JP6857337B2 - Fixing device and image forming device - Google Patents

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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 for fixing an image on a recording medium, and an image forming device 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 copier, a toner image is recorded by passing a recording medium such as paper on which a toner image is formed through a nip portion between two rotating bodies in contact with each other. A fixing device for fixing to 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 the heat given from one or both rotating bodies. However, due to insufficient heat, excessive heat, or electrical action, all the toner may not be fixed on the recording medium, but may slightly adhere to one or both of the rotating bodies and remain. When such toner adheres to the rotating body, the releasability of the toner to the rotating body (fixability of the toner to the recording medium) is lowered 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, but conversely adheres to the rotating body, so that the toner image on the rotating body is formed as the rotating body rotates. 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 recording media used in recent years contain a large amount of filler such as calcium carbonate, and 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. Therefore, particularly when such a recording medium is used, the releasability of the toner with respect to the rotating body tends to be significantly reduced.

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。 In response to the above problems, for example, in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-40860), the moving speed difference between the surfaces of the fixing member and the pressure member is set before the transfer material reaches the fixing nip. A method to attach it has been 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。 Further, as another method, Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication 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 pressurizing member is transferred to the fixing member and removed by making a difference in moving speed between the surfaces of the fixing member and the pressurizing member. Can be done. However, the toner removing force (peeling force) obtained by the speed difference between the fixing member and the pressurizing member is insufficient for removing the fixed toner containing a large amount of paper dust (toner filler, etc.), 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 such as an increase in cost and an increase in the size of the apparatus. Further, there are problems that the toner collected by the cleaning roller accumulates and solidifies to generate an abnormal noise, and the toner accumulated in a predetermined amount or more in the cleaning roller dissolves to stain 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 problems, the present invention includes two rotating bodies that come into contact with each other to form a nip portion, and the nip portion is passed through a recording medium on which an image is formed to fix the image. In the rotating body, at least in the nip portion, 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, and the circumferential body is formed between the rotating bodies. It is characterized in that a recording medium is passed through the nip portion in a state where a shearing force having a magnitude of 15 N or more and 25 N or less is generated in the direction component.

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, a recording medium is passed through the nip portion in a state where a shearing force having a circumferential component size of 15 N or more and 25 N or less is generated between the rotating bodies to form a recording medium. A sufficient deposit removing force (shearing force) can be generated between each rotating body. As a result, the deposits adhering to the surface of the rotating body can be transferred to the recording medium and reliably removed. Moreover, wrinkles are less likely to occur on the recording medium, 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 portion side in the axial direction toward the end portion side in the axial direction. It is possible to generate shearing forces of different sizes. This makes it possible to remove deposits more effectively due to the difference between these shear forces. Further, according to the present invention, since the deposits can be transferred to the recording medium and removed, it is not necessary to separately install a cleaning means for removing the deposits on the rotating body. Further, since the effect of removing deposits is exhibited each time the recording medium passes through the nip portion, the deposits can be removed frequently, and the accumulation of deposits 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。It is a figure which shows the schematic structure of the image forming apparatus which concerns on one Embodiment of this 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。It is a figure which shows the schematic structure of the fixing device which concerns on this 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。It is a figure which shows the schematic structure of the drive system of the fixing device which concerns on this 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 a state in which an offset image is generated 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 generated 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 diagrams showing an example of a slide bearing that 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。It is a figure which shows the state that the 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 the state that the 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 of the circumferential component of a shearing force, and the occurrence rate of a defective image due to sticking 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。It is a figure which shows the outer peripheral shape of the fixing roller which concerns on this embodiment. 定着ローラの外周の一部を拡大して示す図である。It is a figure which shows the part of the outer circumference of a fixing roller enlarged. 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 pressed the pressure roller by making contact with the fixing roller. 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 the schematic structure of the torque measuring apparatus. 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 peripheral 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。It is a figure which shows the part of the outer circumference of a fixing roller enlarged. 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 pressed the pressure roller by making contact with the fixing roller. 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 peripheral 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 peripheral shape of the fixing roller which concerns on still 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 the schematic structure of the other fixing apparatus to which this invention is applied. 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 the schematic structure of another fixing device to which this invention is applied. (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) to (d) are diagrams showing variations in the shape of the nip forming 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) and (b) are diagrams showing an embodiment provided with 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 peripheral 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 drawing for explaining the embodiment of the present invention, components such as members and components having the same function or shape are once described 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。
(Rough configuration of a color printer as an image forming device)
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 of the present embodiment is a tandem color printer. Four toner bottles 102Y, 102M, 102C, and 102K corresponding to each color (yellow, magenta, cyan, and black) are detachably installed (replaceable) in the bottle accommodating portion 101 above the image forming apparatus main body. There is.

