JP2019168593A

JP2019168593A - Fixing device

Info

Publication number: JP2019168593A
Application number: JP2018056233A
Authority: JP
Inventors: 隆原島; Takashi Harashima
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-10-03

Abstract

To provide a fixing device which offers both good fixing strength and endurance life.SOLUTION: A nip-forming member 60 has a convex surface on an exit side of a nip section, the surface being convexly curved toward an opposing rotary body 56. A fixing belt 54 that bends along the convex surface has a bending length greater than 0 mm and less than or equal to 1.3 mm.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、定着装置に関する。 The present disclosure relates to a fixing device.

従来の定着装置に関し、特開２００１−３５６６２５号公報（特許文献１）には、定着ローラとエンドレスベルト、およびエンドレスベルトを介して定着ローラに押圧される圧力パッドとを備え、定着ローラの外周面形状に対し突出させた剥離ニップ部材によりニップ部の出口付近において定着ローラの歪みが局所的に大きくなるようにした構成が開示されている。 Regarding a conventional fixing device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-356625 (Patent Document 1) includes a fixing roller, an endless belt, and a pressure pad pressed against the fixing roller via the endless belt, and an outer peripheral surface of the fixing roller. There is disclosed a configuration in which the distortion of the fixing roller is locally increased in the vicinity of the exit of the nip portion by the peeling nip member protruding from the shape.

特開２００１−３５６６２５号公報JP 2001-356625 A

本発明者は、定着強度の向上を目的として定着パッドのニップ部の出口側を凸形状とした場合に、定着ベルトの耐久寿命が短くなる課題を見出した。 The present inventor has found a problem that the durability life of the fixing belt is shortened when the exit side of the nip portion of the fixing pad has a convex shape for the purpose of improving the fixing strength.

それゆえに、本開示では、定着強度と耐久寿命とを両立できる定着装置が提供される。 Therefore, the present disclosure provides a fixing device that can achieve both fixing strength and durability life.

定着装置の技術分野においては、定着強度を高くするためにニップ部の出口の凸形状の曲面部の経路長は大きいほど良いと考えられていた。本発明者が鋭意検討した結果、ニップ部の出口を凸形状にすると、経時後に定着ベルトの表層摩耗が大きくなることで定着ベルトの耐久寿命が短くなるという新たな知見を得た。本発明者はさらに、所定の印刷枚数に対して定着ベルトの表層摩耗を一定以下に抑えるための検討を重ね、本発明を完成するに至った。 In the technical field of fixing devices, in order to increase the fixing strength, it has been considered that the larger the path length of the convex curved surface portion at the exit of the nip portion, the better. As a result of intensive studies by the present inventor, new knowledge has been obtained that, when the exit of the nip portion has a convex shape, the surface wear of the fixing belt increases after time and the durability life of the fixing belt is shortened. The inventor has further studied to keep the surface wear of the fixing belt below a certain level for a predetermined number of printed sheets, and has completed the present invention.

すなわち、本開示に係る定着装置は、回転可能な無端状の定着ベルトと、定着ベルトを加熱する加熱源と、定着ベルトの内周側に配設されたニップ形成部材と、定着ベルトを介してニップ形成部材と当接することにより定着ベルトとの間にニップ部を形成する対向回転体とを備えている。ニップ形成部材は、ニップ部の出口側に、対向回転体に向かって凸に湾曲する形状の凸曲面を有している。凸曲面に沿って湾曲する定着ベルトの湾曲長さが０ｍｍ超１．３ｍｍ以下である。 That is, a fixing device according to the present disclosure includes a rotatable endless fixing belt, a heating source for heating the fixing belt, a nip forming member disposed on the inner peripheral side of the fixing belt, and the fixing belt. And an opposing rotating body that forms a nip portion with the fixing belt by contacting the nip forming member. The nip forming member has a convex curved surface having a shape that curves convex toward the counter rotating body on the outlet side of the nip portion. The bending length of the fixing belt that curves along the convex curved surface is more than 0 mm and not more than 1.3 mm.

上記の定着装置において、凸曲面の経路長が１．０ｍｍ以下であってもよい。
上記の定着装置において、凸曲面は、円弧面形状であってもよい。 In the above fixing device, the path length of the convex curved surface may be 1.0 mm or less.
In the above fixing device, the convex curved surface may be an arcuate surface shape.

上記の定着装置において、凸曲面の曲率半径は１ｍｍ以下であってもよい。 In the above fixing device, the radius of curvature of the convex curved surface may be 1 mm or less.

本開示に係る定着装置によれば、定着強度と耐久寿命とを両立することができる。 According to the fixing device according to the present disclosure, both the fixing strength and the durability life can be achieved.

実施の形態に係る画像形成装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an image forming apparatus according to an embodiment. 実施の形態に係る定着装置の内部構造を示す図である。2 is a diagram illustrating an internal structure of a fixing device according to an embodiment. FIG. ニップ形成部材の拡大図である。It is an enlarged view of a nip forming member. 定着ベルトの表層摩耗について示すグラフである。3 is a graph showing surface layer wear of a fixing belt. 曲面における定着ベルトと用紙との搬送について示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating conveyance of a fixing belt and a sheet on a curved surface. 通紙耐久の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of paper passing durability. 定着ベルトに作用する圧力を示すグラフである。6 is a graph showing pressure acting on the fixing belt. 出口凸形状部および定着ベルトを模式的に示す図である。It is a figure which shows an exit convex-shaped part and a fixing belt typically. 円弧状の凸曲面の経路長の算出について説明する図である。It is a figure explaining calculation of the path length of an arc-shaped convex curved surface.

