JP2019200442A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

To solve the problem in which: an attachment on a rotating body to be a cause of a defective image cannot be effectively removed.SOLUTION: In a fixing device comprising two rotating bodies 21 and 31 that are in contact with each other to form a nip part N and passing a recording medium having an image formed thereon through the nip part N to perform fixation of the image, the rotating bodies 21 and 31 are formed, at least at the nip part N, to have their outer diameter increasing or decreasing in a curved manner from the center part to an end part in the axial direction; the recording medium is passed through the nip part N while a sheer force having a circumferential direction component with a magnitude of 15 N or more and 25 N or less is generated between the rotating bodies 21 and 31.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、画像を記録媒体に定着させる定着装置、及び当該定着装置を備える画像形成装置に関する。   The present invention relates to a fixing device that fixes an image on a recording medium, and an image forming apparatus including the fixing device.

プリンタや複写機等の電子写真方式の画像形成装置においては、トナー像が形成された用紙等の記録媒体を、互いに接触する2つの回転体間のニップ部に通過させることで、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置が用いられている。   In an electrophotographic image forming apparatus such as a printer or a copying machine, a toner image is recorded by passing a recording medium such as a sheet on which a toner image is formed through a nip portion between two rotating members that are in contact with each other. A fixing device for fixing on a medium is used.

基本的に、記録媒体上のトナー(トナー像)は、一方又は双方の回転体から与えられる熱によって溶融することで記録媒体上に定着される。しかしながら、熱量不足、熱量過多、あるいは電気的な作用によって、全てのトナーが記録媒体に定着せずに、僅かながら回転体の一方又は双方に付着して残ってしまうことがある。このようなトナーが回転体上で固着すると、その部分において回転体に対するトナーの離型性(記録媒体に対するトナーの定着性)が低下する。その結果、それ以後の定着処理において、トナーが固着した部分でトナー像が記録媒体に定着されず、反対に回転体に付着することで、回転体の回転に伴って回転体上のトナー像が周長ピッチで記録媒体上に転写されるオフセット画像が発生する。   Basically, the toner (toner image) on the recording medium is fixed on the recording medium by being melted by heat applied from one or both of the rotating bodies. However, due to insufficient heat amount, excessive heat amount, or electrical action, all the toner may not adhere to the recording medium and may remain slightly attached to one or both of the rotating members. When such toner is fixed on the rotating body, the releasability of the toner with respect to the rotating body (the fixing property of the toner with respect to the recording medium) decreases at that portion. As a result, in the subsequent fixing process, the toner image is not fixed to the recording medium at the portion where the toner is fixed, and is adhered to the rotating body, so that the toner image on the rotating body is rotated with the rotation of the rotating body. An offset image is generated that is transferred onto the recording medium at a circumferential pitch.

また、近年使用される記録媒体には、炭酸カルシウム等の填料が多く含まれているものがあり、このような記録媒体を用いた場合は、填料が回転体へ付着しやすいことから、填料を起点としてトナーやその成分が膜状に付着する、いわゆるフィルミングが発生しやすい。このため、特にこのような記録媒体を用いた場合は、回転体に対するトナーの離型性の低下が顕著となる傾向にある。   In addition, some of the recording media used in recent years contain a large amount of filler such as calcium carbonate. When such a recording medium is used, the filler tends to adhere to the rotating body. So-called filming, in which toner and its components adhere to the film as a starting point, is likely to occur. For this reason, particularly when such a recording medium is used, the reduction in the releasability of the toner with respect to the rotating body tends to be remarkable.

上記のような問題に対し、例えば、特許文献1(特開2002−40860号公報)では、転写材が定着ニップに到達する前に、定着部材と加圧部材との表面間で移動速度差をつける方法が提案されている。   For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-40860), the transfer speed difference between the surfaces of the fixing member and the pressure member is changed before the transfer material reaches the fixing nip. A method of attaching is proposed.

また、別の方法として、特許文献2(特開2009−37078号公報)では、加圧部材の表面に付着したトナーを除去するクリーニングウェブ及びクリーニングローラを設置する方法が提案されている。   As another method, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-37078) proposes a method of installing a cleaning web and a cleaning roller for removing toner adhering to the surface of a pressure member.

上記特許文献1に記載の方法では、定着部材と加圧部材との表面間で移動速度差をつけることで、加圧部材の表面に固着しているトナーを定着部材に転移させて除去することができるとしている。しかしながら、定着部材と加圧部材との間の速度差によって得られるトナー除去力(剥離力)は、例えば紙粉(トナー填料等)を多く含んだ固着トナーの除去には不十分であった。また、この方法では、トナーの除去を転写材が定着ニップに到達する前に行うため、転写材が定着ニップを通過中はトナーの除去ができないといった制約がある。   In the method described in Patent Document 1, the toner adhering to the surface of the pressure member is transferred to the fixing member and removed by making a difference in the moving speed between the surfaces of the fixing member and the pressure member. I can do it. However, the toner removing force (peeling force) obtained by the speed difference between the fixing member and the pressure member is insufficient for removing the fixed toner containing a large amount of paper powder (toner filler or the like), for example. Further, in this method, since the toner is removed before the transfer material reaches the fixing nip, there is a restriction that the toner cannot be removed while the transfer material passes through the fixing nip.

一方、上記特許文献2に記載の方法では、クリーニングウェブ及びクリーニングローラを設置するため、コストアップや装置サイズが大型化するといった問題があった。さらに、クリーニングローラで回収したトナーが蓄積し凝固することで異音が発生したり、クリーニングローラに所定量以上蓄積されたトナーが溶け出すことで記録媒体を汚したりするといった問題もあった。   On the other hand, in the method described in Patent Document 2, since the cleaning web and the cleaning roller are installed, there are problems that the cost is increased and the apparatus size is increased. Further, there is a problem that the toner collected by the cleaning roller is accumulated and solidified to generate abnormal noise, or the toner accumulated in a predetermined amount or more on the cleaning roller is melted to contaminate the recording medium.

上記課題を解決するため、本発明は、互いに接触してニップ部を形成する2つの回転体を備え、前記ニップ部に、画像が形成された記録媒体を通過させて画像の定着を行う定着装置において、前記回転体は、少なくとも前記ニップ部において、外径が軸方向の中央部側から端部側に向かって曲線状に増加又は減少するように形成され、前記回転体同士の間で、周方向成分の大きさが15N以上で25N以下となる剪断力を発生させた状態で、前記ニップ部に記録媒体を通過させることを特徴とするものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention includes two rotating bodies that contact each other to form a nip portion, and fix the image by passing a recording medium on which an image is formed through the nip portion. The rotating body is formed such that at least in the nip portion, the outer diameter increases or decreases in a curved shape from the central side to the end side in the axial direction. The recording medium is allowed to pass through the nip portion in a state where a shearing force with a direction component of 15 N or more and 25 N or less is generated.

本発明によれば、回転体同士の間で、周方向成分の大きさが15N以上で25N以下となる剪断力を発生させた状態で、ニップ部に記録媒体を通過させることで、記録媒体と各回転体との間で付着物除去力(剪断力)を十分に生じせることができる。これにより、回転体の表面に付着する付着物を記録媒体に転移させ、確実に除去することができるようになる。しかも、記録媒体にシワが発生しにくく、良好な画像を得ることができる。さらに、本発明によれば、少なくともニップ部において、回転体の外径が軸方向の中央部側から端部側に向かって曲線状に増加又は減少するように形成されていることで、軸方向に渡って大きさの異なる剪断力を発生させることができる。これにより、これらの剪断力間の差によって、より効果的に付着物を除去することが可能となる。また、本発明によれば、付着物を記録媒体に転移させて除去することができるので、回転体上の付着物を除去するクリーニング手段を別途設置する必要もない。また、ニップ部に記録媒体が通過するたびに付着物除去効果が発揮されるため、頻繁に付着物の除去を行うことができ、回転体に対する付着物の堆積を効果的に抑制することができる。   According to the present invention, the recording medium is passed through the nip portion in a state in which a shearing force is generated between the rotating bodies so that the circumferential component has a magnitude of 15 N or more and 25 N or less. Adherent removal force (shearing force) can be sufficiently generated between the rotating bodies. As a result, deposits adhering to the surface of the rotating body can be transferred to the recording medium and reliably removed. In addition, the recording medium is less likely to be wrinkled, and a good image can be obtained. Further, according to the present invention, at least in the nip portion, the outer diameter of the rotating body is formed so as to increase or decrease in a curved shape from the central side to the end side in the axial direction. It is possible to generate shearing forces of different sizes over the range. This makes it possible to remove deposits more effectively due to the difference between these shear forces. In addition, according to the present invention, the deposit can be transferred to the recording medium and removed, so there is no need to separately install a cleaning means for removing the deposit on the rotating body. Further, since the adhering substance removing effect is exhibited every time the recording medium passes through the nip portion, the adhering substance can be frequently removed, and the accumulation of the adhering substance on the rotating body can be effectively suppressed. .

