JP4350664B2 - Setting method of fixing condition in fixing device - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置において、記録紙上の未定着トナー像を接触加熱定着する定着装置に関するものである。   The present invention relates to a fixing device that heats and fixes an unfixed toner image on a recording sheet in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine.

従来、複写装置やプリンター、ファクシミリ装置等の、電子写真方式の画像形成装置(印刷装置)には、感光体ドラム、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、定着装置等が設けられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an electrophotographic image forming apparatus (printing apparatus) such as a copying apparatus, a printer, or a facsimile apparatus is provided with a photosensitive drum, a charging device, an exposure device, a developing device, a transfer device, a fixing device, and the like. .

このような画像形成装置では、帯電装置によって帯電させた感光体ドラムの感光面(静電潜像面)に対して、露光装置による露光を行って静電潜像を形成する。そして、形成した静電潜像を現像装置においてトナー(現像剤)によって現像し、トナー像(可視像)を生成する。そして、このトナー像を、転写装置によって記録紙(記録材;普通紙やOHP記録紙等の印刷媒体)に転写した後、定着装置によって定着するように設定されている。   In such an image forming apparatus, the exposure surface exposes the photosensitive surface (electrostatic latent image surface) of the photosensitive drum charged by the charging device to form an electrostatic latent image. Then, the formed electrostatic latent image is developed with toner (developer) in a developing device to generate a toner image (visible image). Then, the toner image is set to be fixed by a fixing device after being transferred onto a recording paper (recording material; a printing medium such as plain paper or OHP recording paper) by a transfer device.

定着装置は、加熱や加圧によって記録紙などの記録媒体に対してトナーを定着させるものである。定着装置としては、一方が加熱された1対のローラ間(定着ローラと加圧ローラとの間)に形成された圧接領域に未定着トナー像を通過させることにより定着を行うローラ対方式の定着装置が一般的である。   The fixing device fixes toner onto a recording medium such as recording paper by heating or pressing. The fixing device is a roller pair type fixing in which fixing is performed by passing an unfixed toner image through a pressure contact area formed between a pair of heated rollers (between the fixing roller and the pressure roller). The device is common.

定着ローラとしては、例えば、アルミニウムなどの、金属製の中空芯金の表面に、弾性層が形成され、芯金の内部に加熱源としてハロゲンランプが配置されており、定着ローラ表面に設けた温度センサの信号に基づいて図示しない温度制御回路がハロゲンランプをオン、オフ制御し、定着ローラ表面の温度を一定に保つように構成されたものが用いられる。   As the fixing roller, for example, an elastic layer is formed on the surface of a hollow metal core made of metal such as aluminum, and a halogen lamp is disposed as a heating source inside the core metal, and the temperature provided on the surface of the fixing roller. A temperature control circuit (not shown) is controlled to turn on / off the halogen lamp based on the sensor signal, and the temperature of the fixing roller surface is kept constant.

また、加圧ローラとしては、芯金上に被覆層としてシリコンゴムなどの耐熱性弾性層を設けたものが用いられる。そして、加圧ローラと定着ローラとが圧接された時に、この弾性層が弾性変形することによって所定のニップ領域(ニップ部、押圧部)が形成される。そして、このニップ領域に未定着トナー像が形成された記録紙を通過させ、トナー像を熱溶融することによって定着が行われる。   As the pressure roller, a roller provided with a heat-resistant elastic layer such as silicon rubber as a coating layer on a cored bar is used. When the pressure roller and the fixing roller are pressed against each other, the elastic layer is elastically deformed to form a predetermined nip region (a nip portion or a pressing portion). Then, fixing is performed by passing a recording sheet on which an unfixed toner image is formed in the nip region and thermally melting the toner image.

ところで、ローラ対方式の定着装置では、トナー像を定着させるために記録紙に加えるべき熱はトナーの熱特性等によって決まる。言い換えれば、トナー像に所定の熱を与えなければ定着させることができない。このため、例えば、より高速に定着しようとする場合、定着速度に応じてニップ幅(ニップ領域の記録紙搬送方向の幅)を広くする必要がある。   In the roller pair type fixing device, the heat to be applied to the recording paper for fixing the toner image is determined by the thermal characteristics of the toner. In other words, the toner image cannot be fixed unless given heat is applied. For this reason, for example, when fixing at a higher speed, it is necessary to increase the nip width (the width of the nip region in the recording paper conveyance direction) according to the fixing speed.

ニップ幅を広くするためには、両ローラ間の荷重(押圧力)を大きくする、弾性体の厚みを厚くする、ローラ径を大きくする等の方法が有る。しかし、ローラ間の荷重を大きくすると、ローラの撓みが発生し、ニップ幅が軸方向(ローラの回転軸方向)に均一に形成されなくなり、搬送性や画質に影響が出る。また、弾性体を厚くしたり、ローラ径を大きくしたりするのは、画像品質上問題ないが、装置の大型化や熱容量の増大に伴ってウォームアップ時間が長くなるといった問題がある。   In order to increase the nip width, there are methods such as increasing the load (pressing force) between both rollers, increasing the thickness of the elastic body, and increasing the roller diameter. However, when the load between the rollers is increased, the rollers are bent, and the nip width is not formed uniformly in the axial direction (the rotational axis direction of the rollers), which affects the transportability and image quality. Increasing the thickness of the elastic body or increasing the roller diameter has no problem in image quality, but there is a problem that the warm-up time becomes longer as the apparatus becomes larger and the heat capacity increases.

これらの問題点を解決し、より高速化に対応できるようにするため、例えば、特許文献1には、複数の加圧ローラを用いることで複数の定着ニップ部を形成した定着装置が提案されている。また、特許文献2、特許文献3等には、複数の加圧ローラとこれらに掛け渡された加圧ベルトとを用いることで複数かつ幅広の定着ニップ部を形成した定着装置が提案されている。さらに、特許文献4、特許文献5等には、複数のローラに懸架された定着ベルトを用いることで複数かつ幅広の定着ニップ部を形成した定着装置が提案されている。   In order to solve these problems and cope with higher speeds, for example, Patent Document 1 proposes a fixing device in which a plurality of fixing nip portions are formed by using a plurality of pressure rollers. Yes. Further, Patent Document 2, Patent Document 3 and the like propose a fixing device in which a plurality of wide fixing nip portions are formed by using a plurality of pressure rollers and a pressure belt stretched over them. . Further, Patent Document 4, Patent Document 5, and the like propose a fixing device in which a plurality of wide fixing nip portions are formed by using a fixing belt suspended on a plurality of rollers.

これらの定着装置の場合、従来のローラ対方式からなる定着装置に比べ、複数形成された幅広の定着ニップ部によって、記録紙上の未定着トナー像に長時間熱を与えることにより、トナーを十分に溶融させ、高速化に対応している。
特開平3−267975号公報(公開日:1991年11月28日) 特開平5−158365号公報(公開日:1993年6月25日) 特開平10−307493号公報(公開日:1998年11月17日) 特開平9−138598号公報(公開日:1997年5月27日) 特開2003−76202号公報(公開日:2003年3月14日)
In the case of these fixing devices, compared to the conventional roller pair type fixing device, a plurality of wide fixing nip portions are used to heat the unfixed toner image on the recording paper for a long time, thereby sufficiently It melts and supports high speed.
JP-A-3-267975 (Publication date: November 28, 1991) JP-A-5-158365 (Publication date: June 25, 1993) JP 10-307493 A (publication date: November 17, 1998) JP-A-9-138598 (Publication date: May 27, 1997) Japanese Patent Laying-Open No. 2003-76202 (Publication date: March 14, 2003)

しかしながら、上記した従来の技術では、プロセス速度(定着処理の速度)を速くしていくと、画像欠陥が生じるという問題がある。   However, the above-described conventional technique has a problem that an image defect occurs when the process speed (fixing process speed) is increased.

実際に、本願発明の発明者らが、上記したような複数の定着ニップ部を有する定着装置を用いて定着実験を行ったところ、いずれの定着装置においても、プロセス速度を速くしていくと、特にトナー像が100%印字されたソリッド画像部(所謂、ベタ画像部)において、ミクロな濃淡むらによる画像欠陥が発生した。   Actually, the inventors of the present invention conducted a fixing experiment using a fixing device having a plurality of fixing nips as described above. In any fixing device, when the process speed is increased, In particular, in a solid image portion (so-called solid image portion) on which a 100% toner image is printed, an image defect due to micro unevenness in density occurs.

また、この画像欠陥を詳細に分析したところ、画像欠陥は、記録紙上で部分的に発生するトナー像の位置ずれ(画像ずれ)に起因していることがわかった。また、この位置ずれがひどい場合、トナー像がずれた部分では下地の記録紙が露出してしまうことから、濃度低下を生じてしまう場合もある(以降の説明では、これらの画像欠陥を画像ずれと記す。)。   Further, when this image defect was analyzed in detail, it was found that the image defect was caused by a positional deviation (image deviation) of the toner image partially generated on the recording paper. In addition, when this positional deviation is severe, the underlying recording paper is exposed at the portion where the toner image is displaced, and this may cause a decrease in density (in the following description, these image defects will be referred to as image deviation). .)

また、上記した従来の技術では、上記複数の定着ニップ部同士の間隔を広くすると、高温オフセットによる画像欠陥(高温オフセットのような画像欠陥)が生じるという問題がある。すなわち、加熱部材と第1の押圧部材(加圧部材)とによって最も入紙側に形成される定着ニップ部(第1ニップ部)と、この第1ニップ部よりも用紙搬送方向の下流側に加熱部材と第2の押圧部材とによって形成される定着ニップ部(第2ニップ部)との間における、押圧部材が当接していない部分(仮想ニップ部)の用紙搬送方向の幅を広くしていくと、高温オフセットによる画像欠陥が生じてしまう。   Further, in the above-described conventional technique, there is a problem that an image defect due to a high temperature offset (image defect such as a high temperature offset) occurs when the interval between the plurality of fixing nip portions is widened. That is, a fixing nip portion (first nip portion) formed most on the paper entering side by the heating member and the first pressing member (pressure member), and on the downstream side in the paper transport direction from the first nip portion. The width in the paper conveyance direction of the portion (virtual nip portion) where the pressing member is not in contact with the fixing nip portion (second nip portion) formed by the heating member and the second pressing member is increased. As a result, image defects due to high temperature offsets occur.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の定着ニップ部を有する定着装置において、画像ずれや高温オフセットによる画像欠陥を生じることなく、高速化が可能な定着方法および定着装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to increase the speed of a fixing device having a plurality of fixing nip portions without causing image misalignment or image defects due to high temperature offset. A fixing method and a fixing device are provided.