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts and components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

（画像形成装置１００の構成）
図１は、実施の形態に係る画像形成装置１００を示す概略図である。図１には、カラープリンタとしての画像形成装置１００が示されている。以下では、カラープリンタとしての画像形成装置１００について説明するが、画像形成装置１００は、カラープリンタに限定されない。たとえば、画像形成装置１００は、モノクロプリンタであってもよいし、ファックスであってもよいし、モノクロプリンタ、カラープリンタおよびファックスの複合機（ＭＦＰ：Multi−Functional Peripheral）であってもよい。 (Configuration of Image Forming Apparatus 100)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an image forming apparatus 100 according to the embodiment. FIG. 1 shows an image forming apparatus 100 as a color printer. Hereinafter, the image forming apparatus 100 as a color printer will be described, but the image forming apparatus 100 is not limited to a color printer. For example, the image forming apparatus 100 may be a monochrome printer, a fax machine, or a multifunction printer (MFP: Multi-Functional Peripheral) of a monochrome printer, a color printer, and a fax machine.

画像形成装置１００は、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、中間転写ベルト３０と、一次転写ローラー３１と、二次転写ローラー３３と、カセット３７と、従動ローラー３８と、駆動ローラー３９と、タイミングローラー４０と、定着装置５０と、筐体８０と、制御装置１０１とを主に備えている。 The image forming apparatus 100 includes image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K, an intermediate transfer belt 30, a primary transfer roller 31, a secondary transfer roller 33, a cassette 37, a driven roller 38, and a drive roller 39. The timing roller 40, the fixing device 50, the housing 80, and the control device 101 are mainly provided.

筐体８０は、画像形成装置１００の外殻を規定している。筐体８０は、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、中間転写ベルト３０と、一次転写ローラー３１と、二次転写ローラー３３と、カセット３７と、従動ローラー３８と、駆動ローラー３９と、タイミングローラー４０と、定着装置５０と、制御装置１０１とを、内部に収容している。 The housing 80 defines the outer shell of the image forming apparatus 100. The housing 80 includes image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K, an intermediate transfer belt 30, a primary transfer roller 31, a secondary transfer roller 33, a cassette 37, a driven roller 38, and a driving roller 39. The timing roller 40, the fixing device 50, and the control device 101 are housed inside.

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、中間転写ベルト３０と、一次転写ローラー３１と、二次転写ローラー３３と、カセット３７と、従動ローラー３８と、駆動ローラー３９と、タイミングローラー４０とは、画像形成部を構成している。この画像形成部は、後述する搬送経路４１に沿って搬送される記録媒体としての用紙Ｓ上に、トナー画像を形成する。 The image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K, the intermediate transfer belt 30, the primary transfer roller 31, the secondary transfer roller 33, the cassette 37, the driven roller 38, the driving roller 39, and the timing roller 40 The image forming unit is configured. The image forming unit forms a toner image on a sheet S as a recording medium conveyed along a conveyance path 41 described later.

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、中間転写ベルト３０に沿って順に並べられている。画像形成ユニット１Ｙは、トナーボトル１５Ｙからトナーの供給を受けてイエロー（Ｙ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｍは、トナーボトル１５Ｍからトナーの供給を受けてマゼンタ（Ｍ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｃは、トナーボトル１５Ｃからトナーの供給を受けてシアン（Ｃ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｋは、トナーボトル１５Ｋからトナーの供給を受けてブラック（ＢＫ）のトナー像を形成する。 The image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K are arranged in order along the intermediate transfer belt 30. The image forming unit 1Y receives toner from the toner bottle 15Y and forms a yellow (Y) toner image. The image forming unit 1M receives the supply of toner from the toner bottle 15M and forms a magenta (M) toner image. The image forming unit 1C receives toner from the toner bottle 15C and forms a cyan (C) toner image. The image forming unit 1K receives toner from the toner bottle 15K and forms a black (BK) toner image.

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト３０に沿って中間転写ベルト３０の回転方向の順に配置されている。画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、感光体１０と、帯電装置１１と、露光装置１２と、現像装置１３と、クリーニング装置１７とを備えている。 The image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K are arranged along the intermediate transfer belt 30 in the rotation direction of the intermediate transfer belt 30, respectively. Each of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K includes a photoconductor 10, a charging device 11, an exposure device 12, a developing device 13, and a cleaning device 17.

帯電装置１１は、感光体１０の表面を一様に帯電する。露光装置１２は、制御装置１０１からの制御信号に応じて感光体１０にレーザー光を照射し、入力された画像パターンに従って感光体１０の表面を露光する。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体１０上に形成される。 The charging device 11 uniformly charges the surface of the photoconductor 10. The exposure device 12 irradiates the photoconductor 10 with laser light in accordance with a control signal from the control device 101, and exposes the surface of the photoconductor 10 according to the input image pattern. Thereby, an electrostatic latent image corresponding to the input image is formed on the photoreceptor 10.

現像装置１３は、現像ローラー１４を回転させながら、現像ローラー１４に現像バイアスを印加し、現像ローラー１４の表面にトナーを付着させる。これにより、トナーが現像ローラー１４から感光体１０に転写され、静電潜像に応じたトナー像が感光体１０の表面に現像される。感光体１０は、その表面にトナー像を担持する像担持体としての機能を有している。 The developing device 13 applies a developing bias to the developing roller 14 while rotating the developing roller 14, and causes the toner to adhere to the surface of the developing roller 14. As a result, the toner is transferred from the developing roller 14 to the photoreceptor 10, and a toner image corresponding to the electrostatic latent image is developed on the surface of the photoreceptor 10. The photoreceptor 10 has a function as an image carrier that carries a toner image on its surface.