本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本実施形態に係る定着装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a fixing device according to an exemplary embodiment. 本実施形態に係る定着装置の駆動系の概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a drive system of a fixing device according to the present embodiment. (a)(b)は、定着ローラ上の固着トナーの有無によるオフセット画像の発生状態を示す図である。(A) and (b) are diagrams showing the state of occurrence of an offset image depending on the presence or absence of fixed toner on the fixing roller. 定着ローラと加圧ローラとの間に生じる剪断力を示す図である。It is a figure which shows the shearing force which arises between a fixing roller and a pressure roller. (a)(b)は加圧ローラを支持する滑り軸受の例を示す図である。(A) and (b) are figures which show the example of the sliding bearing which supports a pressure roller. 定着ローラから固着トナーが除去される様子を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state where fixed toner is removed from a fixing roller. 加圧ローラから固着トナーが除去される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that fixed toner is removed from a pressure roller. 剪断力の周方向成分の大きさと固着トナーに起因する不良画像の発生率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnitude | size of the circumferential direction component of a shear force, and the incidence rate of the defect image resulting from a fixed toner. 本実施形態に係る定着ローラの外周形状を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an outer peripheral shape of a fixing roller according to the present embodiment. 定着ローラの外周の一部を拡大して示す図である。FIG. 2 is an enlarged view showing a part of the outer periphery of a fixing roller. 定着ローラに対して加圧ローラを接触させて加圧した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which made the pressure roller contact the fixing roller, and was pressurized. トルク測定装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a torque measuring device. 他の実施形態に係る定着ローラの外周形状を示す図である。It is a figure which shows the outer periphery shape of the fixing roller which concerns on other embodiment. 定着ローラの外周の一部を拡大して示す図である。FIG. 2 is an enlarged view showing a part of the outer periphery of a fixing roller. 定着ローラに対して加圧ローラを接触させて加圧した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which made the pressure roller contact the fixing roller, and was pressurized. 別の実施形態に係る定着ローラの外周形状を示す図である。It is a figure which shows the outer periphery shape of the fixing roller which concerns on another embodiment. さらに別の実施形態に係る定着ローラの外周形状を示す図である。It is a figure which shows the outer periphery shape of the fixing roller which concerns on another embodiment. 本発明を適用可能な他の定着装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the other fixing apparatus which can apply this invention. 本発明を適用可能な別の定着装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of another fixing device which can apply this invention. (a)〜(d)は、ニップ形成部材の形状のバリエーションを示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the variation of the shape of a nip formation member. (a)(b)は、クリーニング手段を設けた実施形態を示す図である。(A) (b) is a figure which shows embodiment which provided the cleaning means. 比較例に係る定着ローラの外周形状を示す図である。It is a figure which shows the outer periphery shape of the fixing roller which concerns on a comparative example.

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each of the drawings for explaining the embodiments of the present invention, constituent elements such as members and components having the same function or shape are described once by giving the same reference numerals as much as possible. Then, the explanation is omitted.

(画像形成装置としてのカラープリンタの概略構成)
図1に示すように、本実施形態の画像形成装置1はタンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体の上方にあるボトル収容部101には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4つのトナーボトル102Y、102M、102C、102Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。
(Schematic configuration of a color printer as an image forming apparatus)
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 of the present embodiment is a tandem color printer. Four bottles 102Y, 102M, 102C, and 102K corresponding to the respective colors (yellow, magenta, cyan, and black) are detachably (replaceable) installed in the bottle housing unit 101 above the image forming apparatus main body. Yes.

ボトル収容部101の下方には中間転写ユニット85が配設されている。当該中間転写ユニット85の中間転写ベルト78に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部4Y、4M、4C、4Kが並設されている。各作像部4Y、4M、4C、4Kには、それぞれ、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kが配設されている。   An intermediate transfer unit 85 is disposed below the bottle housing portion 101. Image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K corresponding to the respective colors (yellow, magenta, cyan, and black) are arranged in parallel so as to face the intermediate transfer belt 78 of the intermediate transfer unit 85. Photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are disposed in the image forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K, respectively.

また、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの周囲には、それぞれ、帯電部75、現像部76、クリーニング部77、除電部等が配設されている。そして、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上で、作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)が行われて、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上に各色の画像が形成される。感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kは、駆動モータによって図1における時計回りに回転駆動される。   Further, around each of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K, a charging unit 75, a developing unit 76, a cleaning unit 77, a charge eliminating unit, and the like are disposed. Then, an image forming process (charging process, exposure process, developing process, transfer process, cleaning process) is performed on each of the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K. An image of each color is formed on 5K. The photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are rotationally driven clockwise in FIG. 1 by a drive motor.

そして、帯電部75の位置で、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面が一様に帯電される(帯電工程である。)。その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、露光部3から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。   Then, the surfaces of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are uniformly charged at the position of the charging unit 75 (a charging process). Thereafter, the surfaces of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach the irradiation position of the laser light L emitted from the exposure unit 3, and electrostatic latent images corresponding to the respective colors are formed by exposure scanning at this position. (It is an exposure process.)

その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、現像部76との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される(現像工程である。)。その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、中間転写ベルト78及び1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上のトナー像が中間転写ベルト78上に転写される(1次転写工程である。)。   Thereafter, the surfaces of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach a position facing the developing unit 76, and the electrostatic latent image is developed at this position to form toner images of each color (development process). .) Thereafter, the surfaces of the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach positions facing the intermediate transfer belt 78 and the primary transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, and 79K, and the photosensitive drums 5Y, 5M are located at this position. The toner images on 5C and 5K are transferred onto the intermediate transfer belt 78 (this is a primary transfer process).

このとき、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上には、僅かながら未転写トナーが残存する。その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、クリーニング部77との対向位置に達する。この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上に残存した未転写トナーがクリーニング部77のクリーニングブレードによって機械的に回収される(クリーニング工程である。)。   At this time, a small amount of untransferred toner remains on the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K. Thereafter, the surfaces of the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach a position facing the cleaning unit 77. At this position, the untransferred toner remaining on the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K is mechanically collected by the cleaning blade of the cleaning unit 77 (this is a cleaning process).

最後に、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上で行われる一連の作像プロセスが終了する。   Finally, the surfaces of the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach a position facing the charge eliminating unit, and the residual potential on the photoconductive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K is removed at this position. Thus, a series of image forming processes performed on the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K is completed.

その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト78上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト78上にカラー画像が形成される。   Thereafter, the toner images of the respective colors formed on the respective photosensitive drums through the developing process are transferred onto the intermediate transfer belt 78 in an overlapping manner. In this way, a color image is formed on the intermediate transfer belt 78.

ここで、中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78、4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79K、2次転写バックアップローラ82、クリーニングバックアップローラ83、テンションローラ84、中間転写クリーニング部80、等で構成される。   Here, the intermediate transfer unit 85 includes an intermediate transfer belt 78, four primary transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, and 79K, a secondary transfer backup roller 82, a cleaning backup roller 83, a tension roller 84, and an intermediate transfer cleaning unit 80. , Etc.

中間転写ベルト78は、3つのローラ82〜84によって張架・支持されるとともに、1つのローラ82の回転駆動によって図1における反時計回りに無端移動される。4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kは、それぞれ、中間転写ベルト78を感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kとの間に挟み込んで1次転写ニップを形成している。   The intermediate transfer belt 78 is stretched and supported by the three rollers 82 to 84 and is endlessly moved in the counterclockwise direction in FIG. The four primary transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, and 79K sandwich the intermediate transfer belt 78 with the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K, respectively, thereby forming primary transfer nips.

そして、1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト78は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト78上に重ねて1次転写される。   Then, a transfer bias reverse to the polarity of the toner is applied to the primary transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, and 79K. The intermediate transfer belt 78 travels in the direction of the arrow and sequentially passes through the primary transfer nips of the primary transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, and 79K. In this way, the toner images of the respective colors on the photosensitive drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are primarily transferred while being superimposed on the intermediate transfer belt 78.

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト78は、2次転写ローラ89との対向位置に達する。この位置では、2次転写バックアップローラ82が、2次転写ローラ89との間に中間転写ベルト78を挟み込んで2次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト78上に形成された4色のトナー像は、この2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体P上に転写される。   Thereafter, the intermediate transfer belt 78 onto which the toner images of the respective colors are transferred in an overlapping manner reaches a position facing the secondary transfer roller 89. At this position, the secondary transfer backup roller 82 sandwiches the intermediate transfer belt 78 between the secondary transfer roller 89 and forms a secondary transfer nip. The four color toner images formed on the intermediate transfer belt 78 are transferred onto the recording medium P conveyed to the position of the secondary transfer nip.

このとき、中間転写ベルト78には、記録媒体Pに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト78は、中間転写クリーニング部80の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収される。   At this time, untransferred toner that has not been transferred to the recording medium P remains on the intermediate transfer belt 78. Thereafter, the intermediate transfer belt 78 reaches the position of the intermediate transfer cleaning unit 80. At this position, the untransferred toner on the intermediate transfer belt 78 is collected.

こうして、中間転写ベルト78上で行われる一連の転写プロセスが終了する。以上が画像形成部の構成及び作用の説明である。ここで、2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Pは、装置本体の下方に配設された給紙部12から、給紙ローラ97やタイミングローラ対98等を経由して搬送されたものである。   Thus, a series of transfer processes performed on the intermediate transfer belt 78 is completed. The above is the description of the configuration and operation of the image forming unit. Here, the recording medium P transported to the position of the secondary transfer nip is transported from the paper feed unit 12 disposed below the apparatus main body via the paper feed roller 97, the timing roller pair 98, and the like. Is.

詳しくは、給紙部12には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ97が図1における反時計回りに回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがタイミングローラ対98のローラ間に向けて給送される。タイミングローラ対98に搬送された記録媒体Pは、回転駆動を停止したタイミングローラ対98のローラニップの位置で一旦停止する。   Specifically, a plurality of recording media P such as transfer paper are stored in the paper supply unit 12 in an overlapping manner. When the paper feed roller 97 is driven to rotate counterclockwise in FIG. 1, the uppermost recording medium P is fed toward the timing roller pair 98. The recording medium P transported to the timing roller pair 98 temporarily stops at the position of the roller nip of the timing roller pair 98 that has stopped rotating.

そして、中間転写ベルト78上のカラー画像にタイミングを合わせて、タイミングローラ対98が回転駆動されて、記録媒体Pが2次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体P上に、所望のカラー画像が転写される。   Then, the timing roller pair 98 is rotationally driven in synchronization with the color image on the intermediate transfer belt 78, and the recording medium P is conveyed toward the secondary transfer nip. In this way, a desired color image is transferred onto the recording medium P.