本発明の定着装置は、上記の課題を解決するために、所定の温度に加熱される定着部材と、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着部材方向への押圧力を付与する複数の押圧部材とを備え、上記定着部材と上記各押圧部材との間に形成される各定着ニップ部に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の定着を行う定着装置において、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度と、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第1ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1ニップ通過時間とを、上記未定着トナー像が低温オフセットを生じない温度まで加熱される条件に設定したことを特徴としている。なお、上記記録紙は、紙からなるものに限定されるものではなく、トナー像が形成されるシート状の印刷媒体全般を意味するものであり、例えばOHP用シートなども含む。   In order to solve the above-described problem, the fixing device of the present invention provides a fixing member heated to a predetermined temperature and a plurality of pressing forces in the direction of the fixing member to a recording paper on which an unfixed toner image is formed. A fixing device that fixes the unfixed toner image by passing the recording paper through each fixing nip portion formed between the fixing member and each pressing member. A fixing temperature that is a temperature of a surface of the fixing member facing the recording paper and a first nip portion that is a fixing nip portion located on the most upstream side in the recording paper conveyance direction among the fixing nip portions are set as the unfixed toner. The first nip passage time, which is the time for the image to pass, is set to a condition in which the unfixed toner image is heated to a temperature at which no low temperature offset occurs. The recording paper is not limited to paper, but means any sheet-like print medium on which a toner image is formed, and includes, for example, an OHP sheet.

定着部材と複数の押圧部材とによって複数の定着ニップ部が形成される場合、記録紙の通紙方向から見て、最上流側に位置する第1の押圧部材により形成される第1ニップ部と、その下流側に形成される定着ニップ部との間は、定着ニップ部が形成されないかもしくは、見かけ上定着ニップ部が形成されていても、ほとんど定着圧力がかかっていない状態のニップ部(仮想ニップ部)が形成されることになる。ここで、第1ニップ部では押圧部材により定着部材、トナー、記録紙のそれぞれが密着しているが、第1ニップ部通過後、その下流側のニップ部に至るまでの領域(仮想ニップ部)では、押圧部材が存在しないために、定着部材と記録紙との間で若干の隙間が生じる。この時、第1ニップ部でのトナーの溶融状態が不十分であると、トナー像の一部は定着部材側に付着していわゆる低温オフセット現象を生じ、第1ニップ部を通過後、次のニップ部に至るまでの領域(仮想ニップ部)で定着部材と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合、次のニップ部で定着部材と記録紙とが再度密着すると、画像ずれが生じてしまう。   When a plurality of fixing nip portions are formed by the fixing member and the plurality of pressing members, a first nip portion formed by the first pressing member located on the most upstream side when viewed from the sheet passing direction of the recording paper; The fixing nip formed on the downstream side is not formed, or even if the fixing nip is apparently formed, the nip is in a state where almost no fixing pressure is applied (virtual nip) Nip portion) is formed. Here, in the first nip portion, the fixing member, the toner, and the recording paper are in close contact with each other by the pressing member, but the region from the first nip portion to the downstream nip portion (virtual nip portion) Then, since there is no pressing member, a slight gap is generated between the fixing member and the recording paper. At this time, if the melting state of the toner at the first nip portion is insufficient, a part of the toner image adheres to the fixing member side to cause a so-called low temperature offset phenomenon, and after passing through the first nip portion, If a slight misalignment occurs between the fixing member and the recording paper in the area up to the nip (virtual nip), the image displacement will occur if the fixing member and the recording paper come into close contact again at the next nip. It will occur.

これに対して、上記の構成によれば、定着部材の定着温度と、第1ニップ部のニップ通過時間(第1ニップ通過時間)とが、未定着トナー像を低温オフセットが生じない温度まで加熱する条件に設定されている。これにより、第1ニップ部通過後の低温オフセット、すなわち、未定着トナーが第1ニップ部通過後に定着部材に付着してしまうことを防止できる。したがって、例えばプロセス速度を高速化させた場合でも、画像ずれが生じることを確実に防止することができる。   On the other hand, according to the above configuration, the fixing temperature of the fixing member and the nip passage time (first nip passage time) of the first nip portion heat the unfixed toner image to a temperature at which no low temperature offset occurs. The condition is set to Accordingly, it is possible to prevent the low temperature offset after passing through the first nip portion, that is, unfixed toner from adhering to the fixing member after passing through the first nip portion. Therefore, for example, even when the process speed is increased, it is possible to reliably prevent the image shift.

また、上記定着温度と上記第1ニップ通過時間とが、上記未定着トナー像における最も上記記録紙側の温度が、上記第1ニップ部の出口において、上記未定着トナー像のトナー流出開始温度以上となるように設定されていてもよい。ここで、トナー流出開始温度とは、熱溶融特性測定装置、例えばフローテスター(株式会社島津製作所製CFT−500)を用いて、トナー粉末を装置にセットし、ダイ孔径:径1mm高さ1mm、荷重20kgf/cm、6℃/分で等速昇温させて測定したときに、トナーの溶融が始まり、トナーに荷重をかけるピストンが降下し始める値と定義する。また同様の測定で、ピストンが4mm降下したときの温度を4mm降下温度と定義する。 Further, the fixing temperature and the first nip passage time are such that the temperature closest to the recording paper in the unfixed toner image is equal to or higher than the toner outflow start temperature of the unfixed toner image at the exit of the first nip portion. It may be set to be. Here, the toner outflow start temperature refers to a heat melting characteristic measuring device, for example, a flow tester (CFT-500 manufactured by Shimadzu Corporation), and the toner powder is set in the device, the die hole diameter: diameter 1 mm, height 1 mm, It is defined as a value at which a toner starts to melt and a piston that applies a load to the toner starts to descend when measured with a load of 20 kgf / cm 2 and a constant temperature increase at 6 ° C./min. In the same measurement, the temperature when the piston drops by 4 mm is defined as the 4 mm drop temperature.

上記の構成によれば、未定着トナー像が第1ニップ部においてトナー流出開始温度以上の温度まで加熱される。このため、第1ニップ通過後に低温オフセットが生じることを確実に防止できる。したがって、画像ずれの発生を防止することができる。   According to the above configuration, the unfixed toner image is heated to a temperature equal to or higher than the toner outflow start temperature at the first nip portion. For this reason, it can prevent reliably that low temperature offset arises after 1st nip passage. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of image shift.

また、上記定着温度と上記第1ニップ通過時間とが、上記第1ニップ通過時間をtn1(秒)、上記トナー流出開始温度をTi(℃)、上記定着温度をTとした場合に、tn1≧0.0006Ti−0.00024T+0.0015を満たすように設定されていてもよい。   Further, when the fixing temperature and the first nip passage time are tn1 (second), the toner outflow start temperature is Ti (° C.), and the fixing temperature is T, tn1 ≧ You may set so that 0.0006Ti-0.00024T + 0.0015 may be satisfy | filled.

上記の構成によれば、未定着トナー像を第1ニップ部においてトナー流出開始温度以上の温度まで加熱することができる。このため、第1ニップ通過後に低温オフセットが生じることを防止できるので、画像ずれの発生を防止することができる。また、上記の数式を用いて未定着トナー像がトナー流出開始温度以上となる定着温度および第1ニップ通過時間を設定することにより、定着温度および第1ニップ通過時間を実験や解析で求めることなく、画像ずれを適切に防止することができる。   According to the above configuration, the unfixed toner image can be heated to a temperature equal to or higher than the toner outflow start temperature at the first nip portion. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of low-temperature offset after passing through the first nip, so that it is possible to prevent the occurrence of image shift. Further, by setting the fixing temperature and the first nip passage time at which the unfixed toner image is equal to or higher than the toner outflow start temperature using the above formula, the fixing temperature and the first nip passage time are not obtained by experiments or analysis. , Image displacement can be prevented appropriately.

また、上記定着部材および上記押圧部材が、上記記録紙の搬送方向に略垂直な方向を回転軸として回転するローラであってもよい。   Further, the fixing member and the pressing member may be rollers that rotate about a direction substantially perpendicular to the recording paper conveyance direction as a rotation axis.

このように、定着部材および押圧部材をローラで構成することにより、簡易な構成で、複数のニップ部を有する定着装置を実現することができる。   As described above, by configuring the fixing member and the pressing member with rollers, a fixing device having a plurality of nip portions can be realized with a simple configuration.

また、上記第1ニップ部を形成する押圧部材は、芯金上に弾性層が被覆され、上記記録紙の搬送方向に略垂直な方向を回転軸として回転する弾性ローラであってもよい。   The pressing member that forms the first nip portion may be an elastic roller that has a core layer covered with an elastic layer and rotates about a direction substantially perpendicular to the recording sheet conveyance direction as a rotation axis.

上記の構成によれば、第1ニップ部を形成する押圧部材を弾性ローラとすることで、第1ニップ部のニップ幅を十分広く設定することができる。このため、第1ニップ部で要求される定着条件(ニップ通過時間)を容易に実現することができる。   According to said structure, the nip width | variety of a 1st nip part can be set sufficiently wide by using the press member which forms a 1st nip part as an elastic roller. For this reason, it is possible to easily realize the fixing condition (nip passing time) required in the first nip portion.

また、上記記録紙の搬送方向に略垂直な方向を回転軸として回転する複数の支持ローラと、上記支持ローラに懸架されたベルトとを備え、上記各押圧部材が上記ベルトを上記定着部材に押し付けることにより、上記ベルトと上記定着部材との間に上記各定着ニップが形成される構成としてもよい。   And a plurality of support rollers that rotate about a direction substantially perpendicular to the recording paper conveyance direction and a belt suspended from the support rollers, and the pressing members press the belt against the fixing member. Accordingly, the fixing nips may be formed between the belt and the fixing member.

上記の構成によれば、第1ニップ部から排出された記録紙は、ベルトと定着部材との間に挟みこまれて搬送されるので、搬送不良が生じることを防止できる。つまり、ベルトがない場合には、第1ニップ部と、その下流側に位置する押圧部材によって形成されるニップ部との間には、記録紙の搬送方向を規制するものがない。このため、記録紙が第1ニップ部を通過した後、その下流側に位置する押圧部材によって形成されるニップ部に突入するまでに、搬送方向が変わってしまい、搬送不良を生じる可能性がある。しかしながら、上記のようなベルトを設けることで、第1ニップ部から排出された記録紙は、ベルトと定着部材との間に挟みこまれて搬送されるので、搬送不良が生じることを防止できる。   According to the above configuration, since the recording paper discharged from the first nip portion is sandwiched and conveyed between the belt and the fixing member, it is possible to prevent a conveyance failure from occurring. In other words, when there is no belt, there is nothing that regulates the conveyance direction of the recording paper between the first nip portion and the nip portion formed by the pressing member located on the downstream side thereof. For this reason, after the recording paper passes through the first nip portion, the conveyance direction is changed before the recording paper enters the nip portion formed by the pressing member located on the downstream side thereof, which may cause a conveyance failure. . However, by providing the belt as described above, the recording paper discharged from the first nip portion is conveyed while being sandwiched between the belt and the fixing member, so that it is possible to prevent a conveyance failure from occurring.