感光体１０と中間転写ベルト３０とは、一次転写ローラー３１を設けている部分で互いに接触している。一次転写ローラー３１は、ローラー形状を有し、回転可能に構成される。トナー像と反対極性の転写電圧が一次転写ローラー３１に印加されることによって、トナー像が感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。イエロー（Ｙ）のトナー像、マゼンタ（Ｍ）のトナー像、シアン（Ｃ）のトナー像、およびブラック（ＢＫ）のトナー像が順に重ねられて感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。これにより、カラーのトナー像が中間転写ベルト３０上に形成される。 The photoconductor 10 and the intermediate transfer belt 30 are in contact with each other at a portion where the primary transfer roller 31 is provided. The primary transfer roller 31 has a roller shape and is configured to be rotatable. A transfer voltage having a polarity opposite to that of the toner image is applied to the primary transfer roller 31, whereby the toner image is transferred from the photoreceptor 10 to the intermediate transfer belt 30. A yellow (Y) toner image, a magenta (M) toner image, a cyan (C) toner image, and a black (BK) toner image are sequentially superimposed and transferred from the photoreceptor 10 to the intermediate transfer belt 30. As a result, a color toner image is formed on the intermediate transfer belt 30.

中間転写ベルト３０は、従動ローラー３８および駆動ローラー３９に張架されている。駆動ローラー３９は、たとえばモーター（図示しない）によって回転駆動される。中間転写ベルト３０および従動ローラー３８は、駆動ローラー３９に連動して回転する。これにより、中間転写ベルト３０上のトナー像が二次転写ローラー３３に搬送される。 The intermediate transfer belt 30 is stretched around a driven roller 38 and a driving roller 39. The drive roller 39 is rotationally driven by, for example, a motor (not shown). The intermediate transfer belt 30 and the driven roller 38 rotate in conjunction with the driving roller 39. As a result, the toner image on the intermediate transfer belt 30 is conveyed to the secondary transfer roller 33.

クリーニング装置１７は、感光体１０に圧接されている。クリーニング装置１７は、トナー像の転写後に感光体１０の表面に残留するトナーを回収する。 The cleaning device 17 is in pressure contact with the photoreceptor 10. The cleaning device 17 collects the toner remaining on the surface of the photoreceptor 10 after the toner image is transferred.

カセット３７には、用紙Ｓがセットされる。用紙Ｓは、ピックアップローラー４２によってカセット３７から１枚ずつ繰り出され、タイミングローラー４０によって搬送経路４１に沿って二次転写ローラー３３に送られる。 A sheet S is set in the cassette 37. The sheets S are fed one by one from the cassette 37 by the pickup roller 42 and are sent to the secondary transfer roller 33 along the transport path 41 by the timing roller 40.

二次転写ローラー３３は、ローラー形状を有しており、回転可能に構成されている。二次転写ローラー３３は、トナー像と反対極性の転写電圧を搬送中の用紙Ｓに印加する。これにより、トナー像は、中間転写ベルト３０から二次転写ローラー３３に引き付けられ、中間転写ベルト３０上のトナー像が転写される。二次転写ローラー３３への用紙Ｓの搬送タイミングは、中間転写ベルト３０上のトナー像の位置に合わせてタイミングローラー４０によって調整される。タイミングローラー４０により、中間転写ベルト３０上のトナー像は、用紙Ｓの適切な位置に転写される。 The secondary transfer roller 33 has a roller shape and is configured to be rotatable. The secondary transfer roller 33 applies a transfer voltage having a polarity opposite to that of the toner image to the sheet S being conveyed. As a result, the toner image is attracted from the intermediate transfer belt 30 to the secondary transfer roller 33, and the toner image on the intermediate transfer belt 30 is transferred. The conveyance timing of the sheet S to the secondary transfer roller 33 is adjusted by the timing roller 40 in accordance with the position of the toner image on the intermediate transfer belt 30. The toner image on the intermediate transfer belt 30 is transferred to an appropriate position on the paper S by the timing roller 40.

定着装置５０は、自身を通過する用紙Ｓを加圧および加熱する。これにより、トナー像は用紙Ｓに定着する。定着装置５０は、搬送経路４１に沿って搬送される用紙Ｓ上のトナー画像を定着させる。トナー像が定着された用紙Ｓは、トレイ４８に排紙される。 The fixing device 50 pressurizes and heats the paper S passing through the fixing device 50. As a result, the toner image is fixed on the paper S. The fixing device 50 fixes the toner image on the sheet S conveyed along the conveyance path 41. The sheet S on which the toner image is fixed is discharged to the tray 48.

上記の説明では、印刷方式としてタンデム方式を採用している画像形成装置１００について説明したが、画像形成装置１００の印刷方式は、タンデム方式に限定されない。画像形成装置１００内における各構成の配置は、採用される印刷方式に従って適宜変更され得る。画像形成装置１００の印刷方式として、ロータリー方式や直接転写方式が採用されてもよい。ロータリー方式の場合、画像形成装置１００は、１つの感光体１０と、同軸上で回転可能に構成される複数の現像装置１３で構成される。画像形成装置１００は、印刷時には、各現像装置１３を感光体１０に順に導き、各色のトナー像を現像する。直接転写方式の場合、画像形成装置１００は、感光体１０上に形成されたトナー像が用紙Ｓに直接転写される。 In the above description, the image forming apparatus 100 adopting the tandem method as the printing method has been described. However, the printing method of the image forming device 100 is not limited to the tandem method. The arrangement of the components in the image forming apparatus 100 can be changed as appropriate according to the employed printing method. As a printing method of the image forming apparatus 100, a rotary method or a direct transfer method may be employed. In the case of the rotary system, the image forming apparatus 100 includes a single photoconductor 10 and a plurality of developing devices 13 configured to be coaxially rotatable. At the time of printing, the image forming apparatus 100 guides each developing device 13 to the photoreceptor 10 in order to develop each color toner image. In the case of the direct transfer method, the image forming apparatus 100 directly transfers the toner image formed on the photoreceptor 10 onto the paper S.

