JP2021156927A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents

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JP2021156927A JP2020054119A JP2020054119A JP2021156927A JP 2021156927 A JP2021156927 A JP 2021156927A JP 2020054119 A JP2020054119 A JP 2020054119A JP 2020054119 A JP2020054119 A JP 2020054119A JP 2021156927 A JP2021156927 A JP 2021156927A
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直樹 山本
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Abstract

To provide a fixing device that can improve the melting efficiency of toner while preventing a reduction in the concentration of the toner.SOLUTION: A fixing device 50B comprises: an endless belt; a fixing member 52; a roller 51 that is arranged opposite to the fixing member on the outside of the endless belt and forms a nip part; and a heating member that heats the endless belt. The fixing member 52 has a curved surface part R1 that is provided on the upstream side in the direction of rotation of the endless belt in a nip part forming area R, and a flat surface part R2 that is provided on the downstream side in the rotation direction and connected with the curved surface part R1. The curved surface part R1 is curved in an arc shape to be concave with respect to the roller 51. The flat surface part R2 is provided to be located on the tangent TL1 of the curved surface part R1 that is in contact with a connection position P1 at which the flat surface part is connected with the curved surface part R1, or to be inclined toward the roller 51 with respect to the tangent TL1. A peak position is present in the flat surface part R2 in the distribution pf pressures applied to the nip part forming area R.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming device including the fixing device.

従来、トナー像を用紙上に形成し、熱と圧力により画像を用紙に定着させる定着装置において、省エネ性を向上させるために、ニップを構成するローラと熱源を備えた加熱ローラをエンドレスベルト内部に配置し、エンドレスベルトを張架するベルト定着方式が提案されている。 Conventionally, in a fixing device that forms a toner image on paper and fixes the image on the paper by heat and pressure, in order to improve energy saving, a roller that constitutes a nip and a heating roller equipped with a heat source are installed inside the endless belt. A belt fixing method has been proposed in which the endless belt is placed and stretched.

更なる省エネ性向上のため、特開2019−40144号公報(特許文献1)、特開2019−40013号公報(特許文献2)、特開2013−218225号公報(特許文献3)に開示されているように、ニップを構成するローラを固定のパッド部材(定着部材)に変更した定着方式が提案されている。 In order to further improve energy saving, it is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-40144 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-40013 (Patent Document 2), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-218225 (Patent Document 3). As described above, a fixing method has been proposed in which the rollers constituting the nip are changed to fixed pad members (fixing members).

特開2019−40144号公報JP-A-2019-40144 特開2019−40013号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-4003 特開2013−218225号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-218225

しかしながら、特許文献1に開示の定着装置においては、記録媒体の搬送方向において、パッド部材の上流側が平坦に形成され、パッド部材の下流側が曲面に形成されている。このため、パッド部材と加圧ローラーとによって形成されるニップ部の後半側(具体的にはニップ部の出口部近傍)において、パッドが加圧ローラーに対して凸となる部分が発生する。パッドにおいて加圧ローラーに対して凸となる部分では、摺動抵抗によるせん断力が働くことでトナーの微小な移動が発生することが懸念される。この場合には、下地の紙が露出することで白みがかった画像になることが起こり得る。すなわち、画像濃度が低下してしまう。 However, in the fixing device disclosed in Patent Document 1, the upstream side of the pad member is formed flat and the downstream side of the pad member is formed on a curved surface in the transport direction of the recording medium. Therefore, on the latter half side of the nip portion formed by the pad member and the pressure roller (specifically, in the vicinity of the outlet portion of the nip portion), a portion where the pad is convex with respect to the pressure roller is generated. In the portion of the pad that is convex with respect to the pressure roller, there is a concern that minute movement of toner may occur due to the action of shearing force due to sliding resistance. In this case, the underlying paper may be exposed, resulting in a whitish image. That is, the image density is reduced.

特許文献2に開示の定着装置においては、パッド部材において、加圧ローラーとニップ部を形成するニップ形成領域は、円弧状の湾曲面で構成されており、ニップ形成領域から下流側の領域は、搬送方向の下流側に向かうにつれて加圧ローラー側に傾斜する傾斜面で構成されている。当該傾斜面は、加圧ローラーには非接触の状態となっている。このような場合においては、ニップ部の後半側にピーク圧を設けることが困難となり、トナーの溶融性が悪くなることが起こり得る。 In the fixing device disclosed in Patent Document 2, in the pad member, the nip forming region forming the pressure roller and the nip portion is composed of an arcuate curved surface, and the region downstream from the nip forming region is It is composed of an inclined surface that inclines toward the pressure roller side toward the downstream side in the transport direction. The inclined surface is in a non-contact state with the pressure roller. In such a case, it becomes difficult to provide the peak pressure on the latter half side of the nip portion, and the meltability of the toner may deteriorate.

特許文献3に記載の定着装置においては、パッド部材の上流側および下流側のそれぞれを加圧ローラーに対して凹となる曲面で構成し、上流側におけるパッド部材の曲面の曲率が、下流側におけるパッド部材の曲面の曲率よりも大きくなっている。このような場合においては、ニップ部の前半側にピーク圧が存在し、トナーの溶融性が悪くなることが起こり得る。 In the fixing device described in Patent Document 3, each of the upstream side and the downstream side of the pad member is formed of a curved surface that is concave with respect to the pressure roller, and the curvature of the curved surface of the pad member on the upstream side is on the downstream side. It is larger than the curvature of the curved surface of the pad member. In such a case, a peak pressure exists on the first half side of the nip portion, and the meltability of the toner may deteriorate.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、画像濃度の低下を抑制しつつ、トナーの溶融効率を向上させることができる定着装置、および画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a fixing device and an image forming device capable of improving the melting efficiency of toner while suppressing a decrease in image density. Is to provide.

本発明に基づく定着装置は、無端ベルトと、上記無端ベルトの内側に配置された定着部材と、上記無端ベルトの外側において上記定着部材に対向して配置され、上記定着部材とともにニップ部を形成するローラーと、上記無端ベルトを加熱する加熱部材と、を備える。上記定着部材は、上記ニップ部を形成するニップ部形成領域において、上記無端ベルトの回転方向における上流側に設けられた曲面部と、上記回転方向の下流側に設けられ、上記曲面部に接続された平面部とを有する。上記曲面部は、上記ローラーに対して凹となるように円弧状に湾曲している。上記平面部は、上記曲面部に接続される接続位置に接する上記曲面部の接線上に位置するか、上記接線よりも上記ローラー側に傾斜するように設けられている。上記ニップ部形成領域に印加される圧力の分布において、ピーク位置が上記平面部に存在する。 The fixing device based on the present invention is arranged to face the fixing member on the outside of the endless belt, the fixing member arranged inside the endless belt, and the fixing member, and forms a nip portion together with the fixing member. A roller and a heating member for heating the endless belt are provided. The fixing member is provided on the curved surface portion provided on the upstream side in the rotation direction of the endless belt and on the downstream side in the rotation direction in the nip portion forming region forming the nip portion, and is connected to the curved surface portion. It has a flat surface portion. The curved surface portion is curved in an arc shape so as to be concave with respect to the roller. The flat surface portion is located on the tangent line of the curved surface portion in contact with the connection position connected to the curved surface portion, or is provided so as to be inclined toward the roller side with respect to the tangent line. In the distribution of pressure applied to the nip portion forming region, the peak position exists in the plane portion.

上記本発明に基づく定着装置にあっては、上記平面部は、上記接線上に位置するように設けられていることが好ましい。 In the fixing device based on the present invention, it is preferable that the flat surface portion is provided so as to be located on the tangent line.

上記本発明に基づく定着装置にあっては、上記曲面部の曲率半径は、上記ローラーの曲率半径よりも大きいことが好ましい。 In the fixing device based on the present invention, the radius of curvature of the curved surface portion is preferably larger than the radius of curvature of the roller.

上記本発明に基づく定着装置にあっては、上記ニップ部形成領域に印加される圧力の分布において、上記ピーク位置が上記接続位置に存在することが好ましい。 In the fixing device based on the present invention, it is preferable that the peak position exists at the connection position in the distribution of the pressure applied to the nip portion forming region.

上記本発明に基づく定着装置にあっては、上記接続位置は、上記ローラーを上記定着部材に圧接させる圧接方向に上記ローラーの中心から伸ばした仮想線よりも、上記無端ベルトの回転方向において下流側に位置することが好ましい。 In the fixing device based on the present invention, the connection position is on the downstream side in the rotation direction of the endless belt with respect to the virtual line extending from the center of the roller in the pressure contact direction in which the roller is pressed against the fixing member. It is preferably located at.

本発明に基づく画像形成装置は、上記定着装置を備える。 The image forming apparatus based on the present invention includes the fixing apparatus.

本発明によれば、画像濃度の低下を抑制しつつ、トナーの溶融効率を向上させることができる定着装置、および画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fixing device and an image forming device capable of improving the melting efficiency of toner while suppressing a decrease in image density.