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 arranged below the bottle accommodating portion 101. Image-forming units 4Y, 4M, 4C, and 4K corresponding to each color (yellow, magenta, cyan, and black) are arranged side by side so as to face the intermediate transfer belt 78 of the intermediate transfer unit 85. Photoreceptor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are arranged in each image forming unit 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 photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K, a charging unit 75, a developing unit 76, a cleaning unit 77, a static elimination unit, and the like are arranged, respectively. Then, an image forming process (charging step, exposure step, developing step, transfer step, cleaning step) is performed on each photoconductor drum 5Y, 5M, 5C, 5K, and each photoconductor drum 5Y, 5M, 5C, An image of each color is formed on 5K. The photoconductor 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, at the position of the charging portion 75, the surfaces of the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are uniformly charged (the charging step). After that, the surfaces of the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach the irradiation position of the laser beam L emitted from the exposure unit 3, and the electrostatic latent image corresponding to each color is formed by the 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。)。 After that, the surfaces of the photoconductor 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 a toner image of each color (development step). It is.). After that, the surfaces of the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach the positions facing the intermediate transfer belt 78 and the primary transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, and 79K, and at this position, the photoconductor drums 5Y and 5M The toner images on 5, 5C and 5K are transferred onto the intermediate transfer belt 78 (this is the primary transfer step).

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 photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K. After that, the surfaces of the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reach the positions facing the cleaning unit 77. At this position, the untransferred toner remaining on the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K is mechanically recovered by the cleaning blade of the cleaning unit 77 (cleaning step).

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 surface of the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K reaches a position facing the static elimination portion, and the residual potential on the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K is removed at this position. In this way, a series of image forming processes performed on the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are 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。 Then, the toner images of each color formed on each photoconductor drum through the developing process are superimposed and transferred on the intermediate transfer belt 78. 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, 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 three rollers 82 to 84, and is endlessly moved counterclockwise in FIG. 1 by the rotational drive of one roller 82. Each of the four primary transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, and 79K forms a primary transfer nip by sandwiching the intermediate transfer belt 78 between the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K, respectively.

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 opposite to the polarity of the toner is applied to the primary transfer bias rollers 79Y, 79M, 79C, 79K. Then, 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, respectively. In this way, the toner images of each color on the photoconductor drums 5Y, 5M, 5C, and 5K are superimposed on the intermediate transfer belt 78 and first-order transferred.

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。 After that, the intermediate transfer belt 78 on which the toner images of each color are superimposed and transferred reaches a position facing the secondary transfer roller 89. At this position, the secondary transfer backup roller 82 sandwiches the intermediate transfer belt 78 with the secondary transfer roller 89 to form a secondary transfer nip. Then, 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. After that, the intermediate transfer belt 78 reaches the position of the intermediate transfer cleaning unit 80. Then, 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。 In this way, a series of transfer processes performed on the intermediate transfer belt 78 is completed. The above is a description of the configuration and operation of the image forming unit. Here, the recording medium P conveyed to the position of the secondary transfer nip is conveyed from the paper feeding unit 12 arranged below the main body of the apparatus via the paper feeding roller 97, the timing roller pair 98, and the like. It is a thing.

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 stacked and stored in the paper feed unit 12. Then, when the paper feed roller 97 is rotationally driven counterclockwise in FIG. 1, the top recording medium P is fed between the timing rollers and the rollers 98. The recording medium P conveyed to the timing roller vs. 98 temporarily stops at the position of the roller nip of the timing roller vs. 98 where the rotational drive is stopped.