（定着装置５０の構成）
図２を参照して、図１に示される定着装置５０についてさらに説明する。図２は、実施の形態に係る定着装置５０の内部構造を示す図である。 (Configuration of Fixing Device 50)
The fixing device 50 shown in FIG. 1 will be further described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating an internal structure of the fixing device 50 according to the embodiment.

図２に示されるように、定着装置５０は、定着ベルト方式である。定着装置５０は、加熱回転体５１と、支持部材５３と、定着ベルト５４と、ニップ形成部材６０と、対向回転体５６とを備えている。 As shown in FIG. 2, the fixing device 50 is a fixing belt type. The fixing device 50 includes a heating rotator 51, a support member 53, a fixing belt 54, a nip forming member 60, and an opposing rotator 56.

加熱回転体５１の外径は、たとえば２０ｍｍ〜３０ｍｍである。加熱回転体５１は、たとえば、芯金と、表層とで構成されている。芯金は、たとえばアルミニウム製であり、円筒形状を有する中空回転体である。芯金の厚さは、たとえば２ｍｍである。加熱回転体５１の表層は、芯金の外周面に形成されている。好ましくは、加熱回転体５１の表層は、耐熱性のＰＦＡ（パーフルオロアルキルエーテル）チューブで被覆されている。加熱回転体５１は、ハードローラーとして構成されている。 The outer diameter of the heating rotator 51 is, for example, 20 mm to 30 mm. The heating rotator 51 is composed of, for example, a cored bar and a surface layer. The metal core is made of aluminum, for example, and is a hollow rotating body having a cylindrical shape. The thickness of the cored bar is 2 mm, for example. The surface layer of the heating rotator 51 is formed on the outer peripheral surface of the cored bar. Preferably, the surface layer of the heating rotator 51 is covered with a heat-resistant PFA (perfluoroalkyl ether) tube. The heating rotator 51 is configured as a hard roller.

加熱回転体５１の内面に、定着ベルト５４を加熱する加熱源として、ハロゲンヒーターなどのヒーター５１Ａが配置されている。加熱回転体５１は、ヒーター５１Ａによって加熱され、ヒーター５１Ａから受けた熱を定着ベルト５４に伝える。定着ベルト５４は、ヒーター５１Ａによって、加熱回転体５１を介して加熱される。 On the inner surface of the heating rotator 51, a heater 51A such as a halogen heater is disposed as a heating source for heating the fixing belt 54. The heating rotator 51 is heated by the heater 51 </ b> A and transmits heat received from the heater 51 </ b> A to the fixing belt 54. The fixing belt 54 is heated by the heater 51A via the heating rotator 51.

定着ベルト５４は、柔軟性を有する無端状のベルトである。定着ベルト５４は、加熱回転体５１およびニップ形成部材６０に張架されており、回転可能に構成されている。加熱回転体５１およびニップ形成部材６０は、定着ベルト５４の内周側に配設されている。定着ベルト５４は、回転することにより、定着ベルト５４と対向回転体５６との接触部分であるニップ部に、加熱回転体５１から受けた熱を伝える。定着ベルト５４と対向回転体５６との間に形成されたニップ部を用紙Ｓが通過することで、用紙Ｓに転写されたトナー像が加熱および加圧されて用紙Ｓ上で融解する。これにより、トナー像は用紙Ｓに定着する。 The fixing belt 54 is an endless belt having flexibility. The fixing belt 54 is stretched around the heating rotator 51 and the nip forming member 60, and is configured to be rotatable. The heating rotator 51 and the nip forming member 60 are disposed on the inner peripheral side of the fixing belt 54. The fixing belt 54 rotates to transmit heat received from the heating rotator 51 to a nip portion where the fixing belt 54 and the counter rotator 56 are in contact with each other. As the paper S passes through the nip formed between the fixing belt 54 and the counter rotating body 56, the toner image transferred to the paper S is heated and pressurized and melted on the paper S. As a result, the toner image is fixed on the paper S.

定着ベルト５４は、たとえば基層および弾性層で構成されている。定着ベルト５４の基層は、ポリイミドなどの耐熱性の樹脂で構成されている。定着ベルト５４の基層は、内径５０ｍｍ、幅３３０ｍｍ、厚さ７０μｍを有している。定着ベルト５４の弾性層は、シリコーンゴムなどの耐熱性材料で構成されている。定着ベルト５４の弾性層の厚さは、たとえば２００μｍである。定着ベルト５４の表面は、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブなどの、離型層で被覆されていてもよい。 The fixing belt 54 is composed of, for example, a base layer and an elastic layer. The base layer of the fixing belt 54 is made of a heat resistant resin such as polyimide. The base layer of the fixing belt 54 has an inner diameter of 50 mm, a width of 330 mm, and a thickness of 70 μm. The elastic layer of the fixing belt 54 is made of a heat resistant material such as silicone rubber. The thickness of the elastic layer of the fixing belt 54 is, for example, 200 μm. The surface of the fixing belt 54 may be covered with a release layer such as a 30 μm thick PFA tube.

ニップ形成部材６０は、支持部材５３に固定されている。支持部材５３は、角張ったＣ字形状を有している。一例として、ニップ形成部材６０は、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、または液晶ポリマーなどの耐熱性の樹脂で構成されている。 The nip forming member 60 is fixed to the support member 53. The support member 53 has an angular C shape. As an example, the nip forming member 60 is made of a heat resistant resin such as polyphenylene sulfide, polyimide, or liquid crystal polymer.