実施の形態1に係る画像形成装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the image forming apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る定着装置の概略断面図である。It is the schematic sectional drawing of the fixing device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る定着装置において、加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which a pressure roller presses a pad member in the fixing device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る定着装置において、ニップ部形成領域に印加される圧力の分布を示す図である。It is a figure which shows the distribution of the pressure applied to the nip part formation region in the fixing device which concerns on Embodiment 1. FIG. 比較の形態に係る定着装置において、トナー像がニップ部を移動する第1状態を示す図である。It is a figure which shows the 1st state in which a toner image moves a nip part in the fixing device which concerns on a comparative form. 比較の形態に係る定着装置において、トナー像がニップ部を移動する第2状態を示す図である。It is a figure which shows the 2nd state in which a toner image moves a nip part in the fixing device which concerns on a comparative form. 比較の形態に係る定着装置において、トナー像がニップ部を移動する第3状態を示す図である。It is a figure which shows the 3rd state in which a toner image moves a nip part in the fixing device which concerns on a comparative form. 実施の形態2に係る定着装置において、加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which a pressure roller presses a pad member in the fixing device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る定着装置において、ニップ部形成領域に印加される圧力の分布を示す図である。It is a figure which shows the distribution of the pressure applied to the nip part formation region in the fixing device which concerns on Embodiment 2. 参考例1に係る定着装置において、ニップ部形成領域に印加される圧力の分布を示す図である。It is a figure which shows the distribution of the pressure applied to the nip part formation region in the fixing device which concerns on Reference Example 1. FIG. 参考例2に係る定着装置において、ニップ部形成領域に印加される圧力の分布を示す図である。It is a figure which shows the distribution of the pressure applied to the nip part formation region in the fixing device which concerns on Reference Example 2. FIG. 実施の形態3に係る定着装置において、加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which a pressure roller presses a pad member in the fixing device which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態3に係る定着装置において、ニップ部形成領域に印加される圧力の分布を示す図である。It is a figure which shows the distribution of the pressure applied to the nip part formation region in the fixing device which concerns on Embodiment 3. 実施の形態の効果を検証するために行なった第1検証実験の条件および結果を示す図である。It is a figure which shows the condition and result of the 1st verification experiment performed in order to verify the effect of embodiment. 実施の形態の効果を検証するために行なった第2検証実験の条件および結果を示す図である。It is a figure which shows the condition and result of the 2nd verification experiment performed in order to verify the effect of embodiment. 比較例1に係る定着装置において、加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which a pressure roller presses a pad member in the fixing device which concerns on Comparative Example 1. FIG. 比較例2に係る定着装置において、加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which a pressure roller presses a pad member in the fixing device which concerns on a comparative example 2. FIG. 比較例3に係る定着装置において、加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which a pressure roller presses a pad member in the fixing device which concerns on a comparative example 3. FIG. 比較例4に係る定着装置において、加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which a pressure roller presses a pad member in the fixing device which concerns on a comparative example 4. FIG. 変形例1に係る定着装置において、加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which a pressure roller presses a pad member in the fixing device which concerns on modification 1. FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiments shown below, the same or common parts are designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る画像形成装置を示す概略図である。図1を参照して、実施の形態1に係る画像形成装置100について説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic view showing an image forming apparatus according to the first embodiment. The image forming apparatus 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

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。 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 the color printer. For example, the image forming apparatus 100 may be a monochrome printer, a fax machine, or a monochrome printer, a color printer, and a multi-function peripheral (MFP).

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とを備える。 The image forming apparatus 100 includes an image forming unit 1Y, 1M, 1C, 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 provided.

筐体80は、画像形成装置100の外殻を規定する。筐体80は、内部に、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とを収容する。 The housing 80 defines the outer shell of the image forming apparatus 100. The housing 80 contains an image forming unit 1Y, 1M, 1C, 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, a timing roller 40, a fixing device 50, and a control device 101 are housed.

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とによって画像形成部が構成される。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。 By the image forming unit 1Y, 1M, 1C, 1K, the intermediate transfer belt 30, the primary transfer roller 31, the secondary transfer roller 33, the cassette 37, the driven roller 38, the drive roller 39, and the timing roller 40. An image forming unit is configured. This image forming unit forms a toner image on the paper S as a recording medium which is conveyed along the conveying 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 the toner supply from the toner bottle 15Y and forms a yellow (Y) toner image. The image forming unit 1M receives the toner supply from the toner bottle 15M and forms a toner image of magenta (M). The image forming unit 1C receives the toner supply from the toner bottle 15C and forms a toner image of cyan (C). The image forming unit 1K receives the toner supply 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とを備える。 The image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K are arranged along the intermediate transfer belt 30 in the order of rotation of the intermediate transfer belt 30, respectively. The image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K each include a photoconductor 10, a charging device 11, an exposure device 12, a developing device 13, and a cleaning device 17, respectively.

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 response to a control signal from the control device 101, and exposes the surface of the photoconductor 10 according to the input image pattern. As a result, an electrostatic latent image corresponding to the input image is formed on the photoconductor 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。 The developing device 13 applies a developing bias to the developing roller 14 while rotating the developing roller 14 to adhere toner to the surface of the developing roller 14. As a result, the toner is transferred from the developing roller 14 to the photoconductor 10, and the toner image corresponding to the electrostatic latent image is developed on the surface of the photoconductor 10.

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. By applying a transfer voltage having the opposite polarity to the toner image to the primary transfer roller 31, the toner image is transferred from the photoconductor 10 to the intermediate transfer belt 30. The yellow (Y) toner image, the magenta (M) toner image, the cyan (C) toner image, and the black (BK) toner image are superimposed in this order and transferred from the photoconductor 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 on the driven roller 38 and the 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 drive roller 39. As a result, the toner image on the intermediate transfer belt 30 is transferred 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 pressure-contacted with the photoconductor 10. The cleaning device 17 collects the toner remaining on the surface of the photoconductor 10 after the transfer of the toner image.

カセット37には、用紙Sがセットされる。用紙Sは、カセット37から1枚ずつ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。二次転写ローラー33は、ローラー形状を有し、回転可能に構成される。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上のトナー像が用紙Sに転写される。このように一次転写ローラー31、中間転写ベルト30,および二次転写ローラー33は、トナー像を感光体10から用紙Sに転写する転写部に相当する。 Paper S is set in the cassette 37. The paper S is fed from the cassette 37 one by one to the secondary transfer roller 33 along the transport path 41 by the timing roller 40. 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 paper 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 to the paper S. As described above, the primary transfer roller 31, the intermediate transfer belt 30, and the secondary transfer roller 33 correspond to the transfer unit that transfers the toner image from the photoconductor 10 to the paper S.

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 transfer timing of the paper S to the secondary transfer roller 33 is adjusted by the timing roller 40 according to the position of the toner image on the intermediate transfer belt 30. The timing roller 40 transfers the toner image on the intermediate transfer belt 30 to an appropriate position on the paper S.

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。このように、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 itself. As a result, the toner image is fixed on the paper S. In this way, the fixing device 50 fixes the toner image on the paper S transported along the transport path 41. The paper S on which the toner image is fixed is discharged to the tray 48.

なお、上述では、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。 Although the image forming apparatus 100 that employs the tandem method as the printing method has been described above, the printing method of the image forming apparatus 100 is not limited to the tandem method. The arrangement of each configuration in the image forming apparatus 100 can be appropriately changed according to the printing method adopted. As the printing method of the image forming apparatus 100, a rotary method or a direct transfer method may be adopted. In the case of the rotary system, the image forming apparatus 100 is composed of one photoconductor 10 and a plurality of developing apparatus 13 rotatably configured on the same axis. At the time of printing, the image forming apparatus 100 guides each developing apparatus 13 to the photoconductor 10 in order to develop a toner image of each color. In the case of the direct transfer method, the image forming apparatus 100 directly transfers the toner image formed on the photoconductor 10 to the paper S.

図2は、実施の形態に係る定着装置の概略断面図である。図2を参照して、定着装置50について説明する。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the fixing device according to the embodiment. The fixing device 50 will be described with reference to FIG.

定着装置50は、加圧ローラー51と、定着部材としてのパッド部材52と、加熱部材としての加熱ローラー53と、定着ベルト54と、固定部材55と、潤滑剤塗布部56と、保持部材57と、摺動部材58とを含む。 The fixing device 50 includes a pressure roller 51, a pad member 52 as a fixing member, a heating roller 53 as a heating member, a fixing belt 54, a fixing member 55, a lubricant application portion 56, and a holding member 57. , And a sliding member 58.

加圧ローラー51は、定着ベルト54の外側に配置されている。加圧ローラー51は、パッド部材52に対向する。加圧ローラー51は、パッド部材52との間に定着ベルト54を挟み込んでパッド部材52を加圧する。これにより、加圧ローラー51は、パッド部材52とともに、記録媒体が搬送されるニップ部Nを形成する。 The pressure roller 51 is arranged outside the fixing belt 54. The pressure roller 51 faces the pad member 52. The pressurizing roller 51 sandwiches the fixing belt 54 with the pad member 52 to pressurize the pad member 52. As a result, the pressure roller 51 and the pad member 52 form a nip portion N through which the recording medium is conveyed.

加圧ローラー51は、駆動源からのトルクによって回転する。加圧ローラー51の回転に伴って定着ベルト54が回転する。加圧ローラー51が回転することにより、定着ベルト54は、加圧ローラー51の回転方向と反対方向に回転する。 The pressure roller 51 is rotated by the torque from the drive source. The fixing belt 54 rotates as the pressure roller 51 rotates. As the pressure roller 51 rotates, the fixing belt 54 rotates in the direction opposite to the rotation direction of the pressure roller 51.

加圧ローラー51は、たとえば、芯金、弾性層、および離型層で構成されている。加圧ローラー51の外形は、任意であるが、20mm以上100mm以下であることが好ましい。 The pressure roller 51 is composed of, for example, a core metal, an elastic layer, and a release layer. The outer shape of the pressure roller 51 is arbitrary, but is preferably 20 mm or more and 100 mm or less.