その後、2次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Pは、定着装置20の位置に搬送される。そして、この位置で、定着回転体としての定着ローラ21及び加圧回転体としての加圧ローラ31による熱と圧力とにより、中間転写ベルト78の表面に転写されたカラー画像が記録媒体P上に定着される。   Thereafter, the recording medium P on which the color image is transferred at the position of the secondary transfer nip is conveyed to the position of the fixing device 20. At this position, the color image transferred onto the surface of the intermediate transfer belt 78 by the heat and pressure from the fixing roller 21 as the fixing rotator and the pressure roller 31 as the pressure rotator is placed on the recording medium P. It is fixed.

その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対99のローラ間を経て装置外へと排出される。排紙ローラ対99によって装置外に排出された記録媒体Pは、出力画像として、スタック部100上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置1における一連の画像形成プロセスが完了する。   Thereafter, the recording medium P is discharged out of the apparatus through a pair of paper discharge rollers 99. The recording medium P discharged out of the apparatus by the discharge roller pair 99 is sequentially stacked on the stack unit 100 as an output image. Thus, a series of image forming processes in the image forming apparatus 1 is completed.

(定着装置の構成)
次に、前述した定着装置20の基本構成について説明する。
図2に示すように、定着装置20は2つの回転体、すなわち、互いに接触してニップ部Nを形成する定着ローラ21と加圧ローラ31を有する。定着ローラ21の内部には、定着ローラ21を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ24が配設されている。また、定着ローラ21と加圧ローラ31は、モータ等の回転駆動手段によって、図の矢印の方向に回転可能に構成されている。
(Configuration of fixing device)
Next, the basic configuration of the above-described fixing device 20 will be described.
As shown in FIG. 2, the fixing device 20 includes two rotating bodies, that is, a fixing roller 21 and a pressure roller 31 that form a nip portion N in contact with each other. Inside the fixing roller 21, a halogen heater 24 is disposed as a heating unit that heats the fixing roller 21. Further, the fixing roller 21 and the pressure roller 31 are configured to be rotatable in the direction of the arrow in the figure by a rotation driving means such as a motor.

図3に示すように、本実施形態では、定着ローラ21の一端部に周方向に連続してギア部21aが設けられており、このギア部21aに、モータ等の回転駆動手段40に設けられた駆動ギア41が噛み合って連結されている。このため、回転駆動手段40が駆動すると、ギア部21aを介して駆動力が定着ローラ21に付与され、定着ローラ21が回転駆動する。一方、加圧ローラ31は、軸受によって回転可能に支持されており、定着ローラ21が回転駆動することにより、これと一緒に従動回転する。   As shown in FIG. 3, in the present embodiment, a gear portion 21 a is provided continuously at one end portion of the fixing roller 21 in the circumferential direction, and the gear portion 21 a is provided with a rotation driving means 40 such as a motor. The drive gear 41 is engaged and connected. For this reason, when the rotation driving means 40 is driven, a driving force is applied to the fixing roller 21 via the gear portion 21a, and the fixing roller 21 is rotationally driven. On the other hand, the pressure roller 31 is rotatably supported by a bearing, and the fixing roller 21 is driven to rotate together with the rotation of the fixing roller 21.

定着ローラ21は、熱伝導性基体の周囲を離型性を有する被覆層で被覆された円筒状部材である。熱伝導性基体としては、所要の機械的強度を有し、熱伝導性の良好な炭素鋼材やアルミニウム材が主として用いられる。外側(外周面)の被覆層は、トナーとの離型性を良好とし、熱伝導率が高く耐久性に富む材料で形成される。例えば、フッ素樹脂(PFA)チューブで被覆したものやフッ素樹脂(PFA又はPTFE)塗料を塗布したもの、あるいはシリコーンゴム層やフッ素ゴム層を形成したもの等が被覆層として用いられる。   The fixing roller 21 is a cylindrical member in which the periphery of the heat conductive substrate is covered with a covering layer having releasability. As the heat conductive substrate, a carbon steel material or aluminum material having a required mechanical strength and good heat conductivity is mainly used. The outer (outer peripheral surface) coating layer is formed of a material having good releasability from the toner, high thermal conductivity, and high durability. For example, those coated with a fluororesin (PFA) tube, those coated with a fluororesin (PFA or PTFE) paint, or those formed with a silicone rubber layer or a fluororubber layer are used as the coating layer.

加圧ローラ31は、芯金と、当該芯金の外側(外周)に形成された弾性層と、当該弾性層を被覆する被覆層とからなる円筒状部材である。芯金として、例えばSTKM等が用いられ、弾性層としては、シリコーンゴムやフッ素ゴム、あるいはこれらの発泡体が用いられる。被覆層は例えば離型性に富むPFA,PTFA等の耐熱性フッ素樹脂のチューブで形成される。この加圧ローラ31は、バネ等を使用した付勢機構により定着ローラ21に向けて付勢されている。   The pressure roller 31 is a cylindrical member that includes a cored bar, an elastic layer formed on the outer side (outer periphery) of the cored bar, and a covering layer that covers the elastic layer. For example, STKM or the like is used as the core metal, and silicone rubber, fluorine rubber, or a foam thereof is used as the elastic layer. The covering layer is formed of, for example, a tube of heat-resistant fluororesin such as PFA or PTFA rich in releasability. The pressure roller 31 is urged toward the fixing roller 21 by an urging mechanism using a spring or the like.

ニップ部Nよりも記録媒体搬送方向の下流側(図2の上側)には、先端が尖った爪状の分離部材23が定着ローラ21に対向して配設されている。本実施形態では、分離部材23は定着ローラ21の軸方向に渡って4個配置されている。ただし、分離部材23の個数は複数であればよく、4個に限定されない。   A claw-shaped separation member 23 having a sharp tip is disposed opposite to the fixing roller 21 on the downstream side in the recording medium conveyance direction from the nip portion N (upper side in FIG. 2). In the present embodiment, four separation members 23 are arranged in the axial direction of the fixing roller 21. However, the number of separating members 23 is not limited to four as long as it is plural.

分離部材23の素材としては、主にPFAやPEK、PEEK等の離型性や摺動性の良い材料を用いられる。また、分離部材23の表面をPFAやテフロン(登録商標)等の離型性や摺動性の良い材料でコーティングしてもよい。   As a material of the separation member 23, a material having good release properties and slidability such as PFA, PEK, and PEEK is mainly used. Further, the surface of the separating member 23 may be coated with a material having good mold release and sliding properties such as PFA and Teflon (registered trademark).

各分離部材23には当接方向付勢手段が配設されている。当該当接方向付勢手段としては例えば引張りコイルバネを使用することができるが、設置スペースや製造コストなどの諸条件に応じて、その他の付勢手段を当接方向付勢手段として使用することも可能である。この当接方向付勢手段によって、各分離部材23は定着ローラ21に対して当接させる方向に付勢されている。   Each separation member 23 is provided with a contact direction biasing means. For example, a tension coil spring can be used as the contact direction urging means, but other urging means may be used as the contact direction urging means depending on various conditions such as installation space and manufacturing cost. Is possible. By this abutting direction urging means, each separating member 23 is urged in a direction to abut against the fixing roller 21.

また、定着ローラ21の周囲には温度検知手段としてのサーミスタ25や、異常温度防止用のサーモスタット等が配設されている。そして当該サーミスタ25からの検出信号により、定着ローラ21の表面温度が所定の温度域内に維持されるように制御されている。   Around the fixing roller 21, a thermistor 25 as temperature detecting means, a thermostat for preventing abnormal temperature, and the like are disposed. The surface temperature of the fixing roller 21 is controlled by the detection signal from the thermistor 25 so as to be maintained within a predetermined temperature range.

(定着装置のクリーニング)
通常、図4(a)のように定着ローラ21上に汚れの原因としての固着トナー203{同図(b)参照}がない状態で未定着状態の画像パターン201がニップ部Nを通過した場合は、十分に定着性が確保されるため、オフセット画像は発生しない。しかしながら、図4(b)のように定着ローラ21上に固着トナー203が固着している場合は、当該固着箇所の定着性が低下する。このため、固着トナー203上を通過した未定着トナーは記録媒体Pに十分定着せず、定着ローラ21の周長ピッチで記録媒体P上にオフセット画像202が発生するいわゆる定着不良となる。
(Fixing device cleaning)
Normally, as shown in FIG. 4A, when the unfixed image pattern 201 passes through the nip portion N without the fixing toner 203 {see FIG. 4B} as the cause of the stain on the fixing roller 21. Since sufficient fixability is ensured, no offset image is generated. However, when the fixing toner 203 is fixed on the fixing roller 21 as shown in FIG. 4B, the fixing property of the fixing portion is lowered. For this reason, the unfixed toner that has passed over the fixed toner 203 is not sufficiently fixed on the recording medium P, resulting in a so-called fixing failure in which an offset image 202 is generated on the recording medium P at the circumferential pitch of the fixing roller 21.

そこで、上記本発明の実施形態に係る定着装置20においては、上記のような固着トナーに起因する定着不良を防止するため、以下のような対策を講じている。   Therefore, in the fixing device 20 according to the embodiment of the present invention, the following measures are taken in order to prevent the fixing failure caused by the above-described fixed toner.