ニップ形成部材６０は、定着ベルト５４を間に挟んで対向回転体５６に対向するように配置されており、定着ベルト５４を対向回転体５６に押し付けるように定着ベルト５４を押圧する。これにより、対向回転体５６の弾性層が変形し、定着ベルト５４と対向回転体５６との間にニップ部が形成される。ニップ形成部材６０は、用紙Ｓの搬送方向下流側に進むに従って、すなわちニップ部の出口に近づくにつれて、対向回転体５６側へ次第に突出する曲面になる、出口凸パッド形状になっている。 The nip forming member 60 is disposed so as to face the counter rotating body 56 with the fixing belt 54 interposed therebetween, and presses the fixing belt 54 so as to press the fixing belt 54 against the counter rotating body 56. As a result, the elastic layer of the counter rotator 56 is deformed, and a nip portion is formed between the fixing belt 54 and the counter rotator 56. The nip forming member 60 has an exit convex pad shape that becomes a curved surface that gradually protrudes toward the counter rotator 56 as it proceeds downstream in the transport direction of the sheet S, that is, as it approaches the exit of the nip portion.

ニップ形成部材６０は、加熱回転体５１の軸方向において用紙Ｓの幅よりも長い。Ａ３サイズの用紙Ｓが通過する装置の場合、ニップ形成部材６０は、長手方向の長さ３５０ｍｍを有している。 The nip forming member 60 is longer than the width of the paper S in the axial direction of the heating rotator 51. In the case of an apparatus through which A3 size paper S passes, the nip forming member 60 has a length of 350 mm in the longitudinal direction.

加圧部材の一例としての対向回転体５６は、定着ベルト５４の外周面に接触している。対向回転体５６の外径は、たとえば２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度である。対向回転体５６は、図示しないモーターなどの駆動装置により駆動されることで、回転する。対向回転体５６が回転することで、対向回転体５６の回転力が定着ベルト５４に伝えられる。これにより、定着ベルト５４は、対向回転体５６に従動回転する。対向回転体５６は、定着ベルト５４を介してニップ形成部材６０を押圧する。 The counter rotator 56 as an example of the pressure member is in contact with the outer peripheral surface of the fixing belt 54. The outer diameter of the counter rotating body 56 is, for example, about 20 mm to 40 mm. The counter rotating body 56 rotates by being driven by a driving device such as a motor (not shown). As the counter rotator 56 rotates, the rotational force of the counter rotator 56 is transmitted to the fixing belt 54. As a result, the fixing belt 54 rotates following the counter rotating body 56. The counter rotator 56 presses the nip forming member 60 via the fixing belt 54.

対向回転体５６は、たとえば、芯金、中間層、表層で構成されている。芯金は、アルミニウムまたは鉄などの金属材料で構成された円筒である。芯金の厚さは、たとえば１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。対向回転体５６の中間層は、耐熱性を有する弾性体で構成されている。弾性体としては、たとえば厚さ３ｍｍの耐熱性のシリコーンゴムなどが採用される。対向回転体５６の表層には、離型性を有する材料が用いられる。対向回転体５６の表層の材料としては、たとえば厚さ３０μｍのＰＦＡチューブが用いられる。対向回転体５６は、ソフトローラーとして構成されている。 The counter rotating body 56 is constituted by, for example, a cored bar, an intermediate layer, and a surface layer. The metal core is a cylinder made of a metal material such as aluminum or iron. The thickness of the metal core is, for example, about 1 mm to 5 mm. The intermediate layer of the counter rotator 56 is formed of an elastic body having heat resistance. As the elastic body, for example, heat-resistant silicone rubber having a thickness of 3 mm is employed. A material having releasability is used for the surface layer of the counter rotating body 56. As a material for the surface layer of the counter rotating body 56, for example, a PFA tube having a thickness of 30 μm is used. The counter rotating body 56 is configured as a soft roller.

図３は、ニップ形成部材６０の拡大図である。図３に示すように、ニップ形成部材６０は、支持面６１と、摺動面６２とを備えている。図２を併せて参照して、支持面６１は、支持部材５３に接触するニップ形成部材６０の一部表面である。ニップ形成部材６０は、支持面６１において支持部材５３によって支持されている。支持面６１は、支持部材５３に固着されている。 FIG. 3 is an enlarged view of the nip forming member 60. As shown in FIG. 3, the nip forming member 60 includes a support surface 61 and a sliding surface 62. Referring also to FIG. 2, the support surface 61 is a partial surface of the nip forming member 60 that contacts the support member 53. The nip forming member 60 is supported by the support member 53 on the support surface 61. The support surface 61 is fixed to the support member 53.

摺動面６２は、定着ベルト５４の内周面に接触して、定着ベルト５４との間で摺動される面である。摺動面６２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの低摩擦性のコート、またはシート材で被覆されていてもよい。 The sliding surface 62 is a surface that contacts the inner peripheral surface of the fixing belt 54 and slides between the fixing belt 54. The sliding surface 62 may be coated with a low friction coating such as PTFE (polytetrafluoroethylene) or a sheet material.

図３中の矢印は、用紙Ｓを搬送するときに回転する定着ベルト５４が摺動面６２上を摺動する方向を示している。図３中の下側が用紙Ｓの搬送方向の上流側、図３中の上側が用紙Ｓの搬送方向の下流側である。上述したように定着ベルト５４と対向回転体５６との間にニップ部が形成される。ニップ部は、用紙Ｓの搬送方向の上流側（図３においては図中の下側）に入口を有し、用紙Ｓの搬送方向の下流側（図３においては図中の上側）に出口を有している。 An arrow in FIG. 3 indicates a direction in which the fixing belt 54 that rotates when the paper S is conveyed slides on the sliding surface 62. The lower side in FIG. 3 is the upstream side in the transport direction of the paper S, and the upper side in FIG. As described above, a nip portion is formed between the fixing belt 54 and the counter rotating body 56. The nip portion has an inlet on the upstream side in the transport direction of the paper S (lower side in the drawing in FIG. 3), and the outlet on the downstream side in the transport direction of the paper S (upper side in the drawing in FIG. 3). Have.