芯金は、アルミまたは鉄等の金属によって構成されている。芯金は、パイプ形状を有していてもよく、この場合には、厚さが0.1mm以上10mm以下であることが好ましい。なお、芯金は、中実のもの、または断面形状が三ツ矢形状等の異型のものであってもよい。弾性層は、たとえばシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性の高い樹脂によって構成されている。弾性層の厚さは、1mm以上20mm以下であることが好ましい。離型層は、弾性層を覆うように設けられている。離型層は、フッ素チューブまたはフッ素系コーティング等の離型性を付与した構成が好ましい。離型層の厚さは、5μm以上100μm以下であることが好ましい。 The core metal is made of a metal such as aluminum or iron. The core metal may have a pipe shape, and in this case, the thickness is preferably 0.1 mm or more and 10 mm or less. The core metal may be a solid one or a deformed one having a cross-sectional shape such as a three-pointed arrow shape. The elastic layer is made of a highly heat-resistant resin such as silicone rubber or fluororubber. The thickness of the elastic layer is preferably 1 mm or more and 20 mm or less. The release layer is provided so as to cover the elastic layer. The release layer preferably has a structure in which a release property such as a fluorine tube or a fluorine-based coating is imparted. The thickness of the release layer is preferably 5 μm or more and 100 μm or less.

パッド部材52は、定着ベルト54の内側に配置されている。パッド部材52は、定着ベルト54を間に挟んで加圧ローラー51に対向するように配置されている。パッド部材52は、たとえば、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、鉄等の金属材料、またはセラミック等によって構成されている。パッド部材52は、シリコーンゴムまたはフッ素ゴム等から成る固定部材と、上記の材料による2部品によって構成されていてもよい。 The pad member 52 is arranged inside the fixing belt 54. The pad member 52 is arranged so as to face the pressure roller 51 with the fixing belt 54 in between. The pad member 52 is made of, for example, a heat-resistant resin such as polyphenylene sulfide, polyimide, or a liquid crystal polymer, a metal material such as iron, or ceramic. The pad member 52 may be composed of a fixing member made of silicone rubber, fluororubber, or the like, and two parts made of the above materials.

摺動部材58は、定着ベルト54とパッド部材52とに挟み込まれている。摺動部材58によって定着ベルト54とパッド部材52との摺動抵抗が減少する。これにより、定着ベルト54が安定して回転する。 The sliding member 58 is sandwiched between the fixing belt 54 and the pad member 52. The sliding member 58 reduces the sliding resistance between the fixing belt 54 and the pad member 52. As a result, the fixing belt 54 rotates stably.

摺動部材58としては、ガラスクロスを基材とし、摺動面をフッ素系樹脂で被覆したものが用いられる。具体的には、摺動部材58として、フッ素繊維の織物、フッ素樹脂シート、またはガラスコートなどが用いられる。 As the sliding member 58, a glass cloth is used as a base material and the sliding surface is coated with a fluororesin. Specifically, as the sliding member 58, a fluorofiber woven fabric, a fluororesin sheet, a glass coat, or the like is used.

なお、定着ベルト54と摺動部材58は摺動を続けることで摩耗が生じてしまう。このような場合は、摺動抵抗が増加し、定着ベルト54の回転不良が発生することが懸念される。このため、定着ベルト54と摺動部材58との間には、潤滑剤が供給される。これにより、定着ベルト54と摺動部材58の摩耗を抑制でき、耐久性を向上させることができる。潤滑剤は、耐熱性の高いシリコン系またはフッ素系の潤滑剤が好ましく、より特定的にはフッ素グリスが好ましい。粘度が高く、固形成分を含むグリスを用いることでニップ部Nに潤滑剤が残りやすくなる。このため、グリスを用いる場合には、オイルを用いる場合と比較して、より長期間、定着ベルト54と摺動部材58の摩耗を抑制できる。さらに、潤滑剤をニップ部Nに保持するために摺動部材58の表面は凹凸を有することが好ましい。凹凸の大きさは任意である。潤滑剤を維持する機能と凹凸に起因した画像ムラを抑制する観点から、摺動部材58の表面粗さRaは、1μm以上50μm以下であることが好ましい。 The fixing belt 54 and the sliding member 58 continue to slide, causing wear. In such a case, there is a concern that the sliding resistance will increase and the fixing belt 54 will not rotate properly. Therefore, a lubricant is supplied between the fixing belt 54 and the sliding member 58. As a result, wear of the fixing belt 54 and the sliding member 58 can be suppressed, and durability can be improved. As the lubricant, a silicon-based or fluorine-based lubricant having high heat resistance is preferable, and more specifically, fluorine grease is preferable. By using grease having a high viscosity and containing a solid component, the lubricant tends to remain in the nip portion N. Therefore, when grease is used, wear of the fixing belt 54 and the sliding member 58 can be suppressed for a longer period of time as compared with the case where oil is used. Further, it is preferable that the surface of the sliding member 58 has irregularities in order to hold the lubricant in the nip portion N. The size of the unevenness is arbitrary. From the viewpoint of maintaining the lubricant and suppressing image unevenness caused by unevenness, the surface roughness Ra of the sliding member 58 is preferably 1 μm or more and 50 μm or less.

加熱ローラー53は、定着ベルト54の内側に配置されている。加熱ローラー53は、内部に加熱源53aを有する。加熱源53aは、定着ベルト54を加熱する。加熱源53aは、たとえば、ハロゲンランプである。加熱源53aは、ハロゲンランプの他に、定着ベルト54を誘導加熱(IH)するもの、定着ベルト54を抵抗発熱体とし発熱させるものを利用してもよい。 The heating roller 53 is arranged inside the fixing belt 54. The heating roller 53 has a heating source 53a inside. The heating source 53a heats the fixing belt 54. The heating source 53a is, for example, a halogen lamp. As the heating source 53a, in addition to the halogen lamp, one that heats the fixing belt 54 by induction heating (IH) or one that uses the fixing belt 54 as a resistance heating element to generate heat may be used.

加熱ローラー53は、円筒形状を有し、アルミおよびステンレス鋼(SUS)等の金属から成る。加熱ローラー53の外形は任意であるが、10mm以上100mm以下が好ましい。また、加熱ローラー53の厚みは、0.1mm以上5.0mm以下であることが好ましい。 The heating roller 53 has a cylindrical shape and is made of a metal such as aluminum and stainless steel (SUS). The outer shape of the heating roller 53 is arbitrary, but is preferably 10 mm or more and 100 mm or less. The thickness of the heating roller 53 is preferably 0.1 mm or more and 5.0 mm or less.

加熱源53aにハロゲンランプを用いる場合、加熱ローラー53の内周面を黒色にすることが好ましい。異物等による外表面への傷を防止するため、加熱ローラー53の外周面にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等をコーティングしてもよい。 When a halogen lamp is used as the heating source 53a, it is preferable that the inner peripheral surface of the heating roller 53 is black. In order to prevent scratches on the outer surface due to foreign matter or the like, the outer peripheral surface of the heating roller 53 may be coated with polytetrafluoroethylene (PTFE) or the like.

定着ベルト54は、無端状に設けられている。定着ベルト54は、パッド部材52および加熱ローラー53に回転可能に張架されている。定着ベルト54は、基層と、弾性層と、離形層とを含む。 The fixing belt 54 is provided in an endless shape. The fixing belt 54 is rotatably stretched on the pad member 52 and the heating roller 53. The fixing belt 54 includes a base layer, an elastic layer, and a release layer.

定着ベルトの外径は任意であるが、10mm以上100mm以下が好ましい。基層は、ポリイミド、SUS、およびニッケル電鋳等によって構成されることが好ましい。基層の厚さは、5μm以上100μm以下が好ましい。弾性層は、シリコーンゴム、およびフッ素ゴム等の耐熱性の高い材料が好ましい。弾性層の厚みは、10μm以上300μm以下が好ましい。離型層は、フッ素樹脂およびフッ素系コーティング等の離型性を付与した構成が好ましい。離型層の厚みは、5μm以上100μm以下が好ましい。 The outer diameter of the fixing belt is arbitrary, but is preferably 10 mm or more and 100 mm or less. The base layer is preferably composed of polyimide, SUS, nickel electroformed or the like. The thickness of the base layer is preferably 5 μm or more and 100 μm or less. The elastic layer is preferably a material having high heat resistance such as silicone rubber and fluororubber. The thickness of the elastic layer is preferably 10 μm or more and 300 μm or less. The release layer is preferably configured to have releasability such as a fluororesin and a fluorine-based coating. The thickness of the release layer is preferably 5 μm or more and 100 μm or less.

固定部材55には、パッド部材52および保持部材57が固定される。固定部材55は、定着ベルト54の幅方向(紙面垂直方向)に沿って見た場合に、角張ったU字形状を有する。固定部材55は、U字形状の先端側が加熱ローラー53に向くように配置されている。固定部材55におけるU字形状の底部55a(固定部材55のうち加圧ローラー51に対向する部分)に、パッド部材52が固定されている。固定部材55において用紙Sの搬送方向(図2中矢印B方向)の下流側の部分55bに、保持部材57が固定されている。 The pad member 52 and the holding member 57 are fixed to the fixing member 55. The fixing member 55 has an angular U-shape when viewed along the width direction (vertical direction of the paper surface) of the fixing belt 54. The fixing member 55 is arranged so that the tip side of the U-shape faces the heating roller 53. The pad member 52 is fixed to the U-shaped bottom portion 55a of the fixing member 55 (the portion of the fixing member 55 facing the pressure roller 51). The holding member 57 is fixed to the portion 55b on the downstream side of the fixing member 55 in the transport direction of the paper S (direction of arrow B in FIG. 2).

潤滑剤塗布部56は、定着ベルト54の内周面に接触するように配置される。潤滑剤塗布部56は、定着ベルトの回転方向(図2中矢印C方向)においてパッド部材52の下流側かつ加熱ローラー53の上流側に配置されている。 The lubricant application portion 56 is arranged so as to come into contact with the inner peripheral surface of the fixing belt 54. The lubricant application portion 56 is arranged on the downstream side of the pad member 52 and on the upstream side of the heating roller 53 in the rotation direction of the fixing belt (direction of arrow C in FIG. 2).