上述のように、本実施形態において、加圧ローラ31は、定着ローラ21が回転駆動することにより従動回転するが、加圧ローラ31の回転軸と軸受との間で生じる摩擦力によって少なからず回転負荷がかかる。このため、図5に示すように、回転駆動する定着ローラ21と従動回転する加圧ローラ31との間には、図の矢印に示すような剪断力Fが発生する。   As described above, in the present embodiment, the pressure roller 31 is driven and rotated by the rotation of the fixing roller 21, but is not less rotated by the frictional force generated between the rotation shaft of the pressure roller 31 and the bearing. Load is applied. For this reason, as shown in FIG. 5, a shearing force F as shown by an arrow in the figure is generated between the fixing roller 21 that is rotationally driven and the pressure roller 31 that is driven to rotate.

このように、定着ローラ21と加圧ローラ31との間には剪断力Fが生じるが、本発明においては、この剪断力Fの周方向(ローラ回転方向)成分の大きさを、15N以上で25N以下となるように設定している。本実施形態では、剪断力Fの周方向成分が前記範囲内の大きさとなるように、加圧ローラ31を支持する軸受として、転がり軸受よりも回転負荷の生じやすい滑り軸受を用いている。   As described above, the shearing force F is generated between the fixing roller 21 and the pressure roller 31. In the present invention, the magnitude of the circumferential direction (roller rotating direction) component of the shearing force F is 15 N or more. It is set to be 25N or less. In the present embodiment, a sliding bearing that is more likely to generate a rotational load than a rolling bearing is used as a bearing that supports the pressure roller 31 so that the circumferential component of the shearing force F is in the above range.

一般的に、滑り軸受は、図6(a)に示すようなU字型の滑り軸受42や、同図(b)に示すような円筒状の滑り軸受42があるが、いずれを用いてもよい。また、滑り軸受42の材料としては、TFE{フッ素樹脂(四フッ化エチレン)}、PI(ポリイミド)、PAI(ポリアミドイミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等を用いるのが好ましい。   Generally, there are U-shaped plain bearings 42 as shown in FIG. 6A and cylindrical plain bearings 42 as shown in FIG. 6B. Good. Moreover, as a material of the sliding bearing 42, it is preferable to use TFE {fluororesin (tetrafluoroethylene)}, PI (polyimide), PAI (polyamideimide), PPS (polyphenylene sulfide), or the like.

上記のように、定着ローラ21と加圧ローラ31との間で周方向成分の大きさが15N以上25Nとなる剪断力Fを生じさせた状態で、ニップ部Nに記録媒体Pを通過させることで、定着ローラ21又は加圧ローラ31の表面に付着している固着トナーを記録媒体Pによって擦り取ることができる。   As described above, the recording medium P is allowed to pass through the nip portion N in a state where the shearing force F is generated between the fixing roller 21 and the pressure roller 31 so that the circumferential component has a magnitude of 15N to 25N. Thus, the fixed toner adhering to the surface of the fixing roller 21 or the pressure roller 31 can be scraped off by the recording medium P.

例えば、図7(a)に示すように、定着ローラ21の表面に固着トナー203がある場合は、ニップ部Nに記録媒体Pを通過させることで、同図(b)に示すように、定着ローラ21の表面と記録媒体Pとの間で生じる剪断力F1によって、固着トナー203が擦り取られる。そして、図7(c)に示すように、擦り取られた固着トナー203は、記録媒体P上に転移され、記録媒体Pと一緒に装置外へ排出される。なお、記録媒体P上に転移される固着トナーはごく微量であるので、画質を低下させるほどのものとはならない。   For example, as shown in FIG. 7A, when the fixing toner 203 is present on the surface of the fixing roller 21, the recording medium P is passed through the nip portion N, thereby fixing as shown in FIG. 7B. The fixed toner 203 is scraped off by the shearing force F1 generated between the surface of the roller 21 and the recording medium P. Then, as shown in FIG. 7C, the scraped fixed toner 203 is transferred onto the recording medium P and discharged together with the recording medium P to the outside of the apparatus. Note that since the amount of the fixed toner transferred onto the recording medium P is very small, the image quality is not deteriorated.

また、図8(a)に示すように、加圧ローラ31の表面に固着トナー203がある場合は、ニップ部Nに記録媒体Pを通過させることで、同図(b)に示すように、加圧ローラ31の表面と記録媒体Pとの間で生じる剪断力F2によって、固着トナー203が擦り取られる。そして、図8(c)に示すように、擦り取られた固着トナー203は、記録媒体P上に転移され、記録媒体Pと一緒に装置外へ排出される。本実施形態では、加圧ローラ31が定着ローラ21に従動回転するため、定着ローラ21の表面と記録媒体Pとの間で生じる剪断力F1と、加圧ローラ31の表面と記録媒体Pとの間で生じる剪断力F2は、同じ値となる。   Further, as shown in FIG. 8A, when the fixing toner 203 is present on the surface of the pressure roller 31, the recording medium P is passed through the nip portion N, as shown in FIG. The fixing toner 203 is scraped off by the shearing force F2 generated between the surface of the pressure roller 31 and the recording medium P. Then, as shown in FIG. 8C, the scraped fixed toner 203 is transferred onto the recording medium P and discharged together with the recording medium P to the outside of the apparatus. In this embodiment, since the pressure roller 31 is driven and rotated by the fixing roller 21, the shearing force F <b> 1 generated between the surface of the fixing roller 21 and the recording medium P and the surface of the pressure roller 31 and the recording medium P are The shearing force F2 generated between them is the same value.

以下、剪断力Fの周方向成分の大きさを15N以上25N以下の範囲に設定する理由について以下説明する。   Hereinafter, the reason why the magnitude of the circumferential component of the shearing force F is set in the range of 15N to 25N will be described below.

図9に、剪断力の周方向成分の大きさと固着トナーに起因する不良画像の発生率との関係を調べた試験結果を示す。
図9において、実線A1、A2は、それぞれ定着ローラと加圧ローラとの間で生じる剪断力の周方向成分の大きさを示し、破線B1、B2は、それぞれ定着ローラにトナーが固着したことに起因する不良画像の発生率を示す。剪断力がA1の場合は不良画像発生率がB1であり、剪断力がA2の場合は不良画像発生率がB2である。また、図9の横軸は、ニップ部へ記録媒体を通過させた累積枚数(累積通紙枚数)を示している。
FIG. 9 shows the test results of examining the relationship between the magnitude of the circumferential component of the shear force and the occurrence rate of defective images caused by the fixed toner.
In FIG. 9, solid lines A1 and A2 indicate the magnitudes of the circumferential components of the shearing force generated between the fixing roller and the pressure roller, and broken lines B1 and B2 indicate that the toner is fixed to the fixing roller. The rate of occurrence of defective images is shown. When the shearing force is A1, the defective image occurrence rate is B1, and when the shearing force is A2, the defective image occurrence rate is B2. In addition, the horizontal axis of FIG. 9 indicates the cumulative number of sheets (cumulative sheet passing number) that has passed the recording medium through the nip portion.

図9に示す結果から、剪断力が15N〜25Nの範囲にあるA1の場合は、破線B1に示すように、不良画像の発生率が常に0%であった。これに対し、剪断力が15N未満となったA2の場合は、破線B2に示すように、通紙枚数が増えるにつれて不良画像の発生率が増加した。これは、A2の場合、剪断力が小さいため、十分な固着トナー除去効果が得られず、通紙枚数の増加と共に定着ローラに固着トナーが蓄積し、これが原因でオフセット画像等の不良画像が発生したものと考えられる。一方、剪断力が15N以上であるA1の場合は、十分な固着トナー除去効果が得られた結果、定着ローラへの固着トナーの蓄積が抑えられ、不良画像が発生しなかったものと考えられる。   From the results shown in FIG. 9, in the case of A1 in which the shearing force is in the range of 15N to 25N, as shown by the broken line B1, the incidence of defective images was always 0%. On the other hand, in the case of A2 where the shearing force was less than 15 N, as shown by the broken line B2, the incidence of defective images increased as the number of sheets passed increased. In the case of A2, since the shearing force is small, a sufficient fixing toner removal effect cannot be obtained, and the fixing toner accumulates on the fixing roller as the number of passing sheets increases, and this causes a defective image such as an offset image. It is thought that. On the other hand, in the case of A1 having a shearing force of 15 N or more, it is considered that as a result of obtaining a sufficient fixed toner removal effect, accumulation of fixed toner on the fixing roller is suppressed, and no defective image is generated.

このように、剪断力の周方向成分の大きさを15N以上とすることで、十分な固着トナー除去効果が得られるようになり、定着ローラへの固着トナーの蓄積を高度に抑制することが可能となる。反対に、剪断力の周方向成分の大きさが15N未満となると、固着トナー除去効果が得られ難くなる。また、剪断力の周方向成分の大きさを25N以下としているのは、25Nを超えると、記録媒体にシワが発生しやすくなるからである。このため、剪断力の周方向成分の大きさを25N以下とすることで、記録媒体にシワが発生しにくく、良好な画像が得られるようになる。   Thus, by setting the magnitude of the circumferential component of the shearing force to 15 N or more, a sufficient removal effect of the fixed toner can be obtained, and accumulation of the fixed toner on the fixing roller can be highly suppressed. It becomes. On the other hand, when the magnitude of the circumferential component of the shearing force is less than 15 N, it is difficult to obtain the fixed toner removing effect. Also, the reason why the circumferential component of the shearing force is 25 N or less is that when it exceeds 25 N, wrinkles are likely to occur on the recording medium. For this reason, when the magnitude of the circumferential component of the shearing force is 25 N or less, the recording medium is less likely to be wrinkled, and a good image can be obtained.