ニップ形成部材６０は、ニップ部の出口側に、対向回転体５６に向かって突出する出口凸形状部６３を有している。出口凸形状部６３の表面は、対向回転体５６に向かって凸に湾曲する形状の凸曲面６３Ａを構成している。凸曲面６３Ａは、滑らかに湾曲する曲面形状を有している。典型的には、凸曲面６３Ａは、円弧面形状である。図２，３に示すように、摺動面６２は、全体として対向回転体５６に向かって凹状に湾曲している。ニップ部の出口において摺動面６２から変曲して対向回転体５６に向かって凸に湾曲する面が、凸曲面６３Ａである。 The nip forming member 60 has an exit convex portion 63 that protrudes toward the counter rotating body 56 on the exit side of the nip portion. The surface of the exit convex portion 63 constitutes a convex curved surface 63 </ b> A that is convexly curved toward the counter rotating body 56. The convex curved surface 63A has a curved shape that curves smoothly. Typically, the convex curved surface 63A has a circular arc shape. As shown in FIGS. 2 and 3, the sliding surface 62 is curved in a concave shape toward the counter rotating body 56 as a whole. A surface that is curved from the sliding surface 62 and curves convexly toward the counter rotating body 56 at the exit of the nip portion is a convex curved surface 63A.

（定着ベルト５４の表層摩耗）
図４は、定着ベルト５４の表層摩耗について示すグラフである。図４の横軸は、用紙Ｓと定着ベルト５４とに速度差がついている時間を示し、図４の縦軸は、定着ベルト５４の表層摩耗量を示す。図４に示すように、用紙Ｓが定着ベルト５４に対して速度差がついている時間が長くなるにつれて、用紙Ｓが定着ベルト５４を擦り、定着ベルト５４の表層摩耗が大きくなる。用紙Ｓよりも定着ベルト５４の表層のほうが硬さが小さいため、定着ベルト５４の表層が摩耗する。したがって、定着ベルト５４の表層摩耗を小さくするためには、定着ベルト５４と用紙Ｓとの速度差がついている時間を短くする必要がある。 (Surface wear of fixing belt 54)
FIG. 4 is a graph showing surface wear of the fixing belt 54. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the time during which there is a speed difference between the paper S and the fixing belt 54, and the vertical axis in FIG. 4 indicates the surface layer wear amount of the fixing belt 54. As shown in FIG. 4, as the time during which the sheet S has a speed difference with respect to the fixing belt 54 becomes longer, the sheet S rubs the fixing belt 54 and the surface wear of the fixing belt 54 increases. Since the surface layer of the fixing belt 54 is less hard than the sheet S, the surface layer of the fixing belt 54 is worn. Therefore, in order to reduce the surface layer wear of the fixing belt 54, it is necessary to shorten the time during which the speed difference between the fixing belt 54 and the sheet S is present.

用紙Ｓと定着ベルト５４との速度差が発生する原理について説明する。図５は、曲面における定着ベルト５４と用紙Ｓとの搬送について示す図である。定着ベルト５４および用紙Ｓが曲率がある部分を通るときに、用紙Ｓと定着ベルト５４との速度差が発生する。 The principle of the speed difference between the paper S and the fixing belt 54 will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating conveyance of the fixing belt 54 and the paper S on a curved surface. When the fixing belt 54 and the paper S pass through a portion having a curvature, a speed difference between the paper S and the fixing belt 54 occurs.

たとえば図３に示すニップ形成部材６０を用いる場合に、定着ベルト５４および用紙Ｓが凸曲面６３Ａに沿って搬送されるとき、定着ベルト５４の搬送経路と用紙Ｓの搬送経路とに曲率半径の差が生じる。定着ベルト５４の曲率半径をｒ１、用紙Ｓの曲率半径をｒ２とすると、図５に示すように用紙Ｓのほうが大回りするため、ｒ２＞ｒ１である。定着ベルト５４と用紙Ｓとの角速度をωとすると、定着ベルト５４の搬送速度ｖ１＝ｒ１×ω、用紙Ｓの搬送速度ｖ２＝ｒ２×ωで表され、角速度ωが一定のとき、ｖ２＞ｖ１である。このようにして、定着ベルト５４と用紙Ｓとの速度差が発生する。 For example, when the nip forming member 60 shown in FIG. 3 is used, when the fixing belt 54 and the sheet S are conveyed along the convex curved surface 63A, the difference in the radius of curvature between the conveying path of the fixing belt 54 and the conveying path of the sheet S. Occurs. If the radius of curvature of the fixing belt 54 is r1 and the radius of curvature of the paper S is r2, then the paper S rotates more greatly as shown in FIG. 5, and therefore r2> r1. When the angular velocity between the fixing belt 54 and the sheet S is ω, the conveyance speed v1 of the fixing belt 54 is represented by r1 × ω and the conveyance speed v2 of the sheet S is represented by v2 = r2 × ω. When the angular velocity ω is constant, v2> v1 It is. In this way, a speed difference between the fixing belt 54 and the paper S occurs.