また、上記複数の押圧部材の少なくとも1つが、非回転部材であってもよい。押圧部材を非回転部材、すなわち加圧パッドとすることにより、その押圧部材によって形成される定着ニップ部の通紙方向の幅であるニップ幅を、定着装置の大型化を行うことなく、より広くすることができる。   Further, at least one of the plurality of pressing members may be a non-rotating member. By making the pressing member a non-rotating member, that is, a pressure pad, the nip width, which is the width in the sheet passing direction of the fixing nip portion formed by the pressing member, can be made wider without increasing the size of the fixing device. can do.

また、上記非回転部材が、上記第1ニップ部を形成していてもよい。これにより、第1ニップ部のニップ幅(第1ニップ幅)を広くし、上記第1ニップ通過時間を長くすることができる。このため、例えばプロセス速度が速い場合でも、第1ニップ通過時間および定着温度を、上記未定着トナー像が低温オフセットを生じない温度まで加熱される条件に設定することが容易になる。   The non-rotating member may form the first nip portion. Thereby, the nip width (first nip width) of the first nip portion can be increased, and the first nip passage time can be extended. For this reason, for example, even when the process speed is high, it is easy to set the first nip passage time and the fixing temperature to a condition where the unfixed toner image is heated to a temperature at which a low temperature offset does not occur.

また、上記第1ニップ部を形成する押圧部材は、記録紙搬送方向に略垂直な方向を回転軸として回転するローラであり、上記非回転部材からなる押圧部材によって形成される定着ニップである非回転ニップ部が、上記第1ニップ部の記録紙搬送方向下流側に形成されており、上記第1ニップ部の記録紙搬送方向下流側の端部と、上記非回転ニップ部の記録紙搬送方向上流側の端部との距離が、3mm以下であってもよい。   The pressing member that forms the first nip portion is a roller that rotates about a direction substantially perpendicular to the recording paper conveyance direction as a rotation axis, and is a fixing nip that is formed by the pressing member made of the non-rotating member. A rotating nip portion is formed downstream of the first nip portion in the recording paper conveyance direction, and an end portion of the first nip portion on the downstream side of the recording paper conveyance direction and a recording paper conveyance direction of the non-rotating nip portion. The distance from the upstream end may be 3 mm or less.

上記の構成によれば、上記第1ニップ部と非回転ニップ部とが連続あるいは近接した状態となるので、実質上、上記第1ニップ部と上記非回転ニップ部とが連続した一体のニップ部として作用する。このため、画像ずれを効果的に防止することができる。   According to the above configuration, the first nip portion and the non-rotating nip portion are continuously or close to each other, so that the first nip portion and the non-rotating nip portion are substantially continuous. Acts as For this reason, image shift can be effectively prevented.

また、上記第1ニップ部を形成する押圧部材と、当該押圧部材に対して上記記録紙の搬送方向下流側に配置される押圧部材との間に、上記記録紙の搬送方向を規制するガイド部材を備えてもよい。   Further, a guide member that regulates the recording paper conveyance direction between a pressing member that forms the first nip portion and a pressing member that is disposed downstream of the pressing member in the recording paper conveyance direction. May be provided.

上記の構成によれば、第1ニップ部から排出された記録紙は、上記ガイド部材によって搬送方向を規制されながら次のニップ部に搬送されるので、搬送不良が生じることを防止できる。   According to the above configuration, the recording paper discharged from the first nip portion is conveyed to the next nip portion while the conveyance direction is regulated by the guide member, so that it is possible to prevent a conveyance failure from occurring.

本発明の他の定着装置は、上記の課題を解決するために、所定の温度に加熱される定着部材と、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着部材方向への押圧力を付与する複数の押圧部材とを備え、上記定着部材と上記各押圧部材との間に形成される各定着ニップ部に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の定着を行う定着装置において、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第1ニップ部と、上記第1ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する第2ニップ部と、上記第1ニップ部と第2ニップ部との間の領域である仮想ニップ部とを備え、上記第1ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とが、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定されていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, another fixing device of the present invention applies a pressing force in the direction of the fixing member to a fixing member heated to a predetermined temperature and a recording paper on which an unfixed toner image is formed. A fixing device that fixes the unfixed toner image by passing the recording paper through each fixing nip formed between the fixing member and each pressing member. A first nip portion which is a fixing nip portion located on the most upstream side in the recording paper conveyance direction among the fixing nip portions, and a second nip located on the downstream side in the recording paper conveyance direction from the first nip portion. And a virtual nip portion that is an area between the first nip portion and the second nip portion, and a first time during which the unfixed toner image passes through the first nip portion and the virtual nip portion.・ Virtual nip passage time and above fixing And the fixing temperature is the temperature of the opposing surface between the paper at wood is, is characterized in that the unfixed toner image is set to a condition that does not cause high-temperature offset.

あるいは、上記したいずれかの定着装置において、上記第1ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する第2ニップ部と、上記第1ニップ部と第2ニップ部との間の領域である仮想ニップ部とを備え、上記第1ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とが、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定されている構成としてもよい。   Alternatively, in any one of the fixing devices described above, in a region between the second nip portion located downstream of the first nip portion in the recording sheet conveyance direction and the first nip portion and the second nip portion. A first imaginary nip passage time which is a time for the unfixed toner image to pass through the first nip portion and the virtual nip portion, and a surface of the fixing member facing the recording paper. The fixing temperature, which is the temperature, may be configured so that the unfixed toner image does not cause a high temperature offset.

定着部材と複数の押圧部材とによって複数の定着ニップ部が形成される場合、記録紙の通紙方向から見て、最上流側に位置する第1の押圧部材により形成される第1ニップ部と、その下流側に形成される定着ニップ部である第2ニップ部との間には、定着ニップ部が形成されないか、もしくは、見かけ上は定着ニップ部が形成されていても、ほとんど定着圧力がかかっていない状態のニップ部(仮想ニップ部)が形成されることになる。   When a plurality of fixing nip portions are formed by the fixing member and the plurality of pressing members, a first nip portion formed by the first pressing member located on the most upstream side when viewed from the sheet passing direction of the recording paper; Even if the fixing nip portion is not formed between the second nip portion, which is the fixing nip portion formed on the downstream side, or the fixing nip portion is apparently formed, the fixing pressure is almost equal. A nip portion (virtual nip portion) that is not applied is formed.

このような仮想ニップ部では、定着部材の回転速度(周方向速度)と記録紙の搬送速度との速度差が生じる場合がある。このとき、未定着トナー像のトナーが必要以上に加熱されていると、必要以上に加熱されたトナーは粘度が低下しているので、トナー表面が分断してしまい、高温オフセットによる画像欠陥が生じてしまう。つまり、仮想ニップ部でトナーが必要以上に加熱されると、トナーは高温オフセットが発生する温度まで溶融してしまい粘度が低下するので、定着部材と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合に、トナーが分断し、高温オフセットによる画像欠陥(高温オフセットのような画像欠陥)が生じる。   In such a virtual nip portion, there may be a speed difference between the rotation speed (circumferential speed) of the fixing member and the conveyance speed of the recording paper. At this time, if the toner of the unfixed toner image is heated more than necessary, the viscosity of the toner heated more than necessary is reduced, so that the toner surface is divided and image defects due to high temperature offset occur. End up. In other words, if the toner is heated more than necessary at the virtual nip, the toner melts to a temperature at which high temperature offset occurs and the viscosity decreases, so that a slight misalignment occurs between the fixing member and the recording paper. In this case, the toner is divided, and an image defect due to a high temperature offset (image defect such as a high temperature offset) occurs.

これに対して、上記の構成によれば、上記第1ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とが、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定されている。この場合、記録紙上の未定着トナー像は、第1ニップ部および仮想ニップ部を通過する間に、高温オフセットが生じない程度に加熱される。これにより、定着部材と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合でも、トナーの分断が起こることを防止することができるので、高温オフセットによる画像欠陥を防止することができる。   On the other hand, according to the above configuration, the first / virtual nip passage time, which is the time during which the unfixed toner image passes through the first nip portion and the virtual nip portion, and the recording paper on the fixing member, The fixing temperature, which is the temperature of the opposite surface, is set to a condition in which the unfixed toner image does not cause a high temperature offset. In this case, the unfixed toner image on the recording paper is heated to such an extent that no high temperature offset occurs while passing through the first nip portion and the virtual nip portion. As a result, even when a slight misalignment occurs between the fixing member and the recording paper, it is possible to prevent the toner from being divided, and thus it is possible to prevent image defects due to high temperature offset.

この場合、上記定着温度と上記第1・仮想ニップ通過時間とを、上記未定着トナー像における最も上記定着部材側の温度が、上記仮想ニップ部の出口において、上記未定着トナー像におけるトナーの4mm降下温度以下となるように設定してもよい。ここで、トナーの4mm降下温度は、熱溶融特性測定装置を用いて、トナー粉末を装置にセットし、ダイ孔径:径1mm高さ1mm、荷重20kgf/cm、6℃/分で等速昇温させて測定したときに、トナーの溶融が始まり、トナーに荷重をかけるピストンが4mm降下するときの温度である。 In this case, the fixing temperature and the first / virtual nip passage time are set such that the temperature closest to the fixing member in the unfixed toner image is 4 mm of the toner in the unfixed toner image at the exit of the virtual nip portion. You may set so that it may become below temperature fall. Here, the 4 mm drop temperature of the toner is set at a constant speed by setting the toner powder in the apparatus using a thermal melting characteristic measuring apparatus, die hole diameter: diameter 1 mm, height 1 mm, load 20 kgf / cm 2 , 6 ° C./min. This is the temperature at which the melting of the toner starts and the piston that applies a load to the toner drops by 4 mm when measured by heating.

上記の構成によれば、未定着トナー像の温度が第1ニップ部および仮想ニップ部において、トナーの4mm降下温度を上回らない程度に加熱される。このため、仮想ニップ部において高温オフセットが生じることを確実に防止できる。したがって、高温オフセットによる画像欠陥の発生を防止することができる。   According to the above configuration, the temperature of the unfixed toner image is heated at the first nip portion and the virtual nip portion to the extent that the temperature does not exceed the 4 mm drop temperature of the toner. For this reason, it can prevent reliably that high temperature offset arises in a virtual nip part. Therefore, occurrence of image defects due to high temperature offset can be prevented.