なお、図9において、不良画像が生じたA2の場合、累積通紙枚数の少ない初期状態(約500枚未満の状態)では、剪断力が15N以上で、不良画像の生じなかったA1の場合とほぼ同じであったが、その後、剪断力は急激に低下した。これは、A1の場合とA2の場合とで、加圧ローラを支持する滑り軸受として異なる材質のものを用いていたが、初期状態ではいずれも新品であったため、材質の違いによる回転負荷の特性(剪断力に与える影響)にあまり差が生じなかったからと考えられる。すなわち、新品状態では滑り軸受の表面がスキン層で覆われていたことで、各滑り軸受の材質の違いによる差が明確に現れず、その後、スキン層が削れて材質自体の特性が現れることで、剪断力に差が生じたものと考えられる。このことからすれば、新品又はそれと同等の滑り軸受を用いた定着装置においては、剪断力が15N以上であるか否かの判断は、初期状態では判別しにくく、少なくとも累積通紙枚数が1000枚以上の状態で判断するのがよいと言える。   In FIG. 9, in the case of A2 where a defective image is generated, in the initial state where the cumulative number of sheets passed is small (less than about 500 sheets), the shearing force is 15 N or more and A1 where no defective image is generated. Although it was almost the same, after that, the shear force decreased rapidly. In this case, different materials were used as the slide bearings for supporting the pressure roller in the case of A1 and in the case of A2, but since both were new in the initial state, the characteristics of the rotational load due to the difference in material This is probably because there was not much difference in (effect on shearing force). That is, since the surface of the plain bearing was covered with the skin layer in the new state, the difference due to the difference in the material of each plain bearing did not appear clearly, and then the skin layer was shaved and the characteristics of the material itself appeared. It is considered that a difference occurred in the shearing force. From this, in a fixing device using a new or equivalent sliding bearing, it is difficult to determine whether the shearing force is 15 N or more in the initial state, and at least the cumulative number of sheets to be passed is 1000 sheets. It can be said that it is better to judge in the above state.

さらに、本実施形態においては、上記のように両ローラ21、31間の剪断力Fを所定の範囲内に設定することに加え、より効果的に固着トナーを除去するため、定着ローラ21の外径を軸方向に渡って変化させている。   Further, in the present embodiment, in addition to setting the shearing force F between the rollers 21 and 31 within a predetermined range as described above, in order to more effectively remove the fixed toner, the outer side of the fixing roller 21 is removed. The diameter is changed in the axial direction.

具体的には、図10に示すように、定着ローラ21の外径を軸方向の中央部側から端部側に向かって曲線状に増加するように形成している。また、定着ローラ21の外径の増加率を、軸方向の中央部側から端部側に向かって大きくなるようにしている。ここでいう外径の増加率とは、軸方向の所定長さ当たりの外径の増加量である。すなわち、外径の増加率が端部側に向かって大きくなるとは、図11に示すように、定着ローラ21の軸方向に渡って所定長さで区切られた各区画C1〜Cnにおいて、中央部側に隣接する区画に対する外径の増加量D1〜Dnが、中央部側から端部側に向かって次第に大きくなることを意味する(D1<D2<D3<・・・<Dn)。   Specifically, as shown in FIG. 10, the outer diameter of the fixing roller 21 is formed so as to increase in a curved shape from the axial center to the end. Further, the increasing rate of the outer diameter of the fixing roller 21 is made to increase from the central side to the end side in the axial direction. The rate of increase in outer diameter here is the amount of increase in outer diameter per predetermined length in the axial direction. That is, the increase rate of the outer diameter increases toward the end side as shown in FIG. 11 in the sections C1 to Cn divided by a predetermined length in the axial direction of the fixing roller 21. It means that the increase amount D1 to Dn of the outer diameter with respect to the section adjacent to the side gradually increases from the central part side toward the end part side (D1 <D2 <D3 <... <Dn).

なお、実際の定着ローラ21の外径増加率は、図10や図11に示すほど大きくはないが、図10及び図11、さらに以下の説明で用いる各図面においては、定着ローラ21の外径の変化がわかりやすいように外径形状を誇張して示している。   The actual increase rate of the outer diameter of the fixing roller 21 is not as great as shown in FIGS. 10 and 11, but in FIGS. 10 and 11 and the drawings used in the following description, the outer diameter of the fixing roller 21 is increased. The outer diameter shape is exaggerated to make it easy to understand the change.

図12は、本実施形態に係る定着ローラ21に対して加圧ローラ31を接触させて加圧した状態を示す図である。
本実施形態に係る加圧ローラ31は、外径が軸方向に渡って変化しない(同じ大きさで)形成されているが、弾性層を有する弾性ローラであるため、硬質ローラである定着ローラ21に接触することで弾性変形する。このため、加圧ローラ31は、少なくともニップ部Nにおいては、外周面が定着ローラ21の形状に倣って変形し、定着ローラ21とは反対に外径が軸方向の中央部側から端部側に向かって曲線状に減少する。
FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which the pressure roller 31 is brought into contact with the fixing roller 21 according to the present embodiment and is pressed.
The pressure roller 31 according to the present embodiment is formed so that the outer diameter does not change in the axial direction (same size), but since it is an elastic roller having an elastic layer, the fixing roller 21 is a hard roller. It is elastically deformed by touching. For this reason, the pressure roller 31 has an outer peripheral surface deformed in accordance with the shape of the fixing roller 21 at least in the nip portion N, and the outer diameter of the pressure roller 31 is opposite from the central side in the axial direction to the end side. It decreases in a curved line toward.

上記のように、定着ローラ21に加圧ローラ31を加圧し、その状態で両ローラ21,31を回転させると、両ローラ21、31間で図10中の矢印で示すような剪断力Fa〜Fcが発生する。これらの剪断力Fa〜Fcは、記録媒体搬送方向Eに対して軸方向端部側へ傾斜するように発生し、さらに、端部側へ向かって次第に大きくなる(Fa<Fb<Fc)。なお、図10では、軸方向に渡って生じる剪断力を、便宜的に6つの矢印(Fa〜Fcが2組)で表しているが、実際は軸方向のそれぞれの位置で異なる大きさの剪断力が発生する。   As described above, when the pressure roller 31 is pressed against the fixing roller 21 and both the rollers 21 and 31 are rotated in this state, the shearing force Fa˜ between the both rollers 21 and 31 as indicated by the arrows in FIG. Fc is generated. These shearing forces Fa to Fc are generated so as to incline toward the end in the axial direction with respect to the recording medium transport direction E, and further increase gradually toward the end (Fa <Fb <Fc). In FIG. 10, the shearing force generated in the axial direction is represented by six arrows (two sets of Fa to Fc) for convenience. Actually, however, the shearing force has a different magnitude at each position in the axial direction. Occurs.

本実施形態において、各剪断力Fa〜Fcの発生方向が、記録媒体搬送方向Eに対して端部側へ傾斜する方向となるのは、定着ローラ21の外径を軸方向の端部側に向かって大きくしたことで、中央部側と端部側とで定着ローラ21の周速差が生じたためである。また、本実施形態において、剪断力Fa〜Fcが、端部側へ向かって次第に大きくなるのは、定着ローラ21の外径の増加率を軸方向の中央部側から端部側に向かって大きくしたことに起因する。   In the present embodiment, the direction in which each of the shearing forces Fa to Fc is generated is inclined in the direction toward the end with respect to the recording medium conveyance direction E. This is because the peripheral speed difference of the fixing roller 21 is generated between the central portion side and the end portion side. In the present embodiment, the shear forces Fa to Fc gradually increase toward the end side because the rate of increase in the outer diameter of the fixing roller 21 increases from the central side in the axial direction toward the end side. Due to

一方、図23に示すように、本実施形態とは異なり、定着ローラ21の外径の増加率が一定である(外径が直線状に増加する)場合は、軸方向の各位置で生じる剪断力Fa〜Fcの大きさは同じであり変化はしない。   On the other hand, as shown in FIG. 23, unlike the present embodiment, when the rate of increase in the outer diameter of the fixing roller 21 is constant (the outer diameter increases linearly), shearing occurs at each position in the axial direction. The magnitudes of the forces Fa to Fc are the same and do not change.

図23に示す定着ローラ21を用いた場合も、記録媒体Pがニップ部Nを通過する際に、これらの剪断力Fa〜Fcが生じることで、定着ローラ21又は加圧ローラ31から固着トナーを除去する効果はある程度は得られるものと考えられる。しかしながら、この場合は、軸方向の各位置での剪断力Fa〜Fcを比べた場合、これらは同じ大きさであり、剪断力Fa〜Fc同士の間で差がないため、高い固着トナー除去効果は得られ難いと考えられる。   Even when the fixing roller 21 shown in FIG. 23 is used, when the recording medium P passes through the nip portion N, these shearing forces Fa to Fc are generated, so that the fixing toner is supplied from the fixing roller 21 or the pressure roller 31. It is considered that the effect of removing can be obtained to some extent. However, in this case, when the shear forces Fa to Fc at the respective positions in the axial direction are compared, they have the same magnitude, and there is no difference between the shear forces Fa to Fc. Is considered difficult to obtain.

これに対し、本実施形態では、図10に示すように、剪断力Fa〜Fcが軸方向に渡って変化し、軸方向の各位置での剪断力Fa〜Fcを比べた場合、剪断力同士の間で差がある。この剪断力同士の差によって、固着トナーを効果的に除去することができる。従って、上記図23に示す例に比べて、高い固着トナー除去効果が得られる。また、本実施形態では、端部側に向かって剪断力が大きくなるため、特に端部側において高い固着トナー除去効果が得られる。   On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 10, when the shearing forces Fa to Fc change in the axial direction and the shearing forces Fa to Fc at each position in the axial direction are compared, the shearing forces Fa There is a difference between. Due to the difference between the shearing forces, the fixed toner can be effectively removed. Therefore, compared with the example shown in FIG. 23, a higher fixed toner removing effect can be obtained. In this embodiment, since the shearing force increases toward the end portion side, a high fixing toner removing effect can be obtained particularly on the end portion side.