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 time 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, the 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。 After that, 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. Then, at this position, the color image transferred to the surface of the intermediate transfer belt 78 by the heat and pressure of the fixing roller 21 as the fixing rotating body and the pressure roller 31 as the pressure rotating body is transferred onto the recording medium P. Be 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。 After that, the recording medium P is discharged to the outside of the apparatus via the paper ejection roller vs. 99 rollers. The recording medium P discharged to the outside of the device by the paper ejection roller pair 99 is sequentially stacked on the stack unit 100 as an output image. In this way, 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。
(Structure of fixing device)
Next, the basic configuration of the fixing device 20 described above will be described.
As shown in FIG. 2, the fixing device 20 has two rotating bodies, that is, a fixing roller 21 and a pressure roller 31 that come into contact with each other to form a nip portion N. Inside the fixing roller 21, a halogen heater 24 is provided as a heating means for heating the fixing roller 21. Further, the fixing roller 21 and the pressurizing 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 21a is continuously provided at one end of the fixing roller 21 in the circumferential direction, and the gear portion 21a is provided on the rotation driving means 40 such as a motor. The drive gears 41 are engaged and connected to each other. Therefore, 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 when the fixing roller 21 is rotationally driven, the pressurizing roller 31 is driven to rotate together with the pressurizing roller 31.

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 coated with a coating layer having releasability. As the thermally conductive substrate, a carbon steel material or an aluminum material having a required mechanical strength and good thermal conductivity is mainly used. The outer (outer peripheral surface) coating layer is formed of a material having good releasability from toner, high thermal conductivity, and high durability. For example, one coated with a fluororesin (PFA) tube, one coated with a fluororesin (PFA or PTFE) paint, one formed with a silicone rubber layer or a fluororubber layer, or the like is used as a 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 composed of a core metal, an elastic layer formed on the outer side (outer circumference) of the core metal, and a coating layer covering the elastic layer. For example, STKM or the like is used as the core metal, and silicone rubber, fluororubber, or a foam thereof is used as the elastic layer. The coating layer is formed of, for example, a tube of a heat-resistant fluororesin such as PFA or PTFA, which is highly releasable. The pressurizing 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。 On the downstream side (upper side in FIG. 2) of the nip portion N in the recording medium transport direction, a claw-shaped separating member 23 having a sharp tip is arranged so as to face the fixing roller 21. In the present embodiment, four separating members 23 are arranged along the axial direction of the fixing roller 21. However, the number of the separating members 23 may be a plurality, and is not limited to four.

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 the material of the separating member 23, a material having good releasability 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 releasability and slidability such as PFA or 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 separating member 23 is provided with abutting direction urging 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. It is possible. By this contact direction urging means, each separating member 23 is urged in a direction of contacting 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。 Further, a thermistor 25 as a temperature detecting means, a thermostat for preventing an abnormal temperature, and the like are arranged around the fixing roller 21. Then, the surface temperature of the fixing roller 21 is controlled to be maintained within a predetermined temperature range by the detection signal from the thermistor 25.

(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。
(Cleaning of fixing device)
Normally, as shown in FIG. 4A, when the unfixed image pattern 201 passes through the nip portion N without the fixed toner 203 {see FIG. 4B} as a cause of stains on the fixing roller 21. Since sufficient fixability is ensured, no offset image is generated. However, when the fixed toner 203 is fixed on the fixing roller 21 as shown in FIG. 4B, the fixing property of the fixed portion is lowered. Therefore, the unfixed toner that has passed over the fixed toner 203 is not sufficiently fixed to the recording medium P, and an offset image 202 is generated on the recording medium P at the peripheral pitch of the fixing roller 21, resulting in so-called fixing failure.

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 defect caused by the fixing toner as described above.

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 pressurizing roller 31 is driven to rotate when the fixing roller 21 is rotationally driven, but the pressurizing roller 31 rotates not a little due to the frictional force generated between the rotating shaft of the pressurizing roller 31 and the bearing. It takes a load. Therefore, as shown in FIG. 5, a shearing force F as shown by an arrow in the figure is generated between the rotationally driven fixing roller 21 and the drivenly rotating pressure roller 31.