（定着ベルト５４の表層摩耗量と経路長との関係）
定着ベルト５４と用紙Ｓとの速度差がついている時間を短くするためには、ニップ形成部材６０における曲率がある部分の経路長を短くして、当該曲率がある部分に沿って湾曲する定着ベルト５４の湾曲長さを小さくする必要がある。図６は、通紙耐久の結果を示すグラフである。図６の横軸は、定着ベルト５４が湾曲している部分の経路長（単位：ｍｍ）を示し、図６の縦軸は、４０万枚通紙後の定着ベルト５４の表層摩耗量（単位：μｍ）を示す。 (Relationship between surface wear amount of fixing belt 54 and path length)
In order to shorten the time during which the speed difference between the fixing belt 54 and the sheet S is shortened, the length of the path of the portion having the curvature in the nip forming member 60 is shortened, and the fixing belt is curved along the portion having the curvature. The curved length of 54 needs to be reduced. FIG. 6 is a graph showing the results of paper passing durability. The horizontal axis of FIG. 6 indicates the path length (unit: mm) of the curved portion of the fixing belt 54, and the vertical axis of FIG. 6 indicates the surface layer wear amount (unit) of the fixing belt 54 after passing 400,000 sheets. : Μm).

図６により、定着ベルト５４の湾曲している部分の経路長が１．３ｍｍ以下ならば、定着ベルト５４の表層摩耗量が仕様内となることが示されている。この結果を根拠に、ニップ形成部材６０の凸曲面６３Ａに沿って湾曲する定着ベルト５４の湾曲長さを、１．３ｍｍ以下とする。また、定着ベルト５４の湾曲長さ１．３ｍｍ以下を実現するために、ニップ形成部材６０の凸曲面６３Ａの経路長を、１．０ｍｍ以下とする。 FIG. 6 shows that when the path length of the curved portion of the fixing belt 54 is 1.3 mm or less, the surface wear amount of the fixing belt 54 is within the specification. Based on this result, the bending length of the fixing belt 54 that curves along the convex curved surface 63A of the nip forming member 60 is set to 1.3 mm or less. Further, in order to realize the curved length of the fixing belt 54 of 1.3 mm or less, the path length of the convex curved surface 63A of the nip forming member 60 is set to 1.0 mm or less.

ニップ形成部材６０の表面に凸曲面６３Ａを構成する湾曲する面が形成されているので、凸曲面６３Ａの経路長は０ｍｍ超であり、したがって定着ベルト５４の湾曲長さも０ｍｍ超である。 Since the curved surface constituting the convex curved surface 63A is formed on the surface of the nip forming member 60, the path length of the convex curved surface 63A is more than 0 mm, and therefore the curved length of the fixing belt 54 is also more than 0 mm.

定着ベルト５４を対向回転体５６に向かって凸に湾曲する形状にすることで、定着強度を確保することができる。定着ベルト５４の湾曲長さを０ｍｍ超１．３ｍｍ以下にすることで、定着ベルト５４の表層摩耗を小さく抑えて、定着ベルト５４の耐久寿命を長くすることができる。凸曲面６３Ａの経路長を１．０ｍｍ以下にすることで、定着ベルト５４の１．３ｍｍ以下の湾曲長さを、確実に実現することができる。 Fixing strength can be ensured by forming the fixing belt 54 to be convexly curved toward the counter rotating body 56. By making the curved length of the fixing belt 54 more than 0 mm and not more than 1.3 mm, surface wear of the fixing belt 54 can be suppressed to be small, and the durability life of the fixing belt 54 can be extended. By setting the path length of the convex curved surface 63A to 1.0 mm or less, it is possible to reliably realize the curved length of the fixing belt 54 of 1.3 mm or less.

（凸曲面６３Ａの曲率半径）
図７は、定着ベルト５４に作用する圧力を示すグラフである。図７の横軸は、凸曲面６３Ａに沿って湾曲する定着ベルト５４の周方向の位置を示し、図７の縦軸は、各位置における定着ベルト５４に作用する圧力の値（単位：ｋＰａ）を示す。図７中には、凸曲面６３Ａの曲率半径が１．０ｍｍであるときのグラフを黒丸のプロットで示し、凸曲面６３Ａの曲率半径が２．０ｍｍであるときのグラフを白丸のプロットで示す。図７に示される曲率半径が１．０ｍｍの凸曲面６３Ａと曲率半径が２．０ｍｍの凸曲面６３Ａとは、同じ経路長を有している。 (Curvature radius of convex curved surface 63A)
FIG. 7 is a graph showing the pressure acting on the fixing belt 54. The horizontal axis in FIG. 7 indicates the circumferential position of the fixing belt 54 that is curved along the convex curved surface 63A, and the vertical axis in FIG. 7 is the pressure value (unit: kPa) acting on the fixing belt 54 at each position. Indicates. In FIG. 7, a graph when the curvature radius of the convex curved surface 63A is 1.0 mm is shown by a black circle plot, and a graph when the curvature radius of the convex curved surface 63A is 2.0 mm is shown by a white circle plot. The convex curved surface 63A with a curvature radius of 1.0 mm and the convex curved surface 63A with a curvature radius of 2.0 mm shown in FIG. 7 have the same path length.

定着強度を確保するためには、定着ベルト５４に作用する圧力のピーク値を大きくする必要がある。図７に示すように、曲率半径の小さい凸曲面６３Ａは、曲率半径の大きい凸曲面６３Ａよりも、圧力のピーク値が大きい。曲率半径が１．０ｍｍの凸曲面６３Ａは、圧力のピーク値が十分に大きく、したがって一定の定着強度が確保されている。一方、曲率半径が２．０ｍｍの凸曲面６３Ａは、平面により近い形状であることから、圧力のピーク値が小さくなり、定着強度が弱くなっている。この結果を根拠に、凸曲面６３Ａの曲率半径を、１ｍｍ以下とする。 In order to secure the fixing strength, it is necessary to increase the peak value of the pressure acting on the fixing belt 54. As shown in FIG. 7, the convex curved surface 63A having a small curvature radius has a larger pressure peak value than the convex curved surface 63A having a large curvature radius. The convex curved surface 63A having a curvature radius of 1.0 mm has a sufficiently large pressure peak value, and thus a certain fixing strength is ensured. On the other hand, the convex curved surface 63A having a curvature radius of 2.0 mm has a shape closer to a flat surface, so that the pressure peak value is small and the fixing strength is weak. Based on this result, the radius of curvature of the convex curved surface 63A is set to 1 mm or less.