また、上記定着温度と上記第1・仮想ニップ通過時間とが、上記第1・仮想ニップ通過時間をtn2(秒)、上記トナーの4mm降下温度をT4mm(℃)、上記定着温度をTとした場合に、tn2≦0.0023T4mm−0.002T+0.2078を満たすように設定されていてもよい。 Further, the fixing temperature and the first / virtual nip passage time are represented by tn2 (seconds), the 4 mm drop temperature of the toner is T 4 mm (° C.), and the fixing temperature is T. In this case, it may be set to satisfy tn2 ≦ 0.0023T 4 mm− 0.002T + 0.2078.

上記の構成によれば、未定着トナー像は、第1ニップ部および仮想ニップ部において、トナーの4mm降下温度を上回らない程度に加熱される。このため、仮想ニップ部において高温オフセットが生じることを防止できるので、高温オフセットによる画像欠陥の発生を防止することができる。また、上記の数式を用いて、仮想ニップ部出口における未定着トナー像の温度がトナーの4mm降下温度以下となる定着温度および第1・仮想ニップ通過時間を設定することにより、定着温度および第1・仮想ニップ通過時間を実験や解析で求めることなく、高温オフセットによる画像欠陥を適切に防止することができる。   According to the above configuration, the unfixed toner image is heated at the first nip portion and the virtual nip portion to the extent that the temperature does not exceed the 4 mm drop temperature of the toner. For this reason, since it is possible to prevent the high temperature offset from occurring in the virtual nip portion, it is possible to prevent the occurrence of image defects due to the high temperature offset. Further, by using the above formula, the fixing temperature and the first virtual nip passage time are set by setting the fixing temperature and the first / virtual nip passage time at which the temperature of the unfixed toner image at the exit of the virtual nip portion is equal to or lower than the 4 mm drop temperature of toner -It is possible to appropriately prevent image defects due to high temperature offset without obtaining the virtual nip passage time through experiments and analysis.

本発明の定着方法は、上記の課題を解決するために、所定の温度に加熱される定着部材と、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着部材方向への押圧力を付与する複数の押圧部材との間に形成される各定着ニップ部に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の定着を行う定着方法であって、上記未定着トナー像を、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第1ニップ部において、低温オフセットを生じない温度まで加熱することを特徴としている。   In order to solve the above problems, the fixing method of the present invention provides a fixing member heated to a predetermined temperature and a plurality of pressurizing forces in the direction of the fixing member to a recording paper on which an unfixed toner image is formed. A fixing method for fixing the unfixed toner image by passing the recording paper through each fixing nip portion formed between the pressing member and the unfixed toner image. The first nip portion, which is the fixing nip portion located on the most upstream side in the recording paper conveyance direction, is heated to a temperature at which no low temperature offset occurs.

上記の方法によれば、上記未定着トナー像を、上記第1ニップ部において、低温オフセットを生じない温度まで加熱する。これにより、画像ずれが生じることを確実に防止することができる。   According to the above method, the unfixed toner image is heated to a temperature at which no low temperature offset occurs in the first nip portion. As a result, it is possible to reliably prevent image displacement.

また、上記未定着トナー像を、上記第1ニップ部において、トナー流出開始温度以上まで加熱するようにしてもよい。   Further, the unfixed toner image may be heated to a toner outflow start temperature or higher at the first nip portion.

上記の方法によれば、上記未定着トナー像が、上記第1ニップ部において、トナー流出開始温度以上まで加熱されるので、第1ニップ通過後に低温オフセットが生じることを防止できる。したがって、画像ずれの発生を防止することができる。   According to the above method, since the unfixed toner image is heated to the toner outflow start temperature or higher in the first nip portion, it is possible to prevent a low temperature offset from occurring after passing through the first nip. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of image shift.

また、上記未定着トナー像における最も上記記録紙側の温度を、上記第1ニップ部において、トナー流出開始温度以上まで加熱するための、上記定着部材における上記記録紙との接触面の温度である定着温度と上記第1ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1ニップ通過時間とを、上記定着部材および上記未定着トナー像を解析モデルとする理論計算によって算出してもよい。   Further, the temperature of the surface of the unfixed toner image closest to the recording paper is the temperature of the contact surface of the fixing member with the recording paper for heating the first nip portion to a toner outflow start temperature or higher. The fixing temperature and the first nip passage time, which is the time for which the unfixed toner image passes through the first nip portion, may be calculated by theoretical calculation using the fixing member and the unfixed toner image as an analysis model. .

上記の方法によれば、未定着トナー像における最も上記記録紙側の温度(トナー最下層温度)を、第1ニップ部において、トナー流出開始温度以上まで加熱するための定着温度および第1ニップ通過時間を、上記定着部材および上記未定着トナー像を解析モデルとする理論計算によって算出する。これにより、画像ずれを抑えるための定着温度および第1ニップ通過時間を容易かつ適切に設定することができる。また、第1ニップ部出口におけるトナー最下層温度を実測することが困難な場合でも、上記定着部材および上記未定着トナー像をモデルとした理論計算(例えば1次元の伝熱解析)によって、第1ニップ部出口におけるトナー最下層温度を算出することができる。   According to the above method, the temperature on the recording paper side in the unfixed toner image (toner lowest layer temperature) is heated at the first nip portion to a temperature equal to or higher than the toner outflow start temperature and the first nip passage. The time is calculated by theoretical calculation using the fixing member and the unfixed toner image as an analysis model. Thereby, the fixing temperature and the first nip passage time for suppressing image misalignment can be set easily and appropriately. Even when it is difficult to actually measure the temperature of the lowest toner layer at the outlet of the first nip, the first calculation is performed by theoretical calculation (for example, one-dimensional heat transfer analysis) using the fixing member and the unfixed toner image as models. The toner bottom layer temperature at the nip exit can be calculated.

また、上記定着部材における上記記録紙との接触面の温度である定着温度と上記第1ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1ニップ通過時間とを、上記第1ニップ通過時間をtn1(秒)、上記トナー流出開始温度をTi(℃)、上記定着温度をTとした場合に、tn1≧0.0006Ti−0.00024T+0.0015を満たすように設定してもよい。   The fixing temperature, which is the temperature of the contact surface of the fixing member with the recording paper, and the first nip passage time, which is the time for the unfixed toner image to pass through the first nip portion, are passed through the first nip. When the time is tn1 (seconds), the toner outflow start temperature is Ti (° C.), and the fixing temperature is T, it may be set to satisfy tn1 ≧ 0.0006Ti−0.00024T + 0.0015.

上記の方法によれば、未定着トナー像を第1ニップ部においてトナー流出開始温度以上の温度まで加熱するための定着温度および第1ニップ通過時間を、実験や解析で求めることなく、容易かつ適切に算出することができる。このため、第1ニップ通過後に低温オフセットが生じることを防止できるので、画像ずれの発生を防止することができる。   According to the above method, the fixing temperature and the first nip passage time for heating the unfixed toner image to the temperature equal to or higher than the toner outflow start temperature in the first nip portion can be easily and appropriately obtained without obtaining by experiment or analysis. Can be calculated. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of low-temperature offset after passing through the first nip, so that it is possible to prevent the occurrence of image shift.

本発明の他の定着方法は、上記の課題を解決するために、所定の温度に加熱される定着部材と、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着部材方向への押圧力を付与する複数の押圧部材とを備え、上記定着部材と上記各押圧部材との間に形成される各定着ニップ部に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の定着を行う定着装置において、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部を第1ニップ部とし、上記第1ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する定着ニップ部を第2ニップ部とし、上記第1ニップ部と第2ニップ部との間の領域を仮想ニップ部としたときに、上記第1ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とを、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定することを特徴としている。   According to another fixing method of the present invention, in order to solve the above-described problems, a fixing member heated to a predetermined temperature and a pressing force in the direction of the fixing member are applied to a recording sheet on which an unfixed toner image is formed. A fixing device that fixes the unfixed toner image by passing the recording paper through each fixing nip formed between the fixing member and each pressing member. The fixing nip portion located on the most upstream side in the recording paper conveyance direction among the fixing nip portions is defined as a first nip portion, and the fixing nip portion located on the downstream side in the recording paper conveyance direction from the first nip portion. When the second nip portion is used and the region between the first nip portion and the second nip portion is a virtual nip portion, the time required for the unfixed toner image to pass through the first nip portion and the virtual nip portion. When passing a certain first virtual nip When, a fixing temperature which is the temperature of the surface facing the said paper at the fixing member, the unfixed toner image is characterized by setting a condition that does not cause high-temperature offset.

あるいは、上記したいずれかの定着方法において、上記第1ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する定着ニップ部を第2ニップ部とし、上記第1ニップ部と第2ニップ部との間の領域を仮想ニップ部としたときに、上記第1ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とを、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定してもよい。   Alternatively, in any one of the fixing methods described above, the fixing nip portion located downstream of the first nip portion in the recording paper conveyance direction is set as the second nip portion, and the first nip portion and the second nip portion are A first imaginary nip passage time, which is a time during which the unfixed toner image passes through the first nip portion and the virtual nip portion, and the recording paper on the fixing member, when the area between them is a virtual nip portion. The fixing temperature, which is the temperature of the opposite surface, may be set to a condition in which the unfixed toner image does not cause a high temperature offset.

上記の方法によれば、上記第1ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とを、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定する。この場合、記録紙上の未定着トナー像は、第1ニップ部および仮想ニップ部を通過する間に、高温オフセットが生じない程度に加熱される。これにより、定着部材と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合でも、トナーの分断が起こることを防止することができるので、高温オフセットによる画像欠陥を防止することができる。   According to the above method, the first and virtual nip passage time, which is the time during which the unfixed toner image passes through the first nip portion and the virtual nip portion, and the temperature of the surface of the fixing member facing the recording paper. Is set to a condition in which the unfixed toner image does not cause a high temperature offset. In this case, the unfixed toner image on the recording paper is heated to such an extent that no high temperature offset occurs while passing through the first nip portion and the virtual nip portion. As a result, even when a slight misalignment occurs between the fixing member and the recording paper, it is possible to prevent the toner from being divided, and thus it is possible to prevent image defects due to high temperature offset.

また、上記定着温度と上記第1・仮想ニップ通過時間とを、上記未定着トナー像における最も上記定着部材側の温度が、上記仮想ニップ部の出口において、上記未定着トナー像におけるトナーの4mm降下温度以下となるように設定してもよい。   Further, the fixing temperature and the first / virtual nip passage time are determined so that the temperature closest to the fixing member in the unfixed toner image is 4 mm lower than the toner in the unfixed toner image at the exit of the virtual nip portion. You may set so that it may become below temperature.