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, a shearing force F is generated between the fixing roller 21 and the pressure roller 31, but in the present invention, the magnitude of the circumferential direction (roller rotation direction) component of the shearing force F is set to 15 N or more. It is set to be 25 N or less. In the present embodiment, a slide bearing that is more likely to generate a rotational load than a rolling bearing is used as the bearing that supports the pressure roller 31 so that the circumferential component of the shearing force F has a magnitude within 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, the slide bearing includes a U-shaped slide bearing 42 as shown in FIG. 6 (a) and a cylindrical slide bearing 42 as shown in FIG. 6 (b), and any of them may be used. Good. Further, as the material of the slide 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 passed through the nip portion N in a state where a shearing force F having a circumferential component size of 15 N or more and 25 N is generated between the fixing roller 21 and the pressure roller 31. Then, 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 to fix the toner 203 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 to the outside of the apparatus together with the recording medium P. Since the amount of fixed toner transferred onto the recording medium P is very small, it does not deteriorate the image quality.

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. 8 (a), when there is a fixed toner 203 on the surface of the pressure roller 31, the recording medium P is passed through the nip portion N, so that as shown in FIG. 8 (b). The fixed 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 to the outside of the apparatus together with the recording medium P. In the present embodiment, since the pressurizing roller 31 is driven to rotate, the shearing force F1 generated between the surface of the fixing roller 21 and the recording medium P, and the surface of the pressurizing roller 31 and the recording medium P The shear forces F2 generated between them have 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 for setting the magnitude of the circumferential component of the shearing force F in the range of 15 N or more and 25 N or less 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 investigating the relationship between the magnitude of the circumferential component of the shearing force and the occurrence rate of defective images due to the fixed toner.
In FIG. 9, the 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, respectively, and the broken lines B1 and B2 indicate that the toner is fixed to the fixing roller, respectively. The incidence of defective images due to this is shown. When the shearing force is A1, the defective image generation rate is B1, and when the shearing force is A2, the defective image generation rate is B2. The horizontal axis of FIG. 9 indicates the cumulative number of sheets (cumulative number of sheets to be passed) through which the recording medium has passed 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, the occurrence rate of defective images was always 0% as shown by the broken line B1. On the other hand, in the case of A2 having a shearing force of less than 15 N, as shown by the broken line B2, the occurrence rate of defective images increased as the number of sheets to be passed increased. This is because in the case of A2, since the shearing force is small, a sufficient effect of removing the fixed toner cannot be obtained, and the fixed toner accumulates on the fixing roller as the number of sheets to be passed increases, which causes a defective image such as an offset image. It is probable that it was done. 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 effect of removing the fixed toner, the accumulation of the fixed toner on the fixing roller was suppressed and a defective image did not occur.

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。 By setting the magnitude of the circumferential component of the shearing force to 15 N or more in this way, a sufficient effect of removing the fixed toner can be obtained, and the accumulation of the fixed toner on the fixing roller can be highly suppressed. It becomes. On the contrary, when the magnitude of the circumferential component of the shearing force is less than 15N, it becomes difficult to obtain the effect of removing the fixed toner. Further, the reason why the magnitude of the circumferential component of the shearing force is set to 25 N or less is that if it exceeds 25 N, wrinkles are likely to occur on the recording medium. Therefore, by setting the magnitude of the circumferential component of the shearing force to 25 N or less, wrinkles are less likely to occur on the recording medium, 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 in which a defective image is generated, in the initial state where the cumulative number of sheets to be passed is small (a state of less than about 500 sheets), the shearing force is 15 N or more, and the case of A1 in which no defective image is generated is used. It was about the same, but then the shear force dropped sharply. This is because different materials were used for the slide bearings that support the pressurizing rollers in the case of A1 and the case of A2, but since they were all new in the initial state, the characteristics of the rotational load due to the difference in materials. It is probable that there was not much difference in (effect on shearing force). That is, in the new state, the surface of the slide bearing was covered with the skin layer, so that the difference due to the difference in the material of each slide bearing did not appear clearly, and then the skin layer was scraped off and the characteristics of the material itself appeared. , It is probable that there was a difference in shearing force. From this, it is difficult to determine whether or not the shearing force is 15 N or more in a fixing device using a new or equivalent slide bearing in the initial state, and at least the cumulative number of sheets to be passed is 1000. 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 both rollers 21 and 31 within a predetermined range as described above, in order to remove the fixed toner more effectively, the outside of the fixing roller 21 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 central portion side in the axial direction to the end portion side. Further, the rate of increase in the outer diameter of the fixing roller 21 is increased from the central portion side in the axial direction toward the end portion side. The increase rate of the outer diameter referred to here is the amount of increase in the outer diameter per predetermined length in the axial direction. That is, as shown in FIG. 11, the rate of increase in the outer diameter increases toward the end side in the central portion of each section C1 to Cn divided by a predetermined length in the axial direction of the fixing roller 21. This means that the amount of increase in outer diameter D1 to Dn with respect to the section adjacent to the side gradually increases from the central portion side to the end portion 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。 Although the actual rate of increase in the outer diameter of the fixing roller 21 is not as large as shown in FIGS. 10 and 11, in FIGS. 10 and 11, and in each drawing used in the following description, the outer diameter of the fixing roller 21 is increased. The outer diameter shape is exaggerated so that the change in can be easily understood.