なお、本実施形態では、定着ローラ21の軸方向全体に渡って外径を曲線状に変化させているが、外径を変化させる範囲は必ずしも軸方向全体でなく、一部のみであってもよい。しかし、固着トナーを記録媒体によって効果的に除去してオフセット画像を未然に防ぐには、定着ローラ21の外径は少なくとも記録媒体の通過幅Wp(図10参照)の範囲に渡って変化していることが好ましい。   In the present embodiment, the outer diameter is changed in a curved shape over the entire axial direction of the fixing roller 21, but the range in which the outer diameter is changed is not necessarily the entire axial direction, but only a part. Good. However, in order to effectively remove the fixed toner by the recording medium and prevent an offset image, the outer diameter of the fixing roller 21 changes at least over the range of the recording medium passage width Wp (see FIG. 10). Preferably it is.

ここで、定着ローラ21の半径をR、定着ローラ21に生じるトルク(回転トルク)をTrとした場合、定着ローラ21と加圧ローラ31との間で生じる剪断力の周方向成分の値Frは、下記式1で表すことができる。   Here, when the radius of the fixing roller 21 is R and the torque (rotational torque) generated in the fixing roller 21 is Tr, the value Fr of the circumferential component of the shearing force generated between the fixing roller 21 and the pressure roller 31 is Can be represented by the following formula 1.

Fr=Tr/R・・・式1   Fr = Tr / R Formula 1

このように、剪断力の周方向成分の値Frは、定着ローラ21の半径RとトルクTrとの値によって求めることができるが、本実施形態に係る定着ローラ21は半径Rが軸方向に渡って異なる。そのため、剪断力の周方向成分の値Frを算出するにあたっては、簡易的に定着ローラ21の半径Rとして平均半径を用いる。   As described above, the value Fr of the circumferential component of the shearing force can be obtained from the values of the radius R of the fixing roller 21 and the torque Tr, but the fixing roller 21 according to the present embodiment has a radius R extending in the axial direction. Different. Therefore, when calculating the value Fr of the circumferential component of the shearing force, the average radius is simply used as the radius R of the fixing roller 21.

また、定着ローラ21に生じるトルクTrは、定着ローラ21に生じる総トルクである。定着ローラ21の総トルクは、例えば、図13に示すようなトルク測定装置50で測定することが可能である。   The torque Tr generated in the fixing roller 21 is the total torque generated in the fixing roller 21. The total torque of the fixing roller 21 can be measured by, for example, a torque measuring device 50 as shown in FIG.

図13に示すトルク測定装置50は、トルク変換器51と、モータ52と、シグナルコンディショナ53と、コンピュータ54と、固定台55とを備える。固定台55上には、トルク変換器51及びモータ52が設置されており、トルク変換器51には、シグナルコンディショナ53を介してコンピュータ54が接続されている。また、トルク変換器51を挿通するモータ52の回転軸の先端には駆動ギア56が設けられている。   A torque measuring device 50 shown in FIG. 13 includes a torque converter 51, a motor 52, a signal conditioner 53, a computer 54, and a fixed base 55. A torque converter 51 and a motor 52 are installed on the fixed base 55, and a computer 54 is connected to the torque converter 51 via a signal conditioner 53. A drive gear 56 is provided at the tip of the rotating shaft of the motor 52 that passes through the torque converter 51.

定着ローラ21の総トルクを測定するには、まず、定着ローラ21を定着装置20ごと固定台55に固定し、定着ローラ21の軸方向一端部に設けられたギア部21aを駆動ギア56に連結する。この状態で、モータ52を駆動させて、そのとき定着ローラ21に生じる総トルクをトルク変換器51で測定する。そして、測定データをシグナルコンディショナ53で所定の信号に変換してコンピュータ54に入力し、総トルクを算出する。   In order to measure the total torque of the fixing roller 21, first, the fixing roller 21 is fixed to the fixing base 55 together with the fixing device 20, and a gear portion 21 a provided at one end portion in the axial direction of the fixing roller 21 is connected to the drive gear 56. To do. In this state, the motor 52 is driven, and the total torque generated at the fixing roller 21 at that time is measured by the torque converter 51. Then, the measurement data is converted into a predetermined signal by the signal conditioner 53 and input to the computer 54 to calculate the total torque.

このようにして得られた定着ローラ21の総トルクの値Trと定着ローラ21の平均半径の値Rを上記式1に入力することで、定着ローラ21と加圧ローラ31との間で生じる剪断力の周方向成分の値Frを算出することが可能である。そして、得られた剪断力の周方向成分の値Frが、15N以上25N以下の範囲となるように、トルクの大きさやローラ半径等を調整すればよい。なお、本実施形態では、駆動ローラである定着ローラ21の総トルクを算出しているが、加圧ローラ31が駆動ローラである場合は、加圧ローラ31の総トルクを同様に算出して、この値と加圧ローラ31の(ニップ部Nにおける)平均半径を用いて、剪断力の周方向成分の値Frを算出すればよい。   By inputting the total torque value Tr of the fixing roller 21 and the average radius value R of the fixing roller 21 obtained in the above-described manner into the above equation 1, shearing between the fixing roller 21 and the pressure roller 31 occurs. It is possible to calculate the value Fr of the circumferential component of the force. And the magnitude | size of a torque, a roller radius, etc. should just be adjusted so that the value Fr of the circumferential direction component of the obtained shear force may become the range of 15N or more and 25N or less. In this embodiment, the total torque of the fixing roller 21 that is a driving roller is calculated. However, when the pressure roller 31 is a driving roller, the total torque of the pressure roller 31 is calculated in the same manner, The value Fr of the circumferential component of the shearing force may be calculated using this value and the average radius (at the nip portion N) of the pressure roller 31.

以下、本発明の他の実施形態の構成について説明する。なお、以下に説明する実施形態の構成のうち、上記実施形態と同様の機能を有する箇所については同一の符号を付して重複説明を省略する。   The configuration of another embodiment of the present invention will be described below. Note that, in the configuration of the embodiment described below, portions having the same functions as those of the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図14に示す実施形態では、上述の実施形態と同様、定着ローラ21の外径を軸方向の中央部側から端部側に向かって曲線状に増加するように形成しているが、その外径の増加率が異なっている。図14に示す実施形態では、上記実施形態とは異なり、定着ローラ21の外径の増加率が、軸方向の中央部側から端部側に向かって小さくなっている。すなわち、図15に示すように、定着ローラ21の軸方向に渡って所定長さで区切られた各区画C1〜Cnにおいて、互いに隣接する中央部側の区画に対する端部側の区画の外径の増加量D1〜Dnは、中央部側から端部側に向かって次第に小さくなっている(D1>D2>D3>・・・>Dn)。   In the embodiment shown in FIG. 14, as in the above-described embodiment, the outer diameter of the fixing roller 21 is formed so as to increase in a curve from the central side to the end side in the axial direction. The rate of increase in diameter is different. In the embodiment shown in FIG. 14, unlike the above-described embodiment, the increasing rate of the outer diameter of the fixing roller 21 decreases from the central side to the end side in the axial direction. That is, as shown in FIG. 15, in each of the sections C1 to Cn divided by a predetermined length in the axial direction of the fixing roller 21, the outer diameter of the end side section with respect to the adjacent central section is set. The increase amounts D1 to Dn are gradually decreased from the central side toward the end side (D1> D2> D3>...> Dn).

図16は、図14に示す定着ローラ21に対して加圧ローラ31を接触させて加圧した状態を示す図である。
本実施形態の場合も、加圧ローラ31は、弾性ローラであるため、定着ローラ21に対して加圧されることで、少なくともニップ部Nにおいて定着ローラ21の形状に倣って弾性変形する。
FIG. 16 is a view showing a state where the pressure roller 31 is brought into contact with the fixing roller 21 shown in FIG.
Also in this embodiment, since the pressure roller 31 is an elastic roller, when it is pressed against the fixing roller 21, it is elastically deformed following the shape of the fixing roller 21 at least at the nip portion N.

本実施形態においては、定着ローラ21に加圧ローラ31を加圧した状態で回転させると、両ローラ21、31間で図14中の矢印で示すような剪断力Fa〜Fcが発生する。これらの剪断力Fa〜Fcは、上述の実施形態と同様に、記録媒体搬送方向Eに対して軸方向端部側へ傾斜するように発生する。ただし、本実施形態では、上述の実施形態とは異なり、定着ローラ21の外径の増加率を、軸方向の中央部側から端部側に向かって小さくなるようにしているため、これに起因して剪断力Fa〜Fcは、端部側へ向かって次第に小さくなる(Fa>Fb>Fc)。   In the present embodiment, when the fixing roller 21 is rotated with the pressure roller 31 being pressed, shearing forces Fa to Fc as indicated by arrows in FIG. These shear forces Fa to Fc are generated so as to incline toward the axial end with respect to the recording medium conveyance direction E, as in the above-described embodiment. However, in the present embodiment, unlike the above-described embodiment, the increase rate of the outer diameter of the fixing roller 21 is decreased from the central side to the end side in the axial direction. Thus, the shear forces Fa to Fc gradually decrease toward the end side (Fa> Fb> Fc).

図14に示す定着ローラ21を用いた場合も、剪断力Fa〜Fcが軸方向に渡って変化するため、軸方向に渡る剪断力間の差によって、効果的に固着トナーを除去することができる。また、本実施形態では、中央部側に向かって剪断力が大きくなるため、特に中央部側において高い固着トナー除去効果が得られる。   Even when the fixing roller 21 shown in FIG. 14 is used, since the shearing forces Fa to Fc change in the axial direction, the fixing toner can be effectively removed by the difference between the shearing forces in the axial direction. . In this embodiment, since the shearing force increases toward the central portion, a high fixed toner removing effect can be obtained particularly on the central portion.

