇ／ｍ２とした場合にオフセット現象が見受けられなかった。
なお、「画像形成時５秒程度でウエブ９を２ｍｍ動作させる。ウエブの総量としては２４ｍ以上を想定している」という条件は、非常に大量のウエブを使用すること意味している。これは，本実施例におけるトナーが上述したような条件によるものであることが起因している。このように非常に大量のウエブを使用する他の条件としては「例えば、コピー枚数２〜３枚あたり１ｍｍ移動させる条件や、コピー１０枚毎に４ｍｍ以上移動させる条件、１モードのコピー作業が終了または、開始する直前毎に２ｍｍ送るなどがそれに値する」等が考えられる。
【００４３】
また、本実施例のトナーを使用した背景には、近年、ドット再現性や鮮鋭度の向上を目的として小粒径のトナーを用いた画像形成装置が提案されている。小粒径のトナーとは体積平均粒径としては５〜１０μｍになるように形成されているものであるが，上記範囲内に収めることを目的としてトナーを製造すると、その過程において，更に粒径の小さいトナーの粒（粒径としては５μｍ以下で以後微粉トナーと呼ぶ）が数多く発生する（割合としては６０〜８０個数％程度）。この微粉トナーは，画像形成装置におけるコントロールが困難なことから，製造の過程で取り除く作業が行われ，画像形成装置に対する影響を抑えるため，微粉トナーは全体として１０個数％程度になるように調整されている。近年、トナーにおける低コスト化や省資源における要求が高まっており，低コスト化の観点から，再利用のための作業を省くことや，省資源の観点から破棄を行わずに利用するということが今後の要求になってくることが予想されるためである。また、このようなトナーは、微粉トナーを多く含んでいるため、大量のクリーニングが必要になることも、ウエブの総量増大の一因になっている。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ウエブ繰り出し側の回転軸を対象として直接接触して押圧可能な弾性体を用い、その弾性体が、繰り出し側回転軸に直接接触した状態で該回転軸の接線方向への移動を規制されて１５０ｇｆ・ｃｍ以上の上記回転負荷を継続して付与しているので、ウエブ表面への負荷を与える場合と違ってウエブ表面への損傷を防止しながら弛みの発生を抑えることが可能となる。特に、回転軸に直接接触している弾性体が回転軸の回転力を受けた際の移動を係止できるようになっているので、回転軸に対して常時回転負荷を付与することができ、ウエブの弛みを開放した状態を維持することが可能となる。
【００４５】
請求項２記載の発明によれば、回転軸の接線方向への移動が規制されるように、該弾性体の端部を係止されるようになっているので、所定の回転負荷を継続してかつ安定して付与することができる。
【００４６】
請求項３記載の発明によれば、回転軸に対する接触状態を維持できる硬度を備えているので、回転軸に対する回転負荷を継続的にかつ安定して付与することが可能となる。
【００４７】
請求項４記載の発明によれば、ウエブ自体の弛みをウエブ表面への損傷を来すことなく行うことができるので、ウエブに接触する部材の拭き取り効率を損ねないようにすることが可能となる。
【００４８】
請求項５記載の発明によれば、現像剤として小粒径のトナーを含む現像剤が用いられた場合にそのトナーが飛翔しやすい箇所でのウエブを用いた拭き取りが可能となり、しかも、拭き取り効率を低下させないようにウエブ自体の弛みを安定して防止することが可能となるので、画像形成装置内での汚損部の発生をなくして不良画像が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に用いられる定着装置の要部構成を示す模式図である。
【図３】図２に示した定着装置の要部構成に用いられるウエブ作動装置の構成を説明するための模式図である。
【図４】ウエブを捲装した場合に発生するウエブの弛み現象について説明するための図である。
【図５】ウエブの巻き弛み現象を防止するための回転負荷を与えた場合の負荷と弛み発生状態との関係を説明するための線図である。
【符号の説明】
１      画像形成装置の一つである複写機
２      潜像担持体である感光体ドラム
８      定着装置
８Ａ    トナーを加熱融着する部材である定着ローラ
９      ウエブ
１０    ウエブ作動装置
１０Ａ      巻き取りローラ
１０Ｂ      繰り出しローラ
１０Ｂ１    回転軸
１３        弾性体
１４        ブラケット
１４Ｂ      弾性体の係止を行うＵ字状部の基部
【図１】
0003833568.tif 000002
【図２】
0003833568.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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