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 showing a state in which the pressurizing roller 31 is brought into contact with the fixing roller 21 according to the present embodiment to pressurize.
The pressure roller 31 according to the present embodiment is formed so that the outer diameter does not change (with the same size) in the axial direction, but since it is an elastic roller having an elastic layer, the fixing roller 21 is a hard roller. Elastically deforms when it comes into contact with. Therefore, at least in the nip portion N, the outer peripheral surface of the pressure roller 31 is deformed according to the shape of the fixing roller 21, and the outer diameter is from the central portion side to the end side in the axial direction, contrary to the fixing roller 21. It decreases in a curve 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 pressurizing roller 31 is pressed against the fixing roller 21 and both rollers 21 and 31 are rotated in that state, the shearing force Fa ~ as shown by the arrow in FIG. Fc occurs. These shearing forces Fa to Fc are generated so as to be inclined toward the end side in the axial direction with respect to the recording medium transport direction E, and further increase gradually toward the end side (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, but in reality, the shearing force of a different magnitude is shown 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 the shearing forces Fa to Fc are generated is the direction in which the shearing forces Fa to Fc are inclined toward the end side with respect to the recording medium transport direction E so that the outer diameter of the fixing roller 21 is set to the end side in the axial direction. This is because the peripheral speed difference of the fixing roller 21 is generated between the central portion side and the end portion side by increasing the size toward the central portion. Further, in the present embodiment, the shearing 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 portion side in the axial direction toward the end portion side. It is caused by doing.

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 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 removed from the fixing roller 21 or the pressure roller 31. It is considered that the effect of removing is obtained to some extent. However, in this case, when the shearing forces Fa to Fc at each position in the axial direction are compared, they have the same magnitude and there is no difference between the shearing forces Fa to Fc, so that a high adhesive toner removing effect is achieved. 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 the present embodiment, as shown in FIG. 10, the shear forces Fa to Fc change in the axial direction, and when the shear forces Fa to Fc at each position in the axial direction are compared, the shear forces are different from each other. There is a difference between. Due to the difference between the shearing forces, the fixed toner can be effectively removed. Therefore, a higher adhesive toner removing effect can be obtained as compared with the example shown in FIG. 23. Further, in the present embodiment, since the shearing force increases toward the end side, a high effect of removing the fixed toner can be obtained particularly on the end 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 of the fixing roller 21 is changed in a curved shape over the entire axial direction, but the range in which the outer diameter is changed is not necessarily the entire axial direction, but only a part thereof. Good. However, in order to effectively remove the fixed toner by the recording medium and prevent the offset image, the outer diameter of the fixing roller 21 changes at least over the range of the passing width Wp (see FIG. 10) of the recording medium. It is preferable to have.

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 expressed by the following equation 1.

Fr=Tr/R・・・式1 Fr = Tr / R ... Equation 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 value of the radius R of the fixing roller 21 and the torque Tr, but the fixing roller 21 according to the present embodiment has the radius R extending in the axial direction. Is different. Therefore, in 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, the 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。 The 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 fixing 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. Further, a drive gear 56 is provided at the tip of the rotation shaft of the motor 52 through which the torque converter 51 is inserted.