また、上記とは別の実施形態として、図17や図18に示すような定着ローラ21を用いてもよい。図17に示す定着ローラ21は、外径が軸方向の中央部側から端部側に向かって減少し、その外径の減少率が軸方向の中央部側から端部側に向かって大きくなるように形成されている。一方、図18に示す定着ローラ21は、外径が軸方向の中央部側から端部側に向かって減少しているが、外径の減少率が軸方向の中央部側から端部側に向かって小さくなるように形成されている。   Further, as another embodiment different from the above, a fixing roller 21 as shown in FIGS. 17 and 18 may be used. In the fixing roller 21 shown in FIG. 17, the outer diameter decreases from the central portion side in the axial direction toward the end portion, and the decreasing rate of the outer diameter increases from the central portion side in the axial direction toward the end portion. It is formed as follows. On the other hand, in the fixing roller 21 shown in FIG. 18, the outer diameter decreases from the central portion side in the axial direction toward the end portion side. It is formed so as to become smaller.

図17に示す定着ローラ21を用いた場合、定着ローラ21と加圧ローラ31との間で生じる剪断力Fa〜Fcは、端部側へ向かって次第に大きくなる(Fa<Fb<Fc)。一方、図18に示す定着ローラ21を用いた場合、定着ローラ21と加圧ローラ31との間で生じる剪断力Fa〜Fcは、端部側へ向かって次第に小さくなる(Fa>Fb>Fc)。このように、図17に示す定着ローラ21と図18に示す定着ローラ21は、剪断力Fa〜Fcの大きくなる側が中央部側であるか端部側であるかで異なっているが、いずれのローラにおいても、剪断力Fa〜Fcが軸方向に渡って変化する。このため、図17又は図18に示す定着ローラ21用いた場合も、軸方向に渡る剪断力間の差によって効果的に固着トナーを除去することができる。   When the fixing roller 21 shown in FIG. 17 is used, the shearing forces Fa to Fc generated between the fixing roller 21 and the pressure roller 31 gradually increase toward the end side (Fa <Fb <Fc). On the other hand, when the fixing roller 21 shown in FIG. 18 is used, the shearing forces Fa to Fc generated between the fixing roller 21 and the pressure roller 31 gradually decrease toward the end side (Fa> Fb> Fc). . As described above, the fixing roller 21 shown in FIG. 17 and the fixing roller 21 shown in FIG. 18 differ depending on whether the side where the shearing forces Fa to Fc are increased is the center side or the end side. Also in the roller, the shearing forces Fa to Fc change in the axial direction. Therefore, even when the fixing roller 21 shown in FIG. 17 or FIG. 18 is used, the fixed toner can be effectively removed by the difference between the shearing forces in the axial direction.

ただし、図17や図18に示す定着ローラ21は、剪断力Fa〜Fcが記録媒体搬送方向Eに対して軸方向中央部側へ傾斜するように発生する。このため、記録媒体Pへのシワの発生のしやすさを考慮すると、図17、図18に示す定着ローラ21よりは、図10、図14に示す定着ローラ21の方が好ましい(シワが生じにくい。)。特に、図10に示す定着ローラ21の場合は、端部側に向かって剪断力Fa〜Fcが大きくなるため、最もシワの発生が生じにくくなる。   However, the fixing roller 21 shown in FIGS. 17 and 18 is generated such that the shearing forces Fa to Fc are inclined toward the central portion in the axial direction with respect to the recording medium conveyance direction E. For this reason, considering the ease of occurrence of wrinkles on the recording medium P, the fixing roller 21 shown in FIGS. 10 and 14 is preferable to the fixing roller 21 shown in FIGS. 17 and 18 (wrinkles occur). Hateful.). In particular, in the case of the fixing roller 21 shown in FIG. 10, since the shearing forces Fa to Fc increase toward the end side, wrinkles are hardly generated.

また、上述のような定着ローラ21の構成は、図2に示すような定着装置20以外に、例えば、図19に示すような定着装置20にも適用可能である。図19に示す定着装置20は、定着ローラ21と、内部にハロゲンヒータ24を有する加熱ローラ22と、これらに張架される無端状の定着ベルト27と、定着ベルト27を介して定着ローラ21に接触する加圧ローラ31とを備える。斯かる定着装置20が備える定着ローラ21に、上記図10、図14、図17、図18のいずれかの定着ローラ21の形状を適用することで、上述の剪断力を発生させ、効果的に固着トナーを除去することができる。すなわち、定着ローラ21を、図10、図14、図17、図18のいずれかの定着ローラ21の形状にすることで、互いに接触する定着ベルト27と加圧ローラ31とが、少なくともニップ部Nにおいて、外径が軸方向の中央部側から端部側に向かって曲線状に増加又は減少するように形成される。これにより、定着ベルト27と加圧ローラ31との間で、軸方向に渡って大きさが変化する剪断力を発生させることができるため、各剪断力間の差によって効果的に固着トナーを除去することができる。   Further, the configuration of the fixing roller 21 as described above can be applied to, for example, the fixing device 20 as shown in FIG. 19 in addition to the fixing device 20 as shown in FIG. A fixing device 20 shown in FIG. 19 includes a fixing roller 21, a heating roller 22 having a halogen heater 24 inside, an endless fixing belt 27 stretched around the fixing roller 21, and the fixing roller 21 via the fixing belt 27. A pressure roller 31 in contact therewith. By applying the shape of the fixing roller 21 shown in any of FIGS. 10, 14, 17, and 18 to the fixing roller 21 provided in the fixing device 20, the above-described shearing force is generated and effectively applied. The fixed toner can be removed. That is, by making the fixing roller 21 into the shape of the fixing roller 21 in any of FIGS. 10, 14, 17, and 18, the fixing belt 27 and the pressure roller 31 that are in contact with each other at least have a nip portion N. , The outer diameter is formed so as to increase or decrease in a curved shape from the central portion side to the end portion side in the axial direction. As a result, a shearing force whose size varies in the axial direction can be generated between the fixing belt 27 and the pressure roller 31, so that the fixed toner is effectively removed by the difference between the shearing forces. can do.

さらに、本発明の構成は、図20に示すような定着装置20にも適用可能である。図20に示す定着装置20は、定着ローラを有しておらず、固定されたニップ形成部材26によって定着ベルト27を加圧ローラ31に接触させることでニップ部Nを形成する。斯かる定着装置20において、ニップ形成部材26の定着ベルト27と接触する面を、図21(a)〜(d)のいずれかの形状に形成することで、定着ベルト27と加圧ローラ31との外径を、少なくともニップ部Nにおいて軸方向の中央部側から端部側に向かって曲線状に増加又は減少するように形成することができる。なお、図21の(a)〜(d)に示すニップ形成部材26の形状は、順に、図10、図14、図17、図18に示す定着ローラ21の形状に相当するものである。   Furthermore, the configuration of the present invention is also applicable to a fixing device 20 as shown in FIG. The fixing device 20 shown in FIG. 20 does not have a fixing roller, and forms a nip portion N by bringing the fixing belt 27 into contact with the pressure roller 31 by a fixed nip forming member 26. In such a fixing device 20, the surface of the nip forming member 26 that contacts the fixing belt 27 is formed in any one of the shapes shown in FIGS. 21A to 21D, so that the fixing belt 27, the pressure roller 31, Can be formed so as to increase or decrease in a curved shape from the central portion side in the axial direction toward the end portion at least in the nip portion N. The shape of the nip forming member 26 shown in FIGS. 21A to 21D corresponds to the shape of the fixing roller 21 shown in FIGS. 10, 14, 17, and 18 in this order.

また、より確実に固着トナーの発生を防止するために、図22(a)に示す実施形態のように、定着ローラ21の表面にクリーニング手段としてのクリーニングローラ43を接触させて配置してもよい。あるいは、同図(b)に示すように、クリーニングローラ43を、加圧ローラ31の表面に接触させて配置してもよい。この場合、定着ローラ21上又は加圧ローラ31上の固着トナー203が、ニップ部Nを通過する記録媒体Pによって除去されることに加え、クリーニングローラ43によっても固着トナー203が除去される。これにより、より確実に固着トナー203を除去することができ、不良画像の発生をより高度に防止することが可能となる。   Further, in order to more reliably prevent the occurrence of fixed toner, a cleaning roller 43 as a cleaning unit may be disposed in contact with the surface of the fixing roller 21 as in the embodiment shown in FIG. . Alternatively, the cleaning roller 43 may be disposed in contact with the surface of the pressure roller 31 as shown in FIG. In this case, the fixing toner 203 on the fixing roller 21 or the pressure roller 31 is removed by the recording medium P passing through the nip portion N, and the fixing toner 203 is also removed by the cleaning roller 43. As a result, the fixed toner 203 can be removed more reliably, and the occurrence of defective images can be prevented to a higher degree.

また、このように、クリーニングローラ43を設けた場合でも、記録媒体Pによって固着トナー203が除去される分、クリーニングローラ43によって除去・回収される固着トナー203の量が低減する。このため、クリーニングローラ43で回収した固着トナー203が凝固することで異音が発生したり、クリーニングローラ43に所定量以上蓄積された固着トナー203が溶け出すことで記録媒体を汚したりするといった不具合が生じにくくなる。   As described above, even when the cleaning roller 43 is provided, the amount of the fixed toner 203 removed and collected by the cleaning roller 43 is reduced by the amount of the fixed toner 203 being removed by the recording medium P. For this reason, the fixing toner 203 collected by the cleaning roller 43 is solidified to generate abnormal noise, or the fixing toner 203 accumulated in a predetermined amount or more on the cleaning roller 43 is melted to contaminate the recording medium. Is less likely to occur.