凸曲面６３Ａの曲率半径を１ｍｍ以下にすることで、定着ベルト５４に作用する圧力のピーク値を十分に大きくできる。したがって、定着装置５０の定着強度を高めることができる。 By setting the curvature radius of the convex curved surface 63A to 1 mm or less, the peak value of the pressure acting on the fixing belt 54 can be sufficiently increased. Therefore, the fixing strength of the fixing device 50 can be increased.

（凸曲面６３Ａの経路長の算出）
図８は、出口凸形状部６３および定着ベルト５４を模式的に示す図である。これまでに説明した通り、出口凸形状部６３は、円筒の一部形状を有している。したがって凸曲面６３Ａは、円弧面形状である。定着ベルト５４は、凸曲面６３Ａに沿って、円弧面状に湾曲している。 (Calculation of path length of convex curved surface 63A)
FIG. 8 is a diagram schematically showing the exit convex portion 63 and the fixing belt 54. As explained so far, the exit convex portion 63 has a partial cylindrical shape. Accordingly, the convex curved surface 63A has a circular arc shape. The fixing belt 54 is curved in a circular arc shape along the convex curved surface 63A.

図９は、円弧状の凸曲面６３Ａの経路長の算出について説明する図である。凸曲面６３Ａをなす円弧面の軸方向に出口凸形状部６３を見た場合、出口凸形状部６３は図９に示すように扇形形状である。扇形の半径、すなわち凸曲面６３Ａの曲率半径をＲとし、扇形の中心角をθとすると、凸曲面６３Ａの経路長Ｌは、Ｌ＝２πＲ×（θ／３６０）として算出することができる。扇形の中心角θを、定着ベルト５４の凸曲面６３Ａに対する巻き付き角度とも称する。 FIG. 9 is a diagram illustrating calculation of the path length of the arc-shaped convex curved surface 63A. When the exit convex shape portion 63 is viewed in the axial direction of the arc surface forming the convex curved surface 63A, the exit convex shape portion 63 has a fan shape as shown in FIG. If the radius of the sector, that is, the radius of curvature of the convex curved surface 63A is R and the central angle of the sector is θ, the path length L of the convex curved surface 63A can be calculated as L = 2πR × (θ / 360). The central angle θ of the sector shape is also referred to as a winding angle with respect to the convex curved surface 63A of the fixing belt 54.

凸曲面６３Ａが円弧面形状であれば、凸曲面６３Ａの曲率半径Ｒと凸曲面６３Ａに対する定着ベルト５４の巻き付き角度θとを用いて、Ｌ＝２πＲ×（θ／３６０）の計算式に基づいて、凸曲面６３Ａの経路長Ｌを算出することができる。したがって、凸曲面６３Ａが円弧面形状であれば、経路長Ｌを容易に算出することができる。 If the convex curved surface 63A is an arcuate surface shape, using the radius of curvature R of the convex curved surface 63A and the winding angle θ of the fixing belt 54 with respect to the convex curved surface 63A, based on the calculation formula of L = 2πR × (θ / 360). The path length L of the convex curved surface 63A can be calculated. Therefore, if the convex curved surface 63A is a circular arc shape, the path length L can be easily calculated.

なお、凸曲面６３Ａの形状は円弧面に限定されるものではない。凸曲面６３Ａは、対向回転体５６に向かって凸に湾曲する形状であれば他の曲面形状であってもよく、たとえば楕円弧面形状であってもよい。 The shape of the convex curved surface 63A is not limited to the circular arc surface. The convex curved surface 63A may be another curved surface shape as long as it is convexly curved toward the counter rotating body 56, and may be, for example, an elliptical arc surface shape.

以上のように実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiment has been described as described above, it should be considered that the embodiment disclosed this time is illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

５０定着装置、５１加熱回転体、５１Ａヒーター、５３支持部材、５４定着ベルト、５６対向回転体、６０ニップ形成部材、６１支持面、６２摺動面、６３出口凸形状部、６３Ａ凸曲面、１００画像形成装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Fixing device, 51 Heating rotary body, 51A heater, 53 Support member, 54 Fixing belt, 56 Opposite rotary body, 60 Nip forming member, 61 Support surface, 62 Sliding surface, 63 Exit convex shape part, 63A Convex curved surface, 100 Image forming apparatus.

Claims

A rotatable endless fixing belt;
A heating source for heating the fixing belt;
A nip forming member disposed on the inner peripheral side of the fixing belt;
An opposing rotating body that forms a nip portion with the fixing belt by contacting the nip forming member via the fixing belt;
The nip forming member has a convex curved surface having a shape that curves convex toward the counter rotating body on the outlet side of the nip portion,
The fixing device, wherein a bending length of the fixing belt that curves along the convex curved surface is more than 0 mm and not more than 1.3 mm.

The fixing device according to claim 1, wherein a path length of the convex curved surface is 1.0 mm or less.

The fixing device according to claim 1, wherein the convex curved surface has a circular arc shape.

The fixing device according to claim 1, wherein a radius of curvature of the convex curved surface is 1 mm or less.