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。 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 the gear portion 21a provided at one end 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 in 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 value Tr of the total torque of the fixing roller 21 and the value R of the average radius of the fixing roller 21 obtained in this manner into the above equation 1, the shearing generated between the fixing roller 21 and the pressure roller 31 It is possible to calculate the value Fr of the circumferential component of the force. Then, the magnitude of the torque, the roller radius, and the like may be adjusted so that the value Fr of the obtained circumferential component of the shearing force is in the range of 15 N or more and 25 N or less. In the present embodiment, the total torque of the fixing roller 21 which is the drive roller is calculated, but when the pressure roller 31 is the drive roller, the total torque of the pressure roller 31 is calculated in the same manner. Using this value and the average radius (at the nip portion N) of the pressurizing roller 31, the value Fr of the circumferential component of the shearing force may be calculated.

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。 Hereinafter, configurations of other embodiments of the present invention will be described. Of the configurations of the embodiments described below, the parts having the same functions as those of the above-described embodiments are designated by the same reference numerals and duplicate description will be 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 curved shape from the central portion side to the end portion side in the axial direction. The rate of increase in diameter is different. In the embodiment shown in FIG. 14, unlike the above embodiment, the rate of increase in the outer diameter of the fixing roller 21 decreases from the central portion side to the end portion side in the axial direction. That is, as shown in FIG. 15, in each of the compartments C1 to Cn divided by a predetermined length in the axial direction of the fixing roller 21, the outer diameter of the compartment on the end side with respect to the compartment on the central portion side adjacent to each other. The amount of increase D1 to Dn gradually decreases from the central portion side to the end portion 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 diagram showing a state in which the pressurizing roller 31 is brought into contact with the fixing roller 21 shown in FIG. 14 to pressurize.
In the case of this embodiment as well, since the pressure roller 31 is an elastic roller, when it is pressed against the fixing roller 21, at least the nip portion N is elastically deformed according to the shape of the fixing roller 21.

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 pressurizing roller 31 is rotated while the fixing roller 21 is pressurized, shearing forces Fa to Fc as shown by arrows in FIG. 14 are generated between the roller 21 and 31. These shearing forces Fa to Fc are generated so as to be inclined toward the end side in the axial direction with respect to the recording medium transport direction E, as in the above-described embodiment. However, in the present embodiment, unlike the above-described embodiment, the rate of increase in the outer diameter of the fixing roller 21 is reduced from the central portion side in the axial direction toward the end portion side, which is caused by this. Then, the shearing 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 fixed toner can be effectively removed by the difference between the shearing forces in the axial direction. .. Further, in the present embodiment, since the shearing force increases toward the central portion side, a high adhesive toner removing effect can be obtained particularly on the central portion side.

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 an embodiment different from the above, the fixing roller 21 as shown in FIGS. 17 and 18 may be used. The outer diameter of the fixing roller 21 shown in FIG. 17 decreases from the central portion side in the axial direction toward the end portion side, and the reduction rate of the outer diameter increases from the central portion side in the axial direction toward the end portion side. It is formed like this. On the other hand, the outer diameter of the fixing roller 21 shown in FIG. 18 decreases from the central portion side in the axial direction toward the end portion side, but the reduction rate of the outer diameter decreases from the central portion side in the axial direction to the end portion side. It is formed so as to become smaller toward it.

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 are different depending on whether the side where the shearing force Fa to Fc is increased is the central portion side or the end portion side. Also in the roller, the shear 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 rollers 21 shown in FIGS. 17 and 18 are generated so that the shearing forces Fa to Fc are inclined toward the central portion in the axial direction with respect to the recording medium transport direction E. Therefore, considering the susceptibility of wrinkles to the recording medium P, the fixing rollers 21 shown in FIGS. 10 and 14 are preferable to the fixing rollers 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 less likely to occur.