以上のように、本発明に係る定着装置によれば、定着ローラ、加圧ローラ等の回転体同士の間で、周方向成分の大きさが15N以上で25N以下となる剪断力を発生させた状態で、ニップ部に記録媒体を通過させることで、記録媒体と各回転体との間で付着物除去力(剪断力)を十分に生じせることができる。すなわち、特許文献1のような記録媒体を介さない状態で定着部材と加圧部材との間で移動速度差をつける構成よりも大きな付着物除去力を生じせることができる。これにより、本発明に係る定着装置では、回転体上の固着トナー等の付着物を確実に除去することができるようになる。しかも、記録媒体にシワが発生しにくく、良好な画像を得ることができる。   As described above, according to the fixing device according to the present invention, the shearing force is generated between the rotating bodies such as the fixing roller and the pressure roller so that the size of the circumferential component is 15N or more and 25N or less. In this state, by allowing the recording medium to pass through the nip portion, a deposit removal force (shearing force) can be sufficiently generated between the recording medium and each rotating body. That is, it is possible to generate a larger deposit removing force than the configuration in which a moving speed difference is provided between the fixing member and the pressure member without using a recording medium as in Patent Document 1. As a result, in the fixing device according to the present invention, it is possible to reliably remove deposits such as fixed toner on the rotating body. In addition, the recording medium is less likely to be wrinkled, and a good image can be obtained.

さらに、本発明に係る定着装置によれば、少なくともニップ部において、回転体の外径が軸方向の中央部側から端部側に向かって曲線状に増加又は減少するように形成されていることで、軸方向に渡って大きさの異なる剪断力を発生させることができる。これにより、これらの剪断力間の差によって、より効果的に付着物を除去することができる。   Furthermore, according to the fixing device of the present invention, at least at the nip portion, the outer diameter of the rotating body is formed so as to increase or decrease in a curved shape from the central portion side to the end portion side in the axial direction. Thus, shearing forces of different sizes can be generated in the axial direction. Thereby, deposits can be more effectively removed by the difference between these shear forces.

また、本発明に係る定着装置によれば、回転体上の付着物を記録媒体に転移させて除去することができるので、上記特許文献2に記載のようなクリーニング手段(クリーニングウェブやクリーニングローラ等)を別途設置する必要がない。このため、コストアップや装置の大型化を回避することができる。   Further, according to the fixing device of the present invention, the deposit on the rotating body can be transferred to the recording medium and removed, so that the cleaning means (such as a cleaning web and a cleaning roller) described in Patent Document 2 above can be removed. ) Need not be installed separately. For this reason, an increase in cost and an increase in size of the apparatus can be avoided.

なお、図22に示す実施形態のように、必要に応じて、定着ローラ上又は加圧ローラ上の固着トナーを除去するクリーニング手段を別途設けてもよい。この場合、クリーニング手段を設けても、記録媒体によって固着トナーが除去される分、クリーニング手段によって除去・回収される固着トナーの量を低減することができる。このため、クリーニング手段で回収した固着トナーが凝固することによる異音の発生や、固着トナーがクリーニング手段から溶け出すことによる記録媒体の汚れ等の不具合を生じにくくすることができる。   Note that, as in the embodiment shown in FIG. 22, a cleaning unit that removes the fixed toner on the fixing roller or the pressure roller may be separately provided as necessary. In this case, even if the cleaning unit is provided, the amount of the fixed toner removed and collected by the cleaning unit can be reduced by the amount that the fixed toner is removed by the recording medium. For this reason, it is possible to make it difficult to cause problems such as generation of abnormal noise due to solidification of the fixed toner collected by the cleaning unit and contamination of the recording medium due to dissolution of the fixed toner from the cleaning unit.

また、本発明に係る定着装置においては、ニップ部に記録媒体が通過するたびに付着物除去効果が発揮される。このため、上記特許文献1に記載のような通紙中にトナー除去を行わない構成に比べて、頻繁に付着物の除去を行うことができ、回転体への付着物の堆積を効果的に抑制することができる。   Further, in the fixing device according to the present invention, the deposit removal effect is exhibited every time the recording medium passes through the nip portion. For this reason, compared with the configuration in which toner removal is not performed during paper passing as described in Patent Document 1 above, it is possible to frequently remove deposits and effectively deposit deposits on a rotating body. Can be suppressed.

特に、上記のような本発明の効果は、炭酸カルシウム等の填料が多く含まれている記録媒体を用いる場合に大きな効果が期待できる。また、シリコーンオイルを含むシリカ粒子が外添されてなるトナーを用いた場合にも大きな効果が期待できる。この種のトナーは、例えば、粉砕トナー又は重合トナー100部に対して、表面にシリコーンオイルを含有又は被覆された疎水シリカ RY50(アエロジル製)を2部添加し、20Lヘンシェルミキサーで周速40m/sec、5分間の混合処理を行い、その後、目開き75ミクロンの篩で篩って得られる。   In particular, the effects of the present invention as described above can be expected to be significant when a recording medium containing a large amount of filler such as calcium carbonate is used. In addition, a great effect can be expected when a toner to which silica particles containing silicone oil are externally added is used. In this type of toner, for example, 2 parts of hydrophobic silica RY50 (manufactured by Aerosil) containing or coated with silicone oil on the surface is added to 100 parts of pulverized toner or polymerized toner, and the peripheral speed is 40 m / min with a 20 L Henschel mixer. for 5 minutes, and then sieved with a sieve having an opening of 75 microns.

以上、本発明について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。本発明に係る定着装置を備える画像形成装置は、図1に示すようなカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置であってもよい。また、本発明を適用可能な画像形成装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等も含まれる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. The image forming apparatus provided with the fixing device according to the present invention is not limited to the color image forming apparatus as shown in FIG. 1 but may be a monochrome image forming apparatus. Further, the image forming apparatus to which the present invention can be applied includes a printer, a copying machine, a facsimile, or a complex machine thereof.

20 定着装置
21 定着ローラ(回転体)
31 加圧ローラ(回転体)
E 記録媒体搬送方向
N ニップ部
P 記録媒体
20 Fixing device 21 Fixing roller (rotating body)
31 Pressure roller (rotating body)
E Recording medium conveyance direction N Nip part P Recording medium

特開2002−40860号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-40860 特開2009−37078号公報JP 2009-37078 A

Claims (10)

互いに接触してニップ部を形成する2つの回転体を備え、
前記ニップ部に、画像が形成された記録媒体を通過させて画像の定着を行う定着装置において、
前記回転体は、少なくとも前記ニップ部において、外径が軸方向の中央部側から端部側に向かって曲線状に増加又は減少するように形成され、
前記回転体同士の間で、周方向成分の大きさが15N以上で25N以下となる剪断力を発生させた状態で、前記ニップ部に記録媒体を通過させることを特徴とする定着装置。
Comprising two rotating bodies that contact each other to form a nip,
In the fixing device for fixing the image by passing the recording medium on which the image is formed through the nip portion,
The rotating body is formed such that at least in the nip portion, the outer diameter increases or decreases in a curved shape from the axial central portion side toward the end portion side,
A fixing device, wherein a recording medium is passed through the nip portion in a state where a shearing force is generated between the rotating bodies so that a circumferential component has a magnitude of 15 N or more and 25 N or less.
前記2つの回転体の一方は硬質ローラ、他方は前記硬質ローラに接触することで弾性変形する弾性ローラであって、
前記硬質ローラの外径を軸方向の中央部側から端部側に向かって曲線状に増加するように形成した請求項1に記載の定着装置。
One of the two rotating bodies is a hard roller, and the other is an elastic roller that elastically deforms by contacting the hard roller,
The fixing device according to claim 1, wherein an outer diameter of the hard roller is formed so as to increase in a curved shape from a central portion side to an end portion side in the axial direction.
前記硬質ローラの外径の増加率が軸方向の中央部側から端部側に向かって大きくなるようにした請求項2に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 2, wherein an increasing rate of an outer diameter of the hard roller increases from a central portion side to an end portion side in the axial direction. 前記硬質ローラの外径の増加率が軸方向の中央部側から端部側に向かって小さくなるようにした請求項2に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 2, wherein an increase rate of an outer diameter of the hard roller decreases from a central portion side to an end portion side in the axial direction. 前記回転体同士の間で発生させる剪断力を、記録媒体搬送方向に対して軸方向端部側へ傾斜するように発生させる請求項1から4のいずれか1項に記載の定着装置。   5. The fixing device according to claim 1, wherein a shearing force generated between the rotating bodies is generated so as to be inclined toward an axial end with respect to a recording medium conveyance direction. 前記回転体同士の間で発生させる剪断力が、軸方向中央部側から端部側へ向かって大きくなる請求項1から5のいずれか1項に記載の定着装置。   6. The fixing device according to claim 1, wherein a shearing force generated between the rotating bodies increases from an axially central portion side toward an end portion side. 前記回転体同士の間で発生させる剪断力が、軸方向中央部側から端部側へ向かって小さくなる請求項1から5のいずれか1項に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein a shearing force generated between the rotating bodies decreases from an axially central portion side toward an end portion side. 前記回転体同士の間で発生させる剪断力の周方向成分の値を、前記回転体に生じる総トルクを当該回転体の平均半径で除算して得られる値とする請求項1から7のいずれか1項に記載の定着装置。   The value of the circumferential component of the shearing force generated between the rotating bodies is a value obtained by dividing the total torque generated in the rotating bodies by the average radius of the rotating bodies. The fixing device according to Item 1. 前記2つの回転体の一方は、駆動力が付与されて回転する駆動回転体であって、他方は、前記駆動ローラと一緒に従動回転する従動回転体である請求項1から8のいずれか1項に記載の定着装置。   9. One of the two rotating bodies is a driving rotating body that rotates by being applied with a driving force, and the other is a driven rotating body that is driven to rotate together with the driving roller. The fixing device according to Item. 請求項1から9のいずれか1項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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