定着ベルト54に供給された潤滑剤は、ニップ部Nの圧力によって長手方向の端部から押し出されて、量が減少する場合がある。潤滑剤塗布部56は、押し出された潤滑剤を捕集するとともに、潤滑剤を再塗布する。潤滑剤としては、上記と同様のものを採用することができる。 The amount of the lubricant supplied to the fixing belt 54 may be reduced by being pushed out from the end portion in the longitudinal direction by the pressure of the nip portion N. The lubricant application unit 56 collects the extruded lubricant and reapplies the lubricant. As the lubricant, the same one as described above can be adopted.

潤滑剤塗布部56としては、アラミド繊維およびフッ素繊維など耐熱性の高い繊維状の物、シリコンスポンジ等の耐熱性の高い多孔質状の物、ならびにフェルト部材等を採用することができる。 As the lubricant coating portion 56, a fibrous material having high heat resistance such as aramid fiber and fluorine fiber, a porous material having high heat resistance such as silicon sponge, a felt member and the like can be adopted.

なお、潤滑剤塗布部56は、上記のような部材に限定されず、硬質クロムメッキ層または、ニッケルメッキ液にフッ素樹脂を分散させ、同時に析出したメッキ層でもよい。 The lubricant coating portion 56 is not limited to the above-mentioned members, and may be a hard chrome plating layer or a plating layer in which a fluororesin is dispersed in a nickel plating solution and precipitated at the same time.

保持部材57には、ニップ部Nを通過し、加熱ローラー53に向かう定着ベルト54が巻き掛けられている。保持部材57は、定着ベルト54の回転を案内するとともに、潤滑剤塗布部56を保持する。保持部材57は、潤滑剤塗布部56を収容する収容凹部57aを有する。当該収容凹部57aは、定着ベルト54の回転方向において保持部材57の略中央に設けられている。収容凹部57a内で潤滑剤塗布部56を保持することにより、潤滑剤塗布部56を安定して定着ベルト54に接触させることができる。 A fixing belt 54 that passes through the nip portion N and faces the heating roller 53 is wound around the holding member 57. The holding member 57 guides the rotation of the fixing belt 54 and holds the lubricant application portion 56. The holding member 57 has an accommodating recess 57a for accommodating the lubricant application portion 56. The accommodating recess 57a is provided substantially in the center of the holding member 57 in the rotation direction of the fixing belt 54. By holding the lubricant coating portion 56 in the accommodating recess 57a, the lubricant coating portion 56 can be stably brought into contact with the fixing belt 54.

図3は、実施の形態1に係る定着装置において加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。なお、図3においては、便宜上摺動部材58を省略している。図3を参照して、パッド部材52の具体的な形状について説明する。 FIG. 3 is a diagram showing a state in which the pressure roller pressurizes the pad member in the fixing device according to the first embodiment. In FIG. 3, the sliding member 58 is omitted for convenience. A specific shape of the pad member 52 will be described with reference to FIG.

図3に示すように、パッド部材52は、ニップ部Nを形成するニップ部形成領域Rにおいて、無端ベルトの回転方向の上流側に設けられた曲面部R1と、当該回転方向における下流側に設けられた平面部R2とを有する。ニップ部形成領域Rは、曲面部R1と平面部R2とによって構成されている。 As shown in FIG. 3, the pad member 52 is provided on the curved surface portion R1 provided on the upstream side in the rotation direction of the endless belt and on the downstream side in the rotation direction in the nip portion forming region R forming the nip portion N. It has a flat surface portion R2. The nip portion forming region R is composed of a curved surface portion R1 and a flat surface portion R2.

曲面部R1は、加圧ローラー51の軸方向から見た場合に、加圧ローラー51に対して凹となる円弧状に湾曲する。曲面部R1における曲率半径は、パッド部材52を加圧していない状態における加圧ローラー51の外周面の曲率半径よりも大きくなっている。 The curved surface portion R1 is curved in an arc shape that is concave with respect to the pressure roller 51 when viewed from the axial direction of the pressure roller 51. The radius of curvature of the curved surface portion R1 is larger than the radius of curvature of the outer peripheral surface of the pressure roller 51 when the pad member 52 is not pressed.

一般的に、曲面部R1の曲率半径が、上述の加圧ローラー51の外周面の曲率半径よりも小さい場合には、ニップ幅を大きくすることができるが、加圧ローラー51への定着ベルト54の巻き掛け角度が大きくなる。このような場合には、ニップ部Nを通過する際に、ニップ部の入口部で記録媒体が大きく湾曲することになる。本実施の形態のように、曲面部R1における曲率半径を加圧ローラー51の外周面の曲率半径よりも大きくした場合には、記録媒体が大きく湾曲することを抑制することができる。 Generally, when the radius of curvature of the curved surface portion R1 is smaller than the radius of curvature of the outer peripheral surface of the pressure roller 51 described above, the nip width can be increased, but the fixing belt 54 to the pressure roller 51 The winding angle of is increased. In such a case, when passing through the nip portion N, the recording medium is greatly curved at the inlet portion of the nip portion. When the radius of curvature of the curved surface portion R1 is made larger than the radius of curvature of the outer peripheral surface of the pressure roller 51 as in the present embodiment, it is possible to prevent the recording medium from being greatly curved.

平面部R2は、接続位置P1において曲面部R1に接続されている。すなわち、平面部R2は、上記回転方向における上流側において曲面部R1に接続される上流端部を有する。平面部R2は、加圧ローラー51の軸方向から見た場合に、上記接続位置P1に接する曲面部R1の接線TL1上に位置するように設けられている。 The flat surface portion R2 is connected to the curved surface portion R1 at the connection position P1. That is, the flat surface portion R2 has an upstream end portion connected to the curved surface portion R1 on the upstream side in the rotation direction. The flat surface portion R2 is provided so as to be located on the tangent line TL1 of the curved surface portion R1 in contact with the connection position P1 when viewed from the axial direction of the pressure roller 51.

接続位置P1は、加圧ローラー51の軸方向から見た場合に、加圧ローラー51がパッド部材52に圧接する圧接方向(図中DR1方向)に、加圧ローラー51の中心O1から伸ばした仮想線VL1に対して、上記定着ベルト54の回転方向の上流側に位置する。 The connection position P1 is a virtual extension from the center O1 of the pressure roller 51 in the pressure contact direction (DR1 direction in the drawing) in which the pressure roller 51 presses against the pad member 52 when viewed from the axial direction of the pressure roller 51. It is located on the upstream side of the fixing belt 54 in the rotation direction with respect to the line VL1.

加圧ローラー51の軸方向から見た場合に、接続位置P1から平面部R2に対して垂直となる法線VL2は、上記仮想線VL1に対して平行であり、上記仮想線VL1に対してニップ部Nの入口側に位置する。 The normal VL2 perpendicular to the flat surface portion R2 from the connection position P1 when viewed from the axial direction of the pressurizing roller 51 is parallel to the virtual line VL1 and nips with respect to the virtual line VL1. It is located on the entrance side of part N.

図4は、実施の形態1に係る定着装置において、ニップ部形成領域に印加される圧力の分布を示す図である。図4を参照して、加圧ローラー51がパッド部材52に圧接する圧接状態において、ニップ部形成領域Rに印加される圧力の分布について説明する。 FIG. 4 is a diagram showing the distribution of pressure applied to the nip portion forming region in the fixing device according to the first embodiment. With reference to FIG. 4, the distribution of the pressure applied to the nip portion forming region R in the pressure contact state in which the pressure roller 51 is in pressure contact with the pad member 52 will be described.

なお、当該圧力分布は、たとえばパッド部材52と加圧ローラー51との間にセンサシート(ニッタ株式会社制)を搬送し、面圧分布測定システム(ニッタ株式会社制)を用いることで、測定することができる。 The pressure distribution is measured, for example, by transporting a sensor sheet (Nitta Corporation system) between the pad member 52 and the pressure roller 51 and using a surface pressure distribution measurement system (Nitta Corporation system). be able to.

図4に示すように、ニップ形成領域Rの圧力分布は、ニップ部の上流側(入口部)から下流側(出口部)に向かうにつれて、一旦圧力が増加していき、圧力がピークに達した後、圧力が低下していく。このような圧力分布において、圧力のピーク位置は、平面部R2に存在する。また、曲面部R1での圧力の増加率は、平面部R2の圧力の増加率よりも小さくなっている。 As shown in FIG. 4, in the pressure distribution of the nip forming region R, the pressure once increased from the upstream side (inlet portion) to the downstream side (outlet portion) of the nip portion, and the pressure reached its peak. After that, the pressure decreases. In such a pressure distribution, the pressure peak position exists in the flat surface portion R2. Further, the rate of increase in pressure at the curved surface portion R1 is smaller than the rate of increase in pressure at the flat surface portion R2.

上記のように、実施の形態1に係る定着装置においては、加圧ローラー51に対して凹となる曲面部R1と平面部R2とによってニップ部形成領域Rを構成することにより、ニップ部Nの入口側において、圧力が急激に増加することを抑制することができる。これにより、ニップ部Nの入口側において、記録媒体にしわが発生することを抑制することができる。 As described above, in the fixing device according to the first embodiment, the nip portion N is formed by forming the nip portion forming region R by the curved surface portion R1 and the flat surface portion R2 which are concave with respect to the pressure roller 51. It is possible to suppress a sudden increase in pressure on the inlet side. As a result, it is possible to suppress the occurrence of wrinkles on the recording medium on the inlet side of the nip portion N.

図5から図7は、比較の形態に係る定着装置において、トナー像がニップ部を移動する第1状態から第3状態を示す図である。図5から図7を参照して、ニップ部形成領域Rにおいて、加圧ローラー51に対して凸となる部分が形成されている場合のトナー像の定着について説明する。 5 to 7 are views showing the first to third states in which the toner image moves the nip portion in the fixing device according to the comparative mode. With reference to FIGS. 5 to 7, fixing of the toner image when a portion convex with respect to the pressure roller 51 is formed in the nip portion forming region R will be described.

図5から図7に示すように、比較の形態に係る定着装置においては、トナーの溶融性を向上させることを目的として、ニップ部形成領域Rの下流側において、加圧ローラー51に対して凸となる凸部52aが形成されている。これにより、ニップ部の下流側でニップ圧が最大にすることができる。 As shown in FIGS. 5 to 7, in the fixing device according to the comparative form, in the downstream side of the nip portion forming region R for the purpose of improving the meltability of the toner, it is convex with respect to the pressure roller 51. The convex portion 52a is formed. As a result, the nip pressure can be maximized on the downstream side of the nip portion.

図5は、トナー像Tがニップ部Nを通過する第1状態、具体的には、トナー像Tが凸部52aを通過する直前の状態を示している。なお、トナー像Tが形成されている用紙Sは、凹凸紙である。用紙Sは、凹部Saを有する。 FIG. 5 shows a first state in which the toner image T passes through the nip portion N, specifically, a state immediately before the toner image T passes through the convex portion 52a. The paper S on which the toner image T is formed is uneven paper. The paper S has a recess Sa.

ここで、凸部52aは、凹凸紙の凹部Saよりも相当程度大きいものである。このため、凹凸紙の凹凸形状に追従することが困難である。このため、図6に示す第2状態すなわち、凹部Saが凸部52aに対向する状態においては、凹部Saと凸部52aとの間に存在するトナー像Tの一部が、溶融不足となる。また、定着ベルト54は回転しているため、定着ベルト54とパッド部材52との摺動抵抗によってせん断力が、溶融不足のトナー像Tに作用する。当該せん断力は、凸部52aにおいて大きく作用する。 Here, the convex portion 52a is considerably larger than the concave portion Sa of the concavo-convex paper. Therefore, it is difficult to follow the uneven shape of the uneven paper. Therefore, in the second state shown in FIG. 6, that is, in the state where the concave portion Sa faces the convex portion 52a, a part of the toner image T existing between the concave portion Sa and the convex portion 52a becomes insufficiently melted. Further, since the fixing belt 54 is rotating, a shearing force acts on the toner image T which is insufficiently melted due to the sliding resistance between the fixing belt 54 and the pad member 52. The shearing force acts largely on the convex portion 52a.

図7に示すように、第3状態、すなわち用紙Sの凹部Saが凸部52aを通過する状態においては、上記せん断力によって、溶融不足のトナー像が、搬送方向の上流側に微小に移動する。この結果、下地の記録媒体が局所的に露出することで画像濃度が低下してしまう。 As shown in FIG. 7, in the third state, that is, in the state where the concave portion Sa of the paper S passes through the convex portion 52a, the insufficiently melted toner image moves minutely to the upstream side in the transport direction due to the shearing force. .. As a result, the underlying recording medium is locally exposed, resulting in a decrease in image density.

再び図3を参照して、実施の形態1に係る定着装置50においては、上記のように、加圧ローラー51に対して凹となる曲面部R1と平面部R2とによってニップ部形成領域Rを構成することにより、ニップ部形成領域Rにおいて、加圧ローラー51に対して凸となる部分が形成されなくなる。このため、トナー像Tがニップ部Nを通過する際に、定着ベルト54とパッド部材52との摺動抵抗によって当該トナー像Tに作用するせん断力を抑制できる。この結果、トナー像Tが搬送方向の上流側に移動することを抑制でき、画像濃度の低下を抑制することができる。 With reference to FIG. 3 again, in the fixing device 50 according to the first embodiment, as described above, the nip portion forming region R is formed by the curved surface portion R1 and the flat surface portion R2 which are concave with respect to the pressure roller 51. By configuring the structure, a portion that is convex with respect to the pressure roller 51 is not formed in the nip portion forming region R. Therefore, when the toner image T passes through the nip portion N, the shearing force acting on the toner image T can be suppressed by the sliding resistance between the fixing belt 54 and the pad member 52. As a result, it is possible to suppress the movement of the toner image T to the upstream side in the transport direction, and it is possible to suppress a decrease in image density.

さらに、図4に示すように、ニップ形成領域Rでの圧力分布において、平面部R2側、すなわちニップ部Nの下流側においてピーク圧が存在することにより、トナーの溶融性を向上させることができる。 Further, as shown in FIG. 4, in the pressure distribution in the nip forming region R, the meltability of the toner can be improved by the presence of the peak pressure on the flat surface portion R2 side, that is, on the downstream side of the nip portion N. ..

以上のように、実施の形態1に係る定着装置50およびこれを備えた画像形成装置100においては、画像濃度の低下を抑制しつつ、トナーの溶融効率を向上させることができる。 As described above, in the fixing device 50 according to the first embodiment and the image forming apparatus 100 provided with the fixing device 50, it is possible to improve the melting efficiency of the toner while suppressing the decrease in the image density.

(実施の形態2)
図8は、実施の形態2に係る定着装置において、加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。図8を参照して、実施の形態2に係る定着装置50Aについて説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a diagram showing a state in which the pressure roller pressurizes the pad member in the fixing device according to the second embodiment. The fixing device 50A according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

図8に示すように、実施の形態2に係る定着装置50Aは、実施の形態1に係る定着装置50と比較した場合に、平面部R2が曲面部R1に接続される接続位置P1が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。 As shown in FIG. 8, the fixing device 50A according to the second embodiment has a different connection position P1 in which the flat surface portion R2 is connected to the curved surface portion R1 when compared with the fixing device 50 according to the first embodiment. .. Other configurations are almost the same.

実施の形態2においては、接続位置P1は、加圧ローラー51の軸方向から見た場合に、加圧ローラー51がパッド部材52に圧接する圧接方向(図中DR1方向)に加圧ローラー51の中心O1から伸ばした仮想線VL1上に位置する。また、加圧ローラー51の軸方向から見た場合に、接続位置P1から平面部R2に対して垂直となる法線VL2は、上記仮想線VL1に重なる。 In the second embodiment, the connection position P1 is the pressure roller 51 in the pressure contact direction (DR1 direction in the drawing) in which the pressure roller 51 presses against the pad member 52 when viewed from the axial direction of the pressure roller 51. It is located on the virtual line VL1 extending from the center O1. Further, the normal line VL2 perpendicular to the flat surface portion R2 from the connection position P1 when viewed from the axial direction of the pressure roller 51 overlaps with the virtual line VL1.

図9は、実施の形態2に係る定着装置において、ニップ部形成領域に印加される圧力の分布を示す図である。図9を参照して、上記圧接状態において、ニップ部形成領域R2に印加される圧力の分布について説明する。 FIG. 9 is a diagram showing the distribution of pressure applied to the nip portion forming region in the fixing device according to the second embodiment. With reference to FIG. 9, the distribution of the pressure applied to the nip portion forming region R2 in the pressure contact state will be described.

図9に示すように、ニップ部形成領域に印加される圧力分布は、ニップ部の上流側(入口部)から下流側(出口部)に向かうにつれて、一旦圧力が増加していき、圧力がピークに達した後、圧力が低下していく。このような圧力分布において、圧力のピーク位置は、平面部R2における上流端部、すなわち、接続位置P1に存在している。 As shown in FIG. 9, the pressure distribution applied to the nip portion forming region increases once from the upstream side (inlet portion) to the downstream side (outlet portion) of the nip portion, and the pressure peaks. After reaching, the pressure decreases. In such a pressure distribution, the pressure peak position exists at the upstream end portion of the flat surface portion R2, that is, at the connection position P1.

このように構成される場合においても、ニップ部形成領域Rの上流側が、加圧ローラー51に対して凹となる円弧状の曲面部R1で構成され、ニップ部形成領域Rの下流側が平面部R2で構成されている。さらに、平面部R2は、接続位置P1に接する曲面部R1の接線TL1上に位置し、ニップ部形成領域Rに印加される圧力の分布において、ピーク位置が平面部R2に存在する。このため、実施の形態2に係る定着装置50Aにあっては、実施の形態1とほぼ同様の効果が得られる。 Even in this case, the upstream side of the nip portion forming region R is formed by the arcuate curved surface portion R1 which is concave with respect to the pressure roller 51, and the downstream side of the nip portion forming region R is the flat surface portion R2. It is composed of. Further, the flat surface portion R2 is located on the tangent line TL1 of the curved surface portion R1 in contact with the connection position P1, and the peak position exists in the flat surface portion R2 in the distribution of the pressure applied to the nip portion forming region R. Therefore, in the fixing device 50A according to the second embodiment, substantially the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

図10は、参考例1に係る定着装置において、ニップ部形成領域に印加される圧力の分布を示す図である。図10を参照して、参考例1に係る定着装置について説明する。 FIG. 10 is a diagram showing the distribution of pressure applied to the nip portion forming region in the fixing device according to Reference Example 1. The fixing device according to Reference Example 1 will be described with reference to FIG.

参考例1に係る定着装置は、実施の形態1に係る定着装置50と比較して、接続位置P1の位置が異なる点で相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。参考例1に係る定着装置においては、接続位置P1が実施の形態1に係る定着装置50と比較して、接続位置P1が、ニップ部Nの上流側にずれている。 The fixing device according to Reference Example 1 is different from the fixing device 50 according to the first embodiment in that the position of the connection position P1 is different. Other configurations are almost the same. In the fixing device according to Reference Example 1, the connection position P1 is shifted to the upstream side of the nip portion N as compared with the fixing device 50 according to the first embodiment.

図10に示すように、接続位置P1がニップ部の上流側にずれることにより、曲面部R1から平面部R2に圧力が変化する遷移点の位置もニップ部の上流側にずれる。 As shown in FIG. 10, when the connection position P1 shifts to the upstream side of the nip portion, the position of the transition point where the pressure changes from the curved surface portion R1 to the flat surface portion R2 also shifts to the upstream side of the nip portion.

図11は、参考例2に係る定着装置において、ニップ部形成領域に印加される圧力の分布を示す図である。図11を参照して、参考例2に係る定着装置について説明する。 FIG. 11 is a diagram showing the distribution of pressure applied to the nip portion forming region in the fixing device according to Reference Example 2. The fixing device according to Reference Example 2 will be described with reference to FIG.

参考例2に係る定着装置は、実施の形態1に係る定着装置50と比較して、接続位置P1の位置が異なる点で相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。参考例2に係る定着装置においては、接続位置P1が実施の形態1に係る定着装置50と比較して、接続位置P1が、ニップ部Nの下流側にずれている。 The fixing device according to Reference Example 2 is different from the fixing device 50 according to the first embodiment in that the position of the connection position P1 is different. Other configurations are almost the same. In the fixing device according to Reference Example 2, the connection position P1 is shifted to the downstream side of the nip portion N as compared with the fixing device 50 according to the first embodiment.

図11に示すように、接続位置P1がニップ部の下流側にずれることにより、曲面部R1から平面部R2に圧力が変化する遷移点の位置もニップ部の下流側にずれる。 As shown in FIG. 11, when the connection position P1 shifts to the downstream side of the nip portion, the position of the transition point where the pressure changes from the curved surface portion R1 to the flat surface portion R2 also shifts to the downstream side of the nip portion.

このため、実施の形態1に係る定着装置50においては、参考例1および参考例2のように、設置誤差により接続位置P1の位置ずれが起こった場合に、ニップ部形成領域Rに印加される圧力分布が大きく変動し得る。 Therefore, in the fixing device 50 according to the first embodiment, when the connection position P1 is displaced due to an installation error as in Reference Example 1 and Reference Example 2, the fixing device 50 is applied to the nip portion forming region R. The pressure distribution can fluctuate significantly.

一方で、実施の形態2に係るニップ部の圧力分布においては、上述のように、圧力ピークに至るまで、略一定に圧力が増加する。このため、実施の形態2に係る定着装置50Aにあっては、ニップ部の圧力分布において圧力の変動を抑制することができる。また、接続位置P1の設置誤差の変動によるニップ幅の変動も抑制することができる。 On the other hand, in the pressure distribution of the nip portion according to the second embodiment, as described above, the pressure increases substantially constantly until the pressure peak is reached. Therefore, in the fixing device 50A according to the second embodiment, it is possible to suppress the fluctuation of the pressure in the pressure distribution of the nip portion. Further, the fluctuation of the nip width due to the fluctuation of the installation error of the connection position P1 can be suppressed.

(実施の形態3)
図12は、実施の形態3に係る定着装置において、加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。図12を参照して、実施の形態3に係る定着装置50Bについて説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 12 is a diagram showing a state in which the pressure roller pressurizes the pad member in the fixing device according to the third embodiment. The fixing device 50B according to the third embodiment will be described with reference to FIG.

図12に示すように、実施の形態3に係る定着装置50Bは、実施の形態1に係る定着装置50と比較した場合に、平面部R2が曲面部R1に接続される接続位置P1が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。 As shown in FIG. 12, the fixing device 50B according to the third embodiment has a different connection position P1 in which the flat surface portion R2 is connected to the curved surface portion R1 when compared with the fixing device 50 according to the first embodiment. .. Other configurations are almost the same.

実施の形態3においては、接続位置P1は、加圧ローラー51の軸方向から見た場合に、加圧ローラー51がパッド部材52に圧接する圧接方向(図中DR1方向)に加圧ローラー51の中心O1から伸ばした仮想線VL1よりも、定着ベルト54の回転方向において下流側(ニップ部Nの下流側)に位置する。また、加圧ローラー51の軸方向から見た場合に、接続位置P1から平面部R2に対して垂直となる法線VL2は、加圧ローラー51の中心O1を通過する。 In the third embodiment, the connection position P1 is the pressure roller 51 in the pressure contact direction (DR1 direction in the drawing) in which the pressure roller 51 presses against the pad member 52 when viewed from the axial direction of the pressure roller 51. It is located on the downstream side (downstream side of the nip portion N) in the rotation direction of the fixing belt 54 with respect to the virtual line VL1 extending from the center O1. Further, the normal VL2 perpendicular to the flat surface portion R2 from the connection position P1 when viewed from the axial direction of the pressure roller 51 passes through the center O1 of the pressure roller 51.

図13は、実施の形態3に係る定着装置において、ニップ部形成領域に印加される圧力の分布を示す図である。図13を参照して、上記圧接状態において、ニップ部形成領域Rに印加される圧力の分布について説明する。 FIG. 13 is a diagram showing the distribution of pressure applied to the nip portion forming region in the fixing device according to the third embodiment. With reference to FIG. 13, the distribution of the pressure applied to the nip portion forming region R in the pressure contact state will be described.

図13に示すように、ニップ部形成領域Rの圧力分布は、ニップ部の上流側(入口部)から下流側(出口部)に向かうにつれて、一旦圧力が増加していき、圧力がピークに達した後、圧力が低下していく。このような圧力分布において、圧力のピーク位置は、平面部R2における上流端部、すなわち、接続位置P1に存在している。 As shown in FIG. 13, the pressure distribution of the nip portion forming region R increases once from the upstream side (inlet portion) to the downstream side (outlet portion) of the nip portion, and the pressure reaches its peak. After that, the pressure decreases. In such a pressure distribution, the pressure peak position exists at the upstream end portion of the flat surface portion R2, that is, at the connection position P1.

このように構成される場合においても、ニップ部形成領域Rの上流側が、加圧ローラー51に対して凹となる円弧状の曲面部R1で構成され、ニップ部形成領域Rの下流側が平面部R2で構成されている。さらに、平面部R2は、接続位置P1に接する曲面部R1の接線TL1上に位置し、ニップ部形成領域Rに印加される圧力の分布において、ピーク位置が平面部R2に存在する。このため、実施の形態3に係る定着装置50Bにあっては、実施の形態1とほぼ同様の効果が得られる。 Even in this case, the upstream side of the nip portion forming region R is formed by the arcuate curved surface portion R1 which is concave with respect to the pressure roller 51, and the downstream side of the nip portion forming region R is the flat surface portion R2. It is composed of. Further, the flat surface portion R2 is located on the tangent line TL1 of the curved surface portion R1 in contact with the connection position P1, and the peak position exists in the flat surface portion R2 in the distribution of the pressure applied to the nip portion forming region R. Therefore, in the fixing device 50B according to the third embodiment, substantially the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

さらに、実施の形態3に係る上記圧力分布においては、圧力ピークに至るまで、略一定に圧力が増加する。このため、実施の形態3に係る定着装置50Bにあっては、ニップ部の圧力分布において圧力の変動を抑制することができる。また、接続位置P1の設置誤差の変動によるニップ幅の変動も抑制することができる。 Further, in the pressure distribution according to the third embodiment, the pressure increases substantially constant until the pressure peak is reached. Therefore, in the fixing device 50B according to the third embodiment, it is possible to suppress the fluctuation of the pressure in the pressure distribution of the nip portion. Further, the fluctuation of the nip width due to the fluctuation of the installation error of the connection position P1 can be suppressed.

また、上述のように、接続位置P1が、加圧ローラー51の軸方向から見た場合に、上記仮想線VL1よりも、定着ベルト54の回転方向において下流側(ニップ部Nの下流側)に位置する。すなわち、実施の形態3においては、上記仮想線VL1が、パッド部材52の重心付近を通過する。このため、接続位置P1が、仮想線VL1よりも上流側、あるいは仮想線VL1上に位置する場合と比較して、パッド部材52を回転させるように作用する力を抑制することができる。これにより、組立性を考慮して、部品間に緩みを設けた場合であっても、パッド部材52が回転することを抑制できる。この結果、上記のような圧力分布を得られやすくなる。 Further, as described above, the connection position P1 is on the downstream side (downstream side of the nip portion N) in the rotation direction of the fixing belt 54 with respect to the virtual line VL1 when viewed from the axial direction of the pressure roller 51. To position. That is, in the third embodiment, the virtual line VL1 passes near the center of gravity of the pad member 52. Therefore, as compared with the case where the connection position P1 is located on the upstream side of the virtual line VL1 or on the virtual line VL1, the force acting to rotate the pad member 52 can be suppressed. As a result, in consideration of assembling property, it is possible to suppress the rotation of the pad member 52 even when looseness is provided between the parts. As a result, it becomes easy to obtain the above pressure distribution.

(検証実験)
図14は、実施の形態の効果を検証するために行なった第1検証実験の条件および結果を示す図である。図15は、実施の形態の効果を検証するために行なった第2検証実験の条件および結果を示す図である。図16から図19は、比較例1から比較例4に係る各定着装置において、加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。図14から図19を参照して、検証実験について説明する。
(Verification experiment)
FIG. 14 is a diagram showing the conditions and results of the first verification experiment performed to verify the effect of the embodiment. FIG. 15 is a diagram showing the conditions and results of the second verification experiment performed to verify the effect of the embodiment. 16 to 19 are views showing a state in which the pressure roller pressurizes the pad member in each of the fixing devices according to Comparative Examples 1 to 4. The verification experiment will be described with reference to FIGS. 14 to 19.

図14に示すように、第1検証実験においては、比較例1、比較例2、および実施例1に係る定着装置を用いて、紙しわの評価、ニップ幅の測定、および圧力ピークの位置の確認を行なった。 As shown in FIG. 14, in the first verification experiment, the fixing device according to Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Example 1 was used to evaluate paper wrinkles, measure the nip width, and position the pressure peak. Confirmed.

紙しわの評価は、記録媒体である用紙をニップ部に通過させて、用紙に対して品質不良となる紙しわが発生するか否かを確認した。ニップ幅の測定は、ニップ部を測定用フィルム(たとえばOHP(Over Head Projector))が通過するタイミングで、当該フィルムの搬送を停止し、フィルムの一部を熱変形させた。続いて、当該フィルムをニップ部を通過させ、変形した部分の長さを測定した。圧力ピークの位置を確認するにあたり、パッド部材52と加圧ローラー51との間にセンサシート(ニッタ株式会社制)を搬送し、面圧分布測定システム(ニッタ株式会社制)を用いて、圧力分布を測定した。当該圧力分布において、圧力がピークとなる位置を確認した。なお、ニップ幅が大きく、圧力ピークがニップ部Nの下流側に位置する方が、トナーの溶融効率は向上する。 In the evaluation of paper wrinkles, the paper, which is a recording medium, was passed through the nip portion, and it was confirmed whether or not paper wrinkles of poor quality were generated on the paper. In the measurement of the nip width, the transfer of the film was stopped at the timing when the measuring film (for example, OHP (Over Head Projector)) passed through the nip portion, and a part of the film was thermally deformed. Subsequently, the film was passed through the nip portion, and the length of the deformed portion was measured. In confirming the position of the pressure peak, a sensor sheet (Nitta Corporation system) is conveyed between the pad member 52 and the pressure roller 51, and the pressure distribution is distributed using the surface pressure distribution measurement system (Nitta Corporation system). Was measured. In the pressure distribution, the position where the pressure peaked was confirmed. The toner melting efficiency is improved when the nip width is large and the pressure peak is located on the downstream side of the nip portion N.

実施例1に係る定着装置は、実施の形態1に係る定着装置50と同じ構成を有するものである。比較例1および比較例2に係る定着装置50X1、50X2は、実施の形態1に係る定着装置50と比較した場合に、パッド部材52におけるニップ部形成領域Rの形状が相違する。 The fixing device according to the first embodiment has the same configuration as the fixing device 50 according to the first embodiment. The fixing devices 50X1 and 50X2 according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 differ in the shape of the nip portion forming region R in the pad member 52 when compared with the fixing device 50 according to the first embodiment.

図14および図16に示すように、比較例1に係るパッド部材52においては、ニップ部形成領域Rの上流側が、加圧ローラー51に対して凸となる凸部で構成されており、ニップ部形成領域Rの下流側が、平面部で構成されている。 As shown in FIGS. 14 and 16, in the pad member 52 according to Comparative Example 1, the upstream side of the nip portion forming region R is composed of a convex portion that is convex with respect to the pressure roller 51, and the nip portion. The downstream side of the formation region R is composed of a flat surface portion.

図14および17に示すように、比較例2に係るパッド部材52においては、ニップ部形成領域Rの上流側が、平面部で構成されており、ニップ部形成領域Rの下流側も、平面部で構成されている。 As shown in FIGS. 14 and 17, in the pad member 52 according to Comparative Example 2, the upstream side of the nip portion forming region R is composed of a flat surface portion, and the downstream side of the nip portion forming region R is also a flat surface portion. It is configured.

再び図14に示すように、比較例1においては、ニップ部形成領域Rの上流側が、凸部で構成されることにより、ニップ部の上流側において凸部近傍で圧力が急激に高くなる。このため、ニップ部に用紙がスムーズに進入することが困難となり、品質不良となる紙しわが発生した。これにより、紙しわの評価は、不可とした。また、ニップ幅は、9.8mmとなり、上記圧力分布におけるピーク位置は、ニップ部形成領域Rの上流側に存在した。このため、比較例1では、ニップ部Nでのトナーの溶融効率は悪かった。 As shown in FIG. 14 again, in Comparative Example 1, since the upstream side of the nip portion forming region R is composed of the convex portion, the pressure sharply increases in the vicinity of the convex portion on the upstream side of the nip portion. For this reason, it becomes difficult for the paper to smoothly enter the nip portion, and paper wrinkles resulting in poor quality occur. As a result, the evaluation of paper wrinkles was made impossible. The nip width was 9.8 mm, and the peak position in the pressure distribution was on the upstream side of the nip portion forming region R. Therefore, in Comparative Example 1, the melting efficiency of the toner at the nip portion N was poor.

比較例2においては、ニップ部形成領域Rの上流側は、平面部で構成されているものの、ニップ部の上流側において圧力が依然として高い。このため、ニップ部に用紙がスムーズに進入することが困難となり、品質不良となる紙しわが発生した。これにより、紙しわの評価は、不可とした。また、ニップ幅は、11.1mmとなり、上記圧力分布におけるピーク位置は、ニップ部形成領域Rの中央側に存在した。このため、ニップ部Nでのトナー溶融効率は不十分であった。 In Comparative Example 2, although the upstream side of the nip portion forming region R is composed of a flat surface portion, the pressure is still high on the upstream side of the nip portion. For this reason, it becomes difficult for the paper to smoothly enter the nip portion, and paper wrinkles resulting in poor quality occur. As a result, the evaluation of paper wrinkles was made impossible. The nip width was 11.1 mm, and the peak position in the pressure distribution was on the center side of the nip portion forming region R. Therefore, the toner melting efficiency at the nip portion N was insufficient.

実施例1においては、ニップ部形成領域Rの上流側は、加圧ローラー51に対して凹となる曲面部で構成されることにより、ニップ部Nの上流側で圧力の増加を抑制することができる。このため、ニップ部Nに用紙がスムーズに進入することができ、品質不良となる紙しわは発生しなかった。さらに、ニップ幅は、16.7mmとなり、上記圧力分布におけるピーク位置は、ニップ部形成領域の下流側に存在した。このため、ニップ部Nでのトナー溶融効率が向上した。 In the first embodiment, the upstream side of the nip portion forming region R is formed of a curved surface portion that is concave with respect to the pressure roller 51, so that the increase in pressure can be suppressed on the upstream side of the nip portion N. can. Therefore, the paper could smoothly enter the nip portion N, and no paper wrinkles resulting in poor quality occurred. Further, the nip width was 16.7 mm, and the peak position in the pressure distribution was on the downstream side of the nip portion forming region. Therefore, the toner melting efficiency at the nip portion N is improved.

図15に示すように、第2検証実験においては、比較例3、実施例1、および比較例4に係る定着装置を用いて、画像濃度の評価、および圧力ピークの位置の確認を行なった。 As shown in FIG. 15, in the second verification experiment, the image density was evaluated and the position of the pressure peak was confirmed by using the fixing devices according to Comparative Example 3, Example 1, and Comparative Example 4.

画像濃度の評価としては、画像定着後の記録媒体を観察し、下地の記録媒体が局所的に露出している部分が存在するか否かを確認した。このように記録媒体が露出する部分が存在する場合には、画像濃度が低下する。なお、記録媒体の露出は、定着装置によるトナー像の定着中に、溶融不足によるトナー像が搬送方向の上流側に微小に移動することで発生する。 As an evaluation of the image density, the recording medium after the image was fixed was observed, and it was confirmed whether or not there was a portion where the underlying recording medium was locally exposed. When there is a portion where the recording medium is exposed in this way, the image density decreases. The exposure of the recording medium occurs when the toner image due to insufficient melting moves minutely to the upstream side in the transport direction during the fixing of the toner image by the fixing device.

実施例1に係る定着装置は、実施の形態1に係る定着装置50と同じ構成を有するものである。比較例3および比較例4に係る定着装置50X3、50X4は、実施の形態1に係る定着装置50と比較した場合に、パッド部材52におけるニップ部形成領域Rの形状が相違する。 The fixing device according to the first embodiment has the same configuration as the fixing device 50 according to the first embodiment. The fixing devices 50X3 and 50X4 according to Comparative Example 3 and Comparative Example 4 are different in the shape of the nip portion forming region R in the pad member 52 when compared with the fixing device 50 according to the first embodiment.

図15および図18に示すように、比較例3に係るパッド部材52においては、ニップ部形成領域Rの上流側が、加圧ローラー51に対して凹となる凹部で構成されており、ニップ部形成領域Rの下流側が、加圧ローラー51に対して凸となる凸部で構成されている。 As shown in FIGS. 15 and 18, in the pad member 52 according to Comparative Example 3, the upstream side of the nip portion forming region R is formed of a concave portion that is concave with respect to the pressure roller 51, and the nip portion is formed. The downstream side of the region R is composed of a convex portion that is convex with respect to the pressure roller 51.

図15および図19に示すように、比較例4に係るパッド部材52においては、ニップ部形成領域Rの上流側が、加圧ローラー51に対して凹となる凹部で構成されており、ニップ部形成領域Rの下流側が、加圧ローラー51に対して凸となる凸部で構成されている。 As shown in FIGS. 15 and 19, in the pad member 52 according to Comparative Example 4, the upstream side of the nip portion forming region R is formed of a concave portion that is concave with respect to the pressure roller 51, and the nip portion is formed. The downstream side of the region R is composed of a convex portion that is convex with respect to the pressure roller 51.

再び図15に示すように、比較例3においては、ニップ部形成領域Rの上流側が、凹部で構成され、下流側が凸部で構成されることにより、上記圧力分布におけるピーク位置は、ニップ部形成領域Rの下流側に存在した。一方で、ニップ部形成領域Rの下流側が凸部で構成されることにより、記録媒体の露出部が確認され、画像濃度が低下していた。このため、画像濃度は、不良と評価された。 As shown in FIG. 15 again, in Comparative Example 3, the upstream side of the nip portion forming region R is formed of a concave portion and the downstream side is formed of a convex portion, so that the peak position in the pressure distribution is formed of the nip portion. It was on the downstream side of region R. On the other hand, since the downstream side of the nip portion forming region R is composed of the convex portion, the exposed portion of the recording medium is confirmed, and the image density is lowered. Therefore, the image density was evaluated as poor.

比較例3においては、ニップ部形成領域Rの下流側に形成された凸部が、記録媒体の凹凸に追従しにくため、トナー像が部分的に溶融不足となる。また、定着ベルト54とパッド部材52との摺動抵抗によって発生するせん断力が、凸部で大きく作用する。このため、溶融不足となったトナー像の一部が、せん断力によって移動することで、上記記録媒体の露出部が確認された。 In Comparative Example 3, the convex portion formed on the downstream side of the nip portion forming region R does not easily follow the unevenness of the recording medium, so that the toner image is partially melted insufficiently. Further, the shearing force generated by the sliding resistance between the fixing belt 54 and the pad member 52 acts greatly on the convex portion. Therefore, a part of the toner image that was insufficiently melted was moved by the shearing force, so that the exposed portion of the recording medium was confirmed.

比較例4においては、ニップ部形成領域Rの上流側および下流側の双方が凹部で構成されており、ニップ部形成領域Rにおいて凸部が形成されていない。このため、比較例4においては、比較例3のような記録媒体の露出部は確認されず、画像濃度の低下は発生しなかった。この結果、画像濃度は、良と評価された。 In Comparative Example 4, both the upstream side and the downstream side of the nip portion forming region R are formed of concave portions, and no convex portion is formed in the nip portion forming region R. Therefore, in Comparative Example 4, the exposed portion of the recording medium as in Comparative Example 3 was not confirmed, and the image density did not decrease. As a result, the image density was evaluated as good.

一方で、ニップ部形成領域Rの上流側および下流側の双方が凹部で構成されるため、上記圧力分布におけるピーク位置は、ニップ部形成領域Rの略中央に確認された。このため、ニップ部形成領域Rの下流側にピーク圧が存在する実施例1と比較して、トナーの溶融効率は低下していた。 On the other hand, since both the upstream side and the downstream side of the nip portion forming region R are composed of recesses, the peak position in the pressure distribution was confirmed substantially in the center of the nip portion forming region R. Therefore, the melting efficiency of the toner is lower than that of Example 1 in which the peak pressure exists on the downstream side of the nip portion forming region R.

実施例1では、ニップ部形成領域Rの上流側が凹部で構成されており、ニップ部形成領域Rの下流側は平面部で形成されており、ニップ部形成領域Rにおいて凸部が形成されていない。このため、実施例1においても、比較例3のような記録媒体の露出部は確認されず、画像濃度の低下は発生しなかった。この結果、画像濃度は、良と評価された。 In the first embodiment, the upstream side of the nip portion forming region R is formed by a concave portion, the downstream side of the nip portion forming region R is formed by a flat portion, and the convex portion is not formed in the nip portion forming region R. .. Therefore, also in Example 1, the exposed portion of the recording medium as in Comparative Example 3 was not confirmed, and the image density did not decrease. As a result, the image density was evaluated as good.

さらに、上記圧力分布におけるピーク位置は、ニップ部形成領域Rの下流側で確認され、上述の第1検証実験で説明したように、ニップ部Nでのトナー溶融効率が向上した。 Further, the peak position in the pressure distribution was confirmed on the downstream side of the nip portion forming region R, and as described in the first verification experiment described above, the toner melting efficiency in the nip portion N was improved.

以上、実施の形態に係る定着装置にあっては、画像濃度の低下を抑制しつつ、トナーの溶融効率を向上させることができることが実験的に確認された。 As described above, it has been experimentally confirmed that the fixing device according to the embodiment can improve the melting efficiency of toner while suppressing the decrease in image density.

(変形例1)
図20は、変形例1に係る定着装置において、加圧ローラーがパッド部材を加圧している状態を示す図である。上述した実施の形態1から3においては、ニップ部形成領域Rの下流側に形成された平面部R2が、接続位置P1に接する曲面部R1の接線TL1上に位置する場合を例示して説明したが、これに限定されない。変形例1に係る定着装置50Cのように、平面部R2は、上記接線TL1よりも加圧ローラー51側に傾斜していてもよい。
(Modification example 1)
FIG. 20 is a diagram showing a state in which a pressure roller pressurizes a pad member in the fixing device according to the first modification. In the above-described first to third embodiments, the case where the flat surface portion R2 formed on the downstream side of the nip portion forming region R is located on the tangent line TL1 of the curved surface portion R1 in contact with the connection position P1 has been described as an example. However, it is not limited to this. Like the fixing device 50C according to the first modification, the flat surface portion R2 may be inclined toward the pressure roller 51 side with respect to the tangent line TL1.

この場合においても、ニップ部形成領域に印加される圧力の分布において、ピーク位置が平面部に存在することとなり、実施の形態1に係る定着装置50とほぼ同様の効果が得られる。 Also in this case, in the distribution of the pressure applied to the nip portion forming region, the peak position exists in the flat portion, and almost the same effect as that of the fixing device 50 according to the first embodiment can be obtained.

以上、今回発明された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は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すべての変更が含まれる。 As described above, the embodiment invented this time is an example in all respects and is not limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.

1C,1K,1M,1Y 画像形成ユニット、10 感光体、11 帯電装置、12 露光装置、13 現像装置、14 現像ローラー、15C,15K,15M,15Y トナーボトル、17 クリーニング装置、30 中間転写ベルト、31 一次転写ローラー、33 二次転写ローラー、37 カセット、38 従動ローラー、39 駆動ローラー、40 タイミングローラー、41 搬送経路、48 トレイ、50,50A,50B,50C,50X1,50X2,50X3,50X4 定着装置、51 加圧ローラー、52 パッド部材、52a 凸部、53 加熱ローラー、53a 加熱源、54 定着ベルト、55 固定部材、55a 底部、56 潤滑剤塗布部、57 保持部材、57a 収容凹部、58 摺動部材、80 筐体、100 画像形成装置、101 制御装置。 1C, 1K, 1M, 1Y image forming unit, 10 photoconductor, 11 charging device, 12 exposure device, 13 developing device, 14 developing roller, 15C, 15K, 15M, 15Y toner bottle, 17 cleaning device, 30 intermediate transfer belt, 31 Primary transfer roller, 33 Secondary transfer roller, 37 Cassette, 38 Driven roller, 39 Drive roller, 40 Timing roller, 41 Conveyance path, 48 trays, 50, 50A, 50B, 50C, 50X1, 50X2, 50X3, 50X4 Fixing device , 51 Pressurizing roller, 52 Pad member, 52a Convex part, 53 Heating roller, 53a Heating source, 54 Fixing belt, 55 Fixing member, 55a Bottom, 56 Lubricant coating part, 57 Holding member, 57a Accommodating recess, 58 Sliding Members, 80 housings, 100 image forming devices, 101 control devices.

Claims (6)

無端ベルトと、
前記無端ベルトの内側に配置された定着部材と、
前記無端ベルトの外側において前記定着部材に対向して配置され、前記定着部材とともにニップ部を形成するローラーと、
前記無端ベルトを加熱する加熱部材と、を備え、
前記定着部材は、前記ニップ部を形成するニップ部形成領域において、前記無端ベルトの回転方向における上流側に設けられた曲面部と、前記回転方向の下流側に設けられ、前記曲面部に接続された平面部とを有し、
前記曲面部は、前記ローラーに対して凹となるように円弧状に湾曲しており、
前記平面部は、前記曲面部に接続される接続位置に接する前記曲面部の接線上に位置するか、前記接線よりも前記ローラー側に傾斜するように設けられ、
前記ニップ部形成領域に印加される圧力の分布において、ピーク位置が前記平面部に存在する、定着装置。
With an endless belt,
With the fixing member arranged inside the endless belt,
A roller arranged on the outside of the endless belt so as to face the fixing member and forming a nip portion together with the fixing member.
A heating member for heating the endless belt is provided.
The fixing member is provided on the curved surface portion provided on the upstream side in the rotation direction of the endless belt and on the downstream side in the rotation direction in the nip portion forming region forming the nip portion, and is connected to the curved surface portion. Has a flat surface
The curved surface portion is curved in an arc shape so as to be concave with respect to the roller.
The flat surface portion is located on the tangent line of the curved surface portion in contact with the connection position connected to the curved surface portion, or is provided so as to be inclined toward the roller side with respect to the tangent line.
A fixing device in which a peak position exists in the flat surface portion in the distribution of pressure applied to the nip portion forming region.
前記平面部は、前記接線上に位置するように設けられている、請求項1に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein the flat surface portion is provided so as to be located on the tangent line. 前記曲面部の曲率半径は、前記ローラーの曲率半径よりも大きい、請求項1または2に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1 or 2, wherein the radius of curvature of the curved surface portion is larger than the radius of curvature of the roller. 前記ニップ部形成領域に印加される圧力の分布において、前記ピーク位置が前記接続位置に存在する、請求項1から3のいずれか1項に記載の定着装置。 The fixing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the peak position exists at the connection position in the distribution of the pressure applied to the nip portion forming region. 前記接続位置は、前記ローラーを前記定着部材に圧接させる圧接方向に前記ローラーの中心から伸ばした仮想線よりも、前記無端ベルトの回転方向において下流側に位置する、請求項4に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 4, wherein the connection position is located on the downstream side in the rotation direction of the endless belt with respect to a virtual line extending from the center of the roller in the pressure contact direction in which the roller is pressed against the fixing member. .. 請求項1から5のいずれか1項に記載の定着装置を備えた、画像形成装置。 An image forming apparatus comprising the fixing apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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