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. The fixing device 20 shown in FIG. 19 is attached to a fixing roller 21 via a fixing roller 21, a heating roller 22 having a halogen heater 24 inside, an endless fixing belt 27 stretched therein, and a fixing belt 27. It is provided with a pressure roller 31 that comes into contact with the pressure roller 31. By applying the shape of the fixing roller 21 of any one of FIGS. 10, 14, 17, and 18 to the fixing roller 21 included in the fixing device 20, the above-mentioned shearing force is generated effectively. Adhering toner can be removed. That is, by making the fixing roller 21 into the shape of the fixing roller 21 of any one of FIGS. 10, 14, 17, and 18, the fixing belt 27 and the pressure roller 31 that are in contact with each other are at least nip portion N. The outer diameter is formed so as to increase or decrease in a curved shape from the central portion side in the axial direction toward the end portion side. As a result, a shearing force whose size changes in the axial direction can be generated between the fixing belt 27 and the pressure roller 31, so that the adhesive toner can be 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。 Further, the configuration of the present invention is also applicable to the 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 fixing belt 27 and the pressure roller 31 are formed by forming the surface of the nip forming member 26 in contact with the fixing belt 27 into any of the shapes shown in FIGS. 21 (a) to 21 (d). The outer diameter of the nip portion N can be 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 at least in the nip portion N. The shape of the nip forming member 26 shown in FIGS. 21 (a) to 21 (d) corresponds to the shape of the fixing roller 21 shown in FIGS. 10, 14, 17, and 18, in that 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 generation of fixed toner, the cleaning roller 43 as a cleaning means may be placed in contact with the surface of the fixing roller 21 as in the embodiment shown in FIG. 22 (a). .. Alternatively, as shown in FIG. 3B, the cleaning roller 43 may be arranged in contact with the surface of the pressure roller 31. In this case, the fixed 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 fixed 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。 Further, even when the cleaning roller 43 is provided in this way, the amount of the fixed toner 203 removed and recovered by the cleaning roller 43 is reduced by the amount that the fixed toner 203 is removed by the recording medium P. For this reason, the fixed toner 203 collected by the cleaning roller 43 solidifies to generate an abnormal noise, and the fixed toner 203 accumulated in the cleaning roller 43 in a predetermined amount or more melts out to stain 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, a shearing force having a circumferential component size of 15 N or more and 25 N or less is generated between rotating bodies such as a fixing roller and a pressure roller. By passing the recording medium through the nip portion in this state, a sufficient deposit removing force (shearing force) can be 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 the 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, the fixing device according to the present invention can reliably remove deposits such as fixed toner on the rotating body. Moreover, wrinkles are less likely to occur on the recording medium, 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。 Further, according to the fixing device 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 portion side to the end portion side in the axial direction. Therefore, shear forces of different sizes can be generated in the axial direction. Thereby, the difference between these shearing forces can more effectively remove the deposits.

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 according to the present invention, the deposits on the rotating body can be transferred to the recording medium and removed, so that the cleaning means (cleaning web, cleaning roller, etc.) as described in Patent Document 2 above can be used. ) Does not need to be installed separately. Therefore, it is possible to avoid an increase in cost and an increase in size of the device.

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。 As in the embodiment shown in FIG. 22, a cleaning means for removing the fixed toner on the fixing roller or the pressure roller may be separately provided, if necessary. In this case, even if the cleaning means is provided, the amount of the fixed toner removed / recovered by the cleaning means can be reduced by the amount that the fixed toner is removed by the recording medium. Therefore, it is possible to prevent problems such as abnormal noise due to solidification of the fixed toner collected by the cleaning means and stains on the recording medium due to the fixed toner melting out from the cleaning means.

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 effect of removing deposits is exhibited every time the recording medium passes through the nip portion. Therefore, as compared with the configuration in which the toner is not removed during paper passing as described in Patent Document 1, the deposits can be removed more frequently, and the deposits on the rotating body can be effectively deposited. It 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 above-mentioned effects of the present invention can be expected to be great when a recording medium containing a large amount of a filler such as calcium carbonate is used. Further, a great effect can be expected when a toner in which silica particles containing silicone oil are externally added is used. For this type of toner, for example, 2 parts of hydrophobic silica RY50 (manufactured by Aerosil) whose surface contains or is coated with silicone oil is added to 100 parts of crushed toner or polymerized toner, and a peripheral speed of 40 m / m with a 20 L Henschel mixer. It is obtained by mixing for sec and 5 minutes, and then sieving with a sieve having a mesh size 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。 Although the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. The image forming apparatus provided with the fixing apparatus according to the present invention is not limited to the color image forming apparatus as shown in FIG. 1, and 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, a multifunction device thereof, and the like.