この場合、未定着トナー像の温度が第1ニップ部および仮想ニップ部において、トナーの4mm降下温度を上回らない程度に加熱される。このため、仮想ニップ部において高温オフセットが生じることを確実に防止できる。したがって、高温オフセットによる画像欠陥の発生を防止することができる。   In this case, the temperature of the unfixed toner image is heated in the first nip portion and the virtual nip portion to the extent that the temperature does not exceed the 4 mm drop temperature of the toner. For this reason, it can prevent reliably that high temperature offset arises in a virtual nip part. Therefore, occurrence of image defects due to high temperature offset can be prevented.

また、上記未定着トナー像における最も上記定着部材側の温度が、上記仮想ニップ部の出口において、上記未定着トナー像におけるトナーの4mm降下温度以下となるようにするための、上記定着温度と上記第1・仮想ニップ通過時間とを、上記定着部材および上記未定着トナー像を解析モデルとする理論計算によって算出してもよい。   Further, the fixing temperature and the temperature are set so that the temperature closest to the fixing member in the unfixed toner image is equal to or lower than the 4 mm drop temperature of the toner in the unfixed toner image at the exit of the virtual nip portion. The first / virtual nip passage time may be calculated by theoretical calculation using the fixing member and the unfixed toner image as an analysis model.

上記の方法によれば、高温オフセットによる画像欠陥を防止するための定着温度および第1・仮想ニップ通過時間を、容易かつ適切に設定することができる。また、仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度を実測することが困難な場合でも、上記定着部材および上記未定着トナー像をモデルとした理論計算(例えば1次元の伝熱解析)によって、仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度を算出することができる。   According to the above method, the fixing temperature and the first / virtual nip passage time for preventing image defects due to high temperature offset can be set easily and appropriately. Even when it is difficult to actually measure the toner uppermost layer temperature at the virtual nip portion outlet, the virtual nip portion is calculated by theoretical calculation (for example, one-dimensional heat transfer analysis) using the fixing member and the unfixed toner image as models. The toner top layer temperature at the outlet can be calculated.

また、上記定着温度と上記第1・仮想ニップ通過時間とを、上記第1・仮想ニップ通過時間をtn2(秒)、上記トナーの4mm降下温度をT4mm(℃)、上記定着温度をTとした場合に、tn2≦0.0023T4mm−0.002T+0.2078を満たすように設定してもよい。 Further, the fixing temperature and the first / virtual nip passage time, the first / virtual nip passage time as tn2 (seconds), the 4 mm drop temperature of the toner as T 4 mm (° C.), and the fixing temperature as T, respectively. In this case, tn2 ≦ 0.0023T 4 mm− 0.002T + 0.2078 may be satisfied.

上記の方法によれば、未定着トナー像を第1ニップ部および仮想ニップ部においてトナーの4mm降下温度以下となる範囲で加熱するための定着温度および第1・仮想ニップ通過時間を、実験や解析で求めることなく、容易かつ適切に算出することができる。このため、第1ニップ部および仮想ニップ部において高温オフセットが生じることを防止できるので、高温オフセットによる画像欠陥の発生を防止することができる。   According to the above method, the fixing temperature and the first / virtual nip passage time for heating the unfixed toner image in the first nip portion and the virtual nip portion within a range where the toner drop temperature is 4 mm or less are tested and analyzed. Can be calculated easily and appropriately. For this reason, since it is possible to prevent high temperature offset from occurring in the first nip portion and the virtual nip portion, it is possible to prevent occurrence of image defects due to high temperature offset.

本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えている。このため、画像ずれの発生を確実に防止することができる。   The image forming apparatus of the present invention includes any one of the fixing devices described above. For this reason, it is possible to reliably prevent the occurrence of image shift.

本発明の定着装置は、以上のように、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度と、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第1ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間であるニップ通過時間とを、上記未定着トナー像が低温オフセットを生じない温度まで加熱される条件に設定している。   As described above, the fixing device of the present invention has a fixing temperature which is the temperature of the surface of the fixing member facing the recording paper, and the fixing located on the most upstream side in the recording paper conveyance direction among the fixing nip portions. The nip passage time, which is the time during which the unfixed toner image passes through the first nip portion, which is the nip portion, is set to a condition where the unfixed toner image is heated to a temperature at which no low temperature offset occurs.

それゆえ、第1ニップ部通過後の低温オフセット、すなわち、未定着トナーが第1ニップ部通過後に定着部材に付着してしまうことを防止できるので、画像ずれが生じることを確実に防止することができる。   Therefore, the low temperature offset after passing through the first nip portion, that is, the unfixed toner can be prevented from adhering to the fixing member after passing through the first nip portion, so that it is possible to reliably prevent image misalignment. it can.

本発明の他の定着装置は、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第1ニップ部と、上記第1ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する第2ニップ部と、上記第1ニップ部と第2ニップ部との間の領域である仮想ニップ部とを備え、上記第1ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とが、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定されている。   Another fixing device of the present invention includes a first nip portion which is a fixing nip portion located on the most upstream side in the recording paper conveyance direction among the fixing nip portions, and a recording paper conveyance direction from the first nip portion. A second nip portion located on the downstream side, and a virtual nip portion that is an area between the first nip portion and the second nip portion, wherein the first nip portion and the virtual nip portion are defined as the unfixed toner image. The first and virtual nip passage time, which is the time for which the toner passes, and the fixing temperature, which is the temperature of the surface of the fixing member facing the recording paper, are set under conditions that do not cause a high temperature offset in the unfixed toner image. ing.

それゆえ、記録紙上の未定着トナー像は、第1ニップ部および仮想ニップ部を通過する間に、高温オフセットが生じない程度に加熱される。これにより、定着部材と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合でも、トナーの分断が起こることを防止することができるので、高温オフセットによる画像欠陥を防止することができる。   Therefore, the unfixed toner image on the recording paper is heated to such an extent that no high temperature offset occurs while passing through the first nip portion and the virtual nip portion. As a result, even when a slight misalignment occurs between the fixing member and the recording paper, it is possible to prevent the toner from being divided, and thus it is possible to prevent image defects due to high temperature offset.

本発明の定着方法は、上記未定着トナー像を、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第1ニップ部において、低温オフセットを生じない温度まで加熱する。   In the fixing method of the present invention, the unfixed toner image is heated to a temperature at which a low temperature offset does not occur in the first nip portion, which is the fixing nip portion located on the most upstream side in the recording paper conveyance direction among the fixing nip portions. Heat.

それゆえ、第1ニップ部通過後の低温オフセット、すなわち、未定着トナーが第1ニップ部通過後に定着部材に付着してしまうことを防止できるので、画像ずれが生じることを確実に防止することができる。   Therefore, the low temperature offset after passing through the first nip portion, that is, the unfixed toner can be prevented from adhering to the fixing member after passing through the first nip portion, so that it is possible to reliably prevent image misalignment. it can.

本発明の他の定着方法は、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部を第1ニップ部とし、上記第1ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する定着ニップ部を第2ニップ部とし、上記第1ニップ部と第2ニップ部との間の領域を仮想ニップ部としたときに、上記第1ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とを、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定する。   According to another fixing method of the present invention, the fixing nip portion located on the most upstream side in the recording paper transport direction among the fixing nip portions is defined as a first nip portion, and downstream of the first nip portion in the recording paper transport direction. When the fixing nip portion located on the side is the second nip portion, and the region between the first nip portion and the second nip portion is the virtual nip portion, the first nip portion and the virtual nip portion are determined to be indefinite. The condition that the unfixed toner image does not cause a high temperature offset is determined by the first / virtual nip passage time, which is the time for the contacted toner image to pass, and the fixing temperature, which is the temperature of the fixing member facing the recording paper. Set to.

それゆえ、記録紙上の未定着トナー像は、第1ニップ部および仮想ニップ部を通過する間に、高温オフセットが生じない程度に加熱される。これにより、定着部材と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合でも、トナーの分断が起こることを防止することができるので、高温オフセットによる画像欠陥を防止することができる。   Therefore, the unfixed toner image on the recording paper is heated to such an extent that no high temperature offset occurs while passing through the first nip portion and the virtual nip portion. As a result, even when a slight misalignment occurs between the fixing member and the recording paper, it is possible to prevent the toner from being divided, and thus it is possible to prevent image defects due to high temperature offset.

本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えている。このため、画像ずれの発生を確実に防止することができる。   The image forming apparatus of the present invention includes any one of the fixing devices described above. For this reason, it is possible to reliably prevent the occurrence of image shift.

〔実施形態1〕
本発明の一実施形態について図に基づいて説明する。
Embodiment 1
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(画像形成装置)
図2は、本実施形態にかかる定着装置が備えられる画像形成装置の内部構造を示す断面図である。この画像形成装置は、乾式電子写真方式のカラー画像形成装置であり、例えばネットワークを介して接続される端末装置から送信された画像データ等に基づいて、所定の記録紙に対して多色または単色の画像を形成するようになっている。
(Image forming device)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the image forming apparatus provided with the fixing device according to the present embodiment. This image forming apparatus is a dry electrophotographic color image forming apparatus. For example, based on image data transmitted from a terminal device connected via a network, the image forming apparatus is multicolored or monochromatic on a predetermined recording sheet. Images are formed.

図2に示すように、この画像形成装置は、可視像形成ユニット10、記録紙搬送手段30、定着装置(加熱装置)40、供給トレイ20を備えている。   As shown in FIG. 2, the image forming apparatus includes a visible image forming unit 10, a recording paper transport unit 30, a fixing device (heating device) 40, and a supply tray 20.

可視像形成ユニット10には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B)の各色に対応して、4つの可視像形成ユニット10Y・10M・10C・10Bが並設されている。つまり、可視像形成ユニット10は4つの可視像形成ユニット10Y・10M・10C・10Bからなり、可視像形成ユニット10Yはイエロー(Y)のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット10Mはマゼンダ(M)のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット10Cはシアン(C)のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット10Bはブラック(B)のトナーを用いて画像形成を行う。具体的な配置としては、記録紙を給紙する供給トレイ20と定着装置40とを繋ぐ記録紙の搬送路に沿って、4組の可視像形成ユニット10Y・10M・10C・10Bを配設した、所謂、タンデム式である。   The visible image forming unit 10 includes four visible image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10B corresponding to the colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (B). It is installed side by side. That is, the visible image forming unit 10 includes four visible image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10B. The visible image forming unit 10Y forms an image using yellow (Y) toner, and the visible image is formed. The forming unit 10M forms an image using magenta (M) toner, the visible image forming unit 10C forms an image using cyan (C) toner, and the visible image forming unit 10B is black (B). An image is formed using the toner. Specifically, four sets of visible image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10B are arranged along a recording paper conveyance path that connects the supply tray 20 that feeds the recording paper and the fixing device 40. The so-called tandem type.

可視像形成ユニット10Y・10M・10C・10Bは、それぞれ実質的に同一の構成を有する。すなわち、それぞれに、感光体ドラム11、帯電器12、レーザ光照射手段13、現像器14、転写ローラ15、クリーナユニット16が設けられており、搬送される記録紙に各色のトナーを多重転写する。   The visible image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10B have substantially the same configuration. That is, the photosensitive drum 11, the charger 12, the laser beam irradiation means 13, the developing device 14, the transfer roller 15, and the cleaner unit 16 are respectively provided, and each color toner is multiplex-transferred onto the conveyed recording paper. .

帯電器12は、感光体ドラム11の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。レーザ光照射手段13は、画像形成装置に入力された画像データに応じて、帯電器12によって帯電した感光体ドラム11の表面を露光し、感光体ドラム11の表面に静電潜像を形成するものである。現像器14は、感光体ドラム11の表面に形成された静電潜像を、各色のトナーによって顕像化するものである。転写ローラ15は、トナーとは逆極性のバイアス電圧を印加されており、感光体ドラム11に形成されたトナー像を、記録紙搬送手段30により搬送された記録紙に転写させる。クリーナユニット16は、現像器14での現像処理、および、転写ローラ15による転写処理の後に、感光体ドラム11の表面に残留したトナーを、除去・回収する。感光体ドラム11は、帯電器12によって表面を帯電され、帯電された表面にレーザ光照射手段13によって静電潜像を形成され、形成された静電潜像を現像器14によって現像され、現像されたトナー像を転写ローラ15によって記録紙に転写され、転写後に表面に残ったトナー像をクリーナユニット16によって除去回収される。   The charger 12 uniformly charges the surface of the photosensitive drum 11 to a predetermined potential. The laser beam irradiation means 13 exposes the surface of the photosensitive drum 11 charged by the charger 12 according to the image data input to the image forming apparatus, and forms an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 11. Is. The developing device 14 visualizes the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 11 with toner of each color. The transfer roller 15 is applied with a bias voltage having a polarity opposite to that of the toner, and transfers the toner image formed on the photosensitive drum 11 onto the recording paper conveyed by the recording paper conveying means 30. The cleaner unit 16 removes and collects the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 11 after the developing process by the developing device 14 and the transfer process by the transfer roller 15. The surface of the photosensitive drum 11 is charged by the charger 12, an electrostatic latent image is formed on the charged surface by the laser light irradiation unit 13, and the formed electrostatic latent image is developed by the developing device 14. The transferred toner image is transferred onto the recording paper by the transfer roller 15, and the toner image remaining on the surface after the transfer is removed and collected by the cleaner unit 16.

そして、このような、記録紙に対するトナー像の転写は、各色の可視像形成ユニットにおいて行われる。すなわち、上記4色について記録紙に対するトナー像の転写が行われるので、同様の処理が4回繰り返されることになる。   Then, the transfer of the toner image onto the recording paper is performed in each color visible image forming unit. That is, since the toner image is transferred to the recording paper for the four colors, the same process is repeated four times.

記録紙搬送手段30は、駆動ローラ31、アイドリングローラ32、搬送ベルト33からなり、記録紙に可視像形成ユニット10にてトナー像が形成されるように、記録紙を搬送するものである。駆動ローラ31およびアイドリングローラ32は、無端状の搬送ベルト33を架張するものであり、駆動ローラ31が所定の周速度に制御されて回転することで、無端状の搬送ベルト33を回転させている。搬送ベルト33は、外側表面に静電気を発生させており、記録紙を静電吸着させながら、記録紙を搬送する。   The recording paper conveying means 30 includes a driving roller 31, an idling roller 32, and a conveying belt 33, and conveys the recording paper so that the visible image forming unit 10 forms a toner image on the recording paper. The drive roller 31 and the idling roller 32 stretch the endless transport belt 33. The drive roller 31 is rotated by being controlled at a predetermined peripheral speed, thereby rotating the endless transport belt 33. Yes. The conveyance belt 33 generates static electricity on the outer surface, and conveys the recording paper while electrostatically adsorbing the recording paper.

記録紙は、このようにして、搬送ベルト33に搬送されながらトナー像(未定着トナー像)を転写されたあと、駆動ローラ31の曲率により搬送ベルト33から剥離され、定着装置40に搬送される。定着装置40は、記録紙に適度な熱と圧力とを与えて、記録紙上に転写されたトナーを溶解して記録紙に固定することで、記録紙上に堅牢な画像を形成する。   In this way, the recording sheet is transferred to the toner belt (unfixed toner image) while being transported to the transport belt 33, and then peeled off from the transport belt 33 by the curvature of the drive roller 31 and transported to the fixing device 40. . The fixing device 40 applies moderate heat and pressure to the recording paper, dissolves the toner transferred onto the recording paper, and fixes the toner on the recording paper, thereby forming a robust image on the recording paper.

(定着装置)
次に、定着装置40について、図3を用いて説明する。図3は、定着装置40の概略構成を示す断面図である。
(Fixing device)
Next, the fixing device 40 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the fixing device 40.

この図に示すように、定着装置40は、定着ローラ41と複数の押圧部材(加圧ローラ42および剥離ローラ43)とベルト44とからなる。   As shown in this figure, the fixing device 40 includes a fixing roller 41, a plurality of pressing members (a pressure roller 42 and a peeling roller 43), and a belt 44.

定着ローラ41は、芯金41a上に弾性層41b、離型層41cがこの順で形成されており、また、芯金の内部には、加熱源(加熱手段)としてハロゲンランプ(図示せず)が設置されている。   In the fixing roller 41, an elastic layer 41b and a release layer 41c are formed in this order on a cored bar 41a, and a halogen lamp (not shown) is provided inside the cored bar as a heating source (heating means). Is installed.

芯金41aは、外径47mmの中空のアルミニウムからなる。ただし、芯金41aの素材は、これに限るものでもなく、例えば鉄製の金属からなるものでもよい。また、芯金41aのサイズについても特に限定されるものではない。   The core metal 41a is made of hollow aluminum having an outer diameter of 47 mm. However, the material of the cored bar 41a is not limited to this, and may be made of, for example, iron metal. Further, the size of the cored bar 41a is not particularly limited.

弾性層41bは、厚さ1.5mmの耐熱性を有するシリコンゴムからなる。離型層41cは、厚さ約30μmのPFA(テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)チューブからなる。離型層41cの材料としては、耐熱性、耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れるものであればよく、PFAに限らず、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の他のフッ素系材料を使用してもよい。なお、本実施形態にかかる定着ローラ41は、外径約50mm、表面硬度75°(アスカーC硬度)である。   The elastic layer 41b is made of silicon rubber having a heat resistance of 1.5 mm in thickness. The release layer 41c is made of a PFA (copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether) tube having a thickness of about 30 μm. The material of the release layer 41c is not limited to PFA as long as it has excellent heat resistance and durability and excellent release properties from the toner, and other fluorine-based materials such as PTFE (polytetrafluoroethylene), for example. Materials may be used. The fixing roller 41 according to the present embodiment has an outer diameter of about 50 mm and a surface hardness of 75 ° (Asker C hardness).

加圧ローラ42は、芯金42aに弾性層42bおよび離型層42cを積層したものである。また、加圧ローラ42は、図示していない弾性部材(バネ等)によって、ベルト44に定着ローラ41方向への押圧力を加えることにより、ベルト44を定着ローラ(加熱ローラ)41に圧接させて、定着ローラ41との間にベルト44を介して定着ニップ部(第1ニップ部)を形成している。これにより、第1ニップ部に記録紙が通紙された場合に、記録紙を定着ローラ41に押し付け、記録紙上のトナーに良好に熱が伝わるようにするという役割を果たしている。   The pressure roller 42 is formed by laminating an elastic layer 42b and a release layer 42c on a cored bar 42a. The pressure roller 42 applies a pressing force toward the fixing roller 41 toward the fixing roller 41 by an elastic member (spring or the like) (not shown) to press the belt 44 against the fixing roller (heating roller) 41. A fixing nip portion (first nip portion) is formed between the fixing roller 41 and the fixing roller 41 via a belt 44. As a result, when the recording paper is passed through the first nip portion, the recording paper is pressed against the fixing roller 41 so that heat can be transmitted to the toner on the recording paper satisfactorily.

加圧ローラ42の芯金42aは、ここでは鉄製で外径が13mmのものを用いているが、材料や大きさはこれに限られるものではなく、例えば、ステンレスやアルミニウム等からなるものであってもよい。   Here, the core metal 42a of the pressure roller 42 is made of iron and has an outer diameter of 13 mm. However, the material and size are not limited to this, and are made of, for example, stainless steel or aluminum. May be.

加圧ローラ42の弾性層42bは、記録紙を均等に加圧し、定着ローラ41の熱を記録紙に十分に伝達させて記録紙上のトナーを溶融させるためのものであり、ここでは、厚さ8.5mmの耐熱性のシリコンスポンジゴムを用いている。しかし、このような機能を果たすものであれば、材料や厚さは特に限定されるものではない。   The elastic layer 42b of the pressure roller 42 is for uniformly pressing the recording paper and sufficiently transferring the heat of the fixing roller 41 to the recording paper to melt the toner on the recording paper. 8.5 mm heat-resistant silicone sponge rubber is used. However, the material and thickness are not particularly limited as long as such a function is achieved.

加圧ローラ42の離型層42cは、定着ローラ41の離型層41cと同様、トナーの付着を防止する目的で設けられるものであり、例えばPFAやPTFEなどからなる。なお、離型層42cは必ずしも備えられなくてもよい。   Similar to the release layer 41c of the fixing roller 41, the release layer 42c of the pressure roller 42 is provided for the purpose of preventing adhesion of toner, and is made of, for example, PFA or PTFE. Note that the release layer 42c is not necessarily provided.

加圧ローラ42の各層は強固に密着されており、加圧ローラ42の外径は30.0mmとなっている。また、加圧ローラ42の押圧力によってベルト44を定着ローラ41に圧接させることにより形成される第1ニップ部のニップ幅(記録紙の搬送方向の長さ)は、弾性部材の荷重を変化させることで調整することができる。   Each layer of the pressure roller 42 is firmly adhered, and the outer diameter of the pressure roller 42 is 30.0 mm. Further, the nip width (the length in the recording paper conveyance direction) of the first nip portion formed by pressing the belt 44 against the fixing roller 41 by the pressing force of the pressure roller 42 changes the load of the elastic member. Can be adjusted.

剥離ローラ43は、第1ニップ部で加熱昇温された記録紙上のトナー像を、ベルト44を介して再度定着ローラ41に押圧させることで、トナー像を更に加熱昇温して、十分な定着強度を確保すると同時に、記録紙を定着ローラ41の表面から剥離させるためのものであり、ステンレス製の芯金に離型層を被覆したものである。なお、離型層は、必ずしも備えられなくても良い。また、剥離ローラ43は加圧ローラ42と同様、図示しない弾性部材(バネ)によってベルト44に定着ローラ41方向への押圧力を加えることで、ベルト44を定着ローラ41に圧接させ、定着ローラ41とベルト44との間に定着ニップ部(第2ニップ部)を形成している。   The peeling roller 43 presses the toner image on the recording paper heated at the first nip portion against the fixing roller 41 again via the belt 44, thereby further heating the toner image to sufficiently fix the toner image. At the same time as ensuring the strength, the recording paper is peeled off from the surface of the fixing roller 41, and a release core is coated on a stainless steel core. Note that the release layer is not necessarily provided. Similarly to the pressure roller 42, the peeling roller 43 applies a pressing force in the direction of the fixing roller 41 to the belt 44 by an unillustrated elastic member (spring), thereby pressing the belt 44 against the fixing roller 41 and fixing roller 41. A fixing nip portion (second nip portion) is formed between the belt 44 and the belt 44.

本実施形態では、剥離ローラ43として外径15mmのものを用いている。また、芯金と離型層のあいだに弾性層を設けてもよい。なお、剥離ローラの表面硬度は、定着ローラ41の弾性層41bの表面硬度より高い方がよい。なぜなら、定着ローラ41とベルト44とを圧接させて形成した第2ニップ部におけるニップ形状を下向きにさせることができるので、カラー画像を定着する際に、自己剥離(剥離爪などの強制剥離補助手段を必要とせず紙のこしで剥離)がしやすくなり、剥離爪などに極力頼らず剥離することができるからである。一方、定着ローラ41の弾性層41bの表面硬度より、剥離ローラ43の表面硬度が低いと、第2ニップ部のニップ形状が上向きになるため、第2ニップ部から排出された紙は、定着ローラ41表面に沿って排出される。このため、十分な自己剥離性能が得られない。   In the present embodiment, a peeling roller 43 having an outer diameter of 15 mm is used. Moreover, you may provide an elastic layer between a metal core and a mold release layer. Note that the surface hardness of the peeling roller is preferably higher than the surface hardness of the elastic layer 41 b of the fixing roller 41. This is because the nip shape in the second nip portion formed by press-contacting the fixing roller 41 and the belt 44 can be made downward, so that when the color image is fixed, self-peeling (forced peeling assisting means such as a peeling nail) This is because it can be easily peeled off with a paper scraper without the necessity of peeling, and can be peeled off without relying on the peeling nails as much as possible. On the other hand, if the surface hardness of the peeling roller 43 is lower than the surface hardness of the elastic layer 41b of the fixing roller 41, the nip shape of the second nip portion is upward, so that the paper discharged from the second nip portion is the fixing roller. 41 is discharged along the surface. For this reason, sufficient self-peeling performance cannot be obtained.

ベルト44は、ベルト基材と離型層とからなり(ともに図示せず)、加圧ローラ42および剥離ローラ43に懸架(張架)されている。ベルト44の離型層は、定着ローラ41の離型層41cと同様、トナーの付着を防止する目的で設けられるものであり、例えばPFAやPTFEなどからなる。また、ベルト基材の材質は特に限定されるものではないが、例えばPI(ポリイミド)などからなる。なお、ベルト44の表面硬度は、剥離ローラ43と同様、定着ローラ41の弾性層41bの表面硬度より高い方がよい。   The belt 44 includes a belt base material and a release layer (both not shown), and is suspended (stretched) by the pressure roller 42 and the peeling roller 43. Similar to the release layer 41c of the fixing roller 41, the release layer of the belt 44 is provided for the purpose of preventing toner adhesion, and is made of, for example, PFA or PTFE. Further, the material of the belt base material is not particularly limited, but is made of, for example, PI (polyimide). The surface hardness of the belt 44 is preferably higher than the surface hardness of the elastic layer 41 b of the fixing roller 41, as with the peeling roller 43.

加圧ローラ42および剥離ローラ43は、図示しないバネ加圧手段により、ベルト44を定着ローラ41の表面に圧接させている。これにより、図1に示すように、定着ローラ41とベルト44とが当接(圧接)する第1ニップ部(定着ニップ部)、定着ローラ41とベルト44とが当接(圧接)する第2ニップ部(定着ニップ部)、第1ニップ部と第2ニップ部との間における特に圧接手段(押圧部材)が備えられていない領域である仮想ニップ部(定着ニップ部)が形成されている。なお、第1ニップ部の先端から第2ニップ部の後端までの領域をトータルニップ部とする。また、第1ニップ部は、入紙側から最初に形成される定着ニップ部であり、第2ニップ部は第1ニップ部よりも排紙側に形成されるものとする。   The pressure roller 42 and the peeling roller 43 press the belt 44 against the surface of the fixing roller 41 by a spring pressure unit (not shown). As a result, as shown in FIG. 1, the first nip portion (fixing nip portion) where the fixing roller 41 and the belt 44 abut (pressure contact), and the second nip portion where the fixing roller 41 and the belt 44 abut (pressure contact). A virtual nip portion (fixing nip portion) that is a region where no pressure contact means (pressing member) is provided between the nip portion (fixing nip portion) and the first nip portion and the second nip portion is formed. A region from the front end of the first nip portion to the rear end of the second nip portion is defined as a total nip portion. The first nip portion is a fixing nip portion that is formed first from the paper entry side, and the second nip portion is formed on the paper discharge side relative to the first nip portion.

なお、本実施形態にかかる定着装置40では、加圧ローラ42およびベルト44と定着ローラ41とで形成される第1ニップ部のニップ幅が7.3mm、また剥離ローラ43およびベルト44と定着ローラ41とで形成される第2ニップ部のニップ幅が3mm、第1ニップ部と第2ニップ部との間に形成される仮想ニップ部のニップ幅が9mmとなっている。したがって、トータルニップ幅は、19.3mmである。   In the fixing device 40 according to this embodiment, the nip width of the first nip portion formed by the pressure roller 42, the belt 44, and the fixing roller 41 is 7.3 mm, and the peeling roller 43, the belt 44, and the fixing roller The nip width of the second nip portion formed by 41 is 3 mm, and the nip width of the virtual nip portion formed between the first nip portion and the second nip portion is 9 mm. Therefore, the total nip width is 19.3 mm.

また、仮想ニップ部では、定着ローラ41とベルト44とが接触している。このため、記録紙の搬送不良を防止することができる。また、仮想ニップ部には押圧部材がないものの、定着ローラ41とベルト44とが接触していることにより、定着ローラ41の熱を記録紙に適度に伝熱することができるので、定着性を向上させることができる。   In the virtual nip portion, the fixing roller 41 and the belt 44 are in contact with each other. For this reason, the conveyance failure of the recording paper can be prevented. In addition, although there is no pressing member in the virtual nip portion, since the fixing roller 41 and the belt 44 are in contact with each other, the heat of the fixing roller 41 can be appropriately transferred to the recording paper. Can be improved.

定着装置40では、上記各定着ニップ部、すなわち、図示しない加熱手段によって一定温度に加熱された定着ローラ41と押圧部材(加圧ローラ42および剥離ローラ43)とによって挟まれる領域に、表面に未定着のトナーが付着した記録紙(被加熱材)Pを通紙することで、トナーを溶融させて記録紙に押し付け、記録紙に画像を定着させる。なお、定着後には、記録紙にトナーが溶着された状態となり、光沢が出る。   In the fixing device 40, the surface of the fixing nip is not yet determined in each of the fixing nips, that is, the region sandwiched between the fixing roller 41 heated to a constant temperature by a heating unit (not shown) and the pressing member (the pressure roller 42 and the peeling roller 43). By passing the recording paper (heated material) P to which the adhered toner adheres, the toner is melted and pressed against the recording paper to fix the image on the recording paper. Note that after fixing, the toner is welded to the recording paper, and gloss is obtained.

(実験例1;画像ずれの評価実験例)
上記の定着装置40を用いて、トナーの種類、定着温度、ニップ通過時間等の定着条件を変化させ、その他の条件は一定にして、未定着画像を載せた記録紙(未定着画像サンプル)を通紙し、定着後のサンプルの画像ずれを評価する実験を行った。
(Experimental example 1: Image displacement evaluation experimental example)
Using the above-described fixing device 40, the fixing conditions such as the type of toner, the fixing temperature, and the nip passage time are changed, and other conditions are kept constant, and a recording paper (unfixed image sample) on which an unfixed image is placed is prepared. An experiment was conducted to pass the paper and evaluate the image shift of the fixed sample.

未定着画像サンプルとして、熱特性の異なる2種類のカラー用オイルレストナー(トナーA:ポリエステル樹脂、トナーB:スチレンアクリル樹脂)を用いて記録紙上に形成した未定着画像を使用した。   As an unfixed image sample, an unfixed image formed on a recording paper using two kinds of color oilless toners (toner A: polyester resin, toner B: styrene acrylic resin) having different thermal characteristics was used.

トナーの熱特性をフローテスター(流動性評価装置)にて測定した結果、トナーAの流出開始温度Ti=99℃、4mm降下温度T4mm=120℃であった。トナーBの流出開始温度Ti=91℃、4mm降下温度T4mm=115℃であった。 As a result of measuring the thermal characteristics of the toner with a flow tester (fluidity evaluation apparatus), the outflow start temperature Ti of the toner A was 99 ° C., and the 4 mm drop temperature T 4 mm was 120 ° C. Toner B outflow start temperature Ti = 91 ° C., 4 mm drop temperature T 4 mm = 115 ° C.

トナーの粒径は、トナーA,Bともに、6.5μmであり、両トナーの記録紙に対する単位面積毎の付着量は0.5mg/cmである。記録紙としては、65gの普通紙を使用した。また、プロセス速度は350mm/sとした。 The toner particle diameter is 6.5 μm for both toners A and B, and the amount of both toners adhered to the recording paper per unit area is 0.5 mg / cm 2 . As the recording paper, 65 g of plain paper was used. The process speed was 350 mm / s.

まず、定着ローラ41の加圧ローラ42との対向面における表面温度(定着温度)と第1ニップ部のニップ幅(第1ニップ幅)をパラメータとし、トナーA、トナーBの各々における画像ずれ評価実験を行った。より詳細には、トナーA,Bのそれぞれについて、第1ニップ幅を5.6mm、6.4mm、7.3mmの3段階に変化させ、各第1ニップ幅の場合について定着温度を160℃、170℃、180℃に変化させて評価試験を行った。なお、定着温度は、定着ローラ41の表面に設けた温度センサ(図示せず)によって測定した。また、第2ニップ部のニップ幅(第2ニップ幅)は、トナーA,Bのいずれの場合についても3mmで一定とした。また、プロセス速度は350mm/sで一定とした。   First, image deviation evaluation for each of toner A and toner B is performed using the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 41 facing the pressure roller 42 and the nip width (first nip width) of the first nip portion as parameters. The experiment was conducted. More specifically, for each of toners A and B, the first nip width is changed in three stages of 5.6 mm, 6.4 mm, and 7.3 mm, and the fixing temperature is 160 ° C. for each first nip width. An evaluation test was performed by changing the temperature to 170 ° C and 180 ° C. The fixing temperature was measured by a temperature sensor (not shown) provided on the surface of the fixing roller 41. Further, the nip width (second nip width) of the second nip portion was constant at 3 mm in both cases of the toners A and B. The process speed was fixed at 350 mm / s.

トナーAにおける画像ずれ評価実験の結果を下記表1、トナーBにおける画像ずれ評価実験の結果を下記表2に示す。なお、画像ずれの評価は、未定着画像サンプルを定着装置40に通紙して定着させた後のサンプルの濃度測定、および主観による画質評価によって行った。より詳細には、従来から用いられているローラ対方式の定着装置で定着したサンプルを比較例(標準サンプル)として用意し、この標準サンプルに対する相対評価を行った。なお、表1および表2では、画像濃度、画質ともに問題なければ「○」、画像濃度は問題ないが、画質がやや劣るもの(製品上問題ないが、拡大して観察すると比較例に対して濃淡むらが存在するもの)を「△」、画像濃度が低下し、かつ、画質が劣るレベルのもの(比較例に対して画像ずれが明らかに目立つもの)を[×]とした。   The results of an image shift evaluation experiment with toner A are shown in Table 1 below, and the results of an image shift evaluation experiment with toner B are shown in Table 2 below. The evaluation of image shift was performed by measuring the density of the sample after passing the unfixed image sample through the fixing device 40 and fixing it, and evaluating the image quality subjectively. More specifically, a sample fixed by a conventionally used roller pair type fixing device was prepared as a comparative example (standard sample), and a relative evaluation with respect to the standard sample was performed. In Tables 1 and 2, “○” if there is no problem in image density and image quality, there is no problem in image density, but the image quality is slightly inferior (there is no problem on the product, but when enlarged and observed, the comparison example The case where the density unevenness is present is indicated by “Δ”, and the case where the image density is lowered and the image quality is inferior (the image shift is clearly noticeable as compared with the comparative example) is indicated by [×].

Figure 0004350664
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Figure 0004350664
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表1に示したように、トナーAでは、第1ニップ幅を5.6mmとした場合、定着温度160℃および170℃では「×」、定着温度180℃では「△」の評価であった。また、第1ニップ幅を6.4mmとした場合、定着温度160℃では「×」、定着温度170℃では「△」、定着温度180℃で「○」の評価であった。また、第1ニップ幅を7.3mmとした場合、定着温度160℃では「△」、定着温度170℃および180℃で「○」の評価であった。   As shown in Table 1, in the toner A, when the first nip width was 5.6 mm, the evaluation was “x” at the fixing temperatures of 160 ° C. and 170 ° C., and “Δ” at the fixing temperature of 180 ° C. When the first nip width was 6.4 mm, the evaluation was “x” at a fixing temperature of 160 ° C., “Δ” at a fixing temperature of 170 ° C., and “◯” at a fixing temperature of 180 ° C. When the first nip width was 7.3 mm, the evaluation was “Δ” at a fixing temperature of 160 ° C., and “◯” at a fixing temperature of 170 ° C. and 180 ° C.

一方、トナーBでは、表2に示したように、第1ニップ幅を5.6mmとした場合、定着温度160℃で「△」、定着温度170℃および180℃で「○」の評価であった。また、第1ニップ幅が6.4mmの場合および7.3mmの場合には、定着温度160℃〜180℃のいずれの場合にも「○」の評価であった。   On the other hand, as shown in Table 2, when the first nip width was set to 5.6 mm, toner B was evaluated as “Δ” at a fixing temperature of 160 ° C., and “◯” at fixing temperatures of 170 ° C. and 180 ° C. It was. When the first nip width was 6.4 mm and 7.3 mm, the evaluation was “◯” at any fixing temperature of 160 ° C. to 180 ° C.

この結果より、トナーAの方がトナーBに比べて画像ずれが発生しやすいことがわかる。また、定着温度が高く、第1ニップ幅が広いほど画像ずれが改善されることがわかる。   From this result, it can be seen that toner A is more likely to cause image displacement than toner B. It can also be seen that the image shift improves as the fixing temperature is higher and the first nip width is wider.

次に、第1ニップ幅を5.6mmに固定し、代わりに第2ニップ幅をパラメータとして、画像ずれが発生しやすいトナーAについて上記と同様の実験を行った。すなわち、下記表3に示すように、第2ニップ幅を3mm、3.8mm、4.6mmの3段階に変化させ、各第2ニップ幅の場合に定着温度を160℃、170℃、180℃の3段階に変化させた。その結果を表3に示す。なお、この表における「○」,「△」,「×」は、表1および表2と同様の評価基準を用いた評価結果を表している。   Next, an experiment similar to the above was performed for the toner A in which image misalignment is likely to occur, with the first nip width fixed at 5.6 mm and the second nip width as a parameter instead. That is, as shown in Table 3 below, the second nip width is changed in three stages of 3 mm, 3.8 mm, and 4.6 mm, and the fixing temperature is 160 ° C., 170 ° C., and 180 ° C. for each second nip width. It was changed in three stages. The results are shown in Table 3. In this table, “◯”, “Δ”, and “×” represent evaluation results using the same evaluation criteria as in Tables 1 and 2.

Figure 0004350664
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この表に示すように、第2ニップ幅が3mm、3.8mm、4.6mmのいずれの場合にも、定着温度160℃および170℃では「×」の評価であり、定着温度180℃で「△」の評価であった。   As shown in this table, when the second nip width is 3 mm, 3.8 mm, or 4.6 mm, the evaluation is “x” at the fixing temperatures of 160 ° C. and 170 ° C. The evaluation was “△”.

この結果より、第2ニップ幅を広くしても画像ずれはあまり改善されないことがわかる。表1の結果も併せて考えると、画像ずれの主な発生原因は第2ニップ部とはあまり関係なく、第1ニップ部と密接に関係していることが推察される。   From this result, it can be seen that even if the second nip width is widened, the image shift is not improved so much. Considering the results of Table 1 together, it is presumed that the main cause of image shift is not closely related to the second nip portion but closely related to the first nip portion.

そこで、この画像ずれの原因をさらに詳しく検討するため、図3に示した定着装置40から剥離ローラ43およびベルト44を取り外して従来のローラ対方式の定着装置と同様の構成(モデル)とし、第1ニップ部通過後の定着画像について調査した。より詳細には、定着装置40から剥離ローラ43およびベルト44を取り外し、プロセス速度350mm/sの条件下で、定着温度を160℃、170℃、180℃、第1ニップ幅を5.6mm、6.4mm、7.3mmと各々3段階に変化させて未定着画像サンプルを通紙し、折り曲げ試験による定着性評価を行った。なお、この構成では、自己剥離性が確保できないため、定着ローラ41の表面にオイル塗布し、自己剥離性を確保した。   Therefore, in order to examine the cause of the image displacement in more detail, the peeling roller 43 and the belt 44 are removed from the fixing device 40 shown in FIG. 3 to obtain the same configuration (model) as that of the conventional roller pair type fixing device. The fixed image after passing through one nip portion was examined. More specifically, the peeling roller 43 and the belt 44 are removed from the fixing device 40, the fixing temperature is 160 ° C., 170 ° C., 180 ° C., the first nip width is 5.6 mm, 6 under the process speed of 350 mm / s. The unfixed image samples were passed through three stages of .4 mm and 7.3 mm, and the fixability was evaluated by a bending test. In this configuration, since the self-peeling property cannot be secured, oil is applied to the surface of the fixing roller 41 to secure the self-peeling property.

定着性の評価方法としては、定着したサンプルを印字面が内側になるように軽く折り曲げた後、折り曲げ部に所定の荷重を加え、折り目部分に生じるトナー脱落部分の幅を測定し、その大小に基づいて評価した。   As a method for evaluating the fixability, after lightly bending the fixed sample so that the printed surface is on the inside, a predetermined load is applied to the bent portion, and the width of the toner drop-off portion generated at the fold portion is measured. Based on the evaluation.

評価結果を表4に示す。なお、この表では、低温オフセットが全体に発生した場合には「×」、部分的に低温オフセットが発生した場合には「△」、低温オフセットが発生しなかった場合には「○」とした。また、定着強度が不十分な場合には「N.G」、定着強度が十分な場合には「O.K」とした。   The evaluation results are shown in Table 4. In this table, “×” is used when the low temperature offset occurs entirely, “△” is used when the low temperature offset is partially generated, and “◯” is used when the low temperature offset is not generated. . When the fixing strength is insufficient, “NG” is indicated, and when the fixing strength is sufficient, “OK” is indicated.

Figure 0004350664
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表4に示したように、低温オフセットについては、第1ニップ幅を5.6mmとした場合、定着温度160℃および170℃では「×」、定着温度180℃では「△」の評価であった。また、第1ニップ幅を6.4mmとした場合、定着温度160℃では「×」、定着温度170℃では「△」、定着温度180℃で「○」の評価であった。また、第1ニップ幅を7.3mmとした場合、定着温度160℃では「△」、定着温度170℃および180℃で「○」の評価であった。また、定着強度については、測定したいずれの場合についても、不十分(N.G)であった。   As shown in Table 4, regarding the low temperature offset, when the first nip width was 5.6 mm, the evaluation was “x” at a fixing temperature of 160 ° C. and 170 ° C., and “Δ” at a fixing temperature of 180 ° C. . When the first nip width was 6.4 mm, the evaluation was “x” at a fixing temperature of 160 ° C., “Δ” at a fixing temperature of 170 ° C., and “◯” at a fixing temperature of 180 ° C. When the first nip width was 7.3 mm, the evaluation was “Δ” at a fixing temperature of 160 ° C., and “◯” at a fixing temperature of 170 ° C. and 180 ° C. Further, the fixing strength was insufficient (NG) in any measured case.

この結果から、定着温度が低く、第1ニップ幅が狭い条件では低温オフセットが発生するものの、定着温度を高くしたり、第1ニップ幅を広くしたりすることで低温オフセットが改善されることがわかる。また、低温オフセットが発生しない条件下においても、定着強度としては不十分(N.G)であることがわかる。さらに、表1および表4の結果を比較すると、画像ずれが発生する