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 Pressurized roller (rotating body)
E Recording medium transport direction N Nip part P Recording medium

特開2002−40860号公報JP-A-2002-40860 特開2009−37078号公報JP-A-2009-37078

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り、
前記硬質ローラと前記弾性ローラの間で発生させる剪断力の周方向成分が15N以上で25N以下となることを特徴とする定着装置。
It has two rotating bodies that come into contact with each other to form a nip.
In a fixing device that fixes an image by passing a recording medium on which an image is formed through the nip portion.
One of the two rotating bodies is a hard roller, and the other is an elastic roller that elastically deforms when it comes into contact with the hard roller.
A fixing device characterized in that the circumferential component of the shearing force generated between the hard roller and the elastic roller is 15 N or more and 25 N or less.
前記硬質ローラと前記弾性ローラ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に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the shearing force generated between the hard roller and the elastic roller is generated so as to be inclined toward the end side in the axial direction with respect to the recording medium transport direction. 前記硬質ローラと前記弾性ローラ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又は2に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1 or 2, wherein the shearing force generated between the hard roller and the elastic roller increases from the central portion side in the axial direction toward the end portion side. 前記硬質ローラと前記弾性ローラ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又は2に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1 or 2 , wherein the shearing force generated between the hard roller and the elastic roller decreases from the central portion side in the axial direction toward the end portion side. 前記弾性ローラ以外に前記硬質ローラの表面に接触する部材が無い場合において、前記硬質ローラと前記弾性ローラの間で発生させる剪断力の周方向成分の値を、前記硬質ローラに生じる総トルクを当該硬質ローラの平均半径で除算して得られる値とする請求項1からのいずれか1項に記載の定着装置。 When there is no member other than the elastic roller that comes into contact with the surface of the hard roller, the value of the circumferential component of the shearing force generated between the hard roller and the elastic roller is the value, and the total torque generated in the hard roller is the value. The fixing device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the value is obtained by dividing by the average radius of the hard roller. 前記硬質ローラ以外に前記弾性ローラの表面に接触する部材が無い場合において、前記硬質ローラと前記弾性ローラの間で発生させる剪断力の周方向成分の値を、前記弾性ローラに生じる総トルクを当該弾性ローラの平均半径で除算して得られる値とする請求項1からのいずれか1項に記載の定着装置。 When there is no member other than the hard roller that comes into contact with the surface of the elastic roller , the value of the circumferential component of the shearing force generated between the hard roller and the elastic roller is used as the value of the circumferential component of the shearing force, and the total torque generated by the elastic roller is used as the value. The fixing device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the value is obtained by dividing by the average radius of the elastic roller. 前記硬質ローラと前記弾性ローラの一方は、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、前記駆動回転体と一緒に従動回転する従動回転体である請求項から6のいずれか1項に記載の定着装置。 One of said rigid roller and said resilient roller, a driven rotary member driving force to rotate is applied and the other of claims 1 to a driven rotating body that is driven to rotate together with the drive rotor 6 The fixing device according to any one item. 前記ニップ部を通過する記録媒体の累積通過枚数が1000枚となった状態で、前記硬質ローラと前記弾性ローラの間で発生させる剪断力が15N以上で25N以下である請求項1から7のいずれか1項に記載の定着装置。 Any of claims 1 to 7, wherein the shearing force generated between the hard roller and the elastic roller is 15 N or more and 25 N or less in a state where the cumulative number of recording media passing through the nip portion is 1000. The fixing device according to item 1. 前記ニップ部を通過する記録媒体の累積通過枚数が1000枚以上10000枚以下となった状態で、前記硬質ローラと前記弾性ローラの間で発生させる剪断力が15N以上で25N以下である請求項1から8のいずれか1項に記載の定着装置。 Claim 1 in which the shearing force generated between the hard roller and the elastic roller is 15 N or more and 25 N or less in a state where the cumulative number of recording media passing through the nip portion is 1000 or more and 10000 or less. The fixing device according to any one of 8 to 8. 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 apparatus according to any one of claims 1 to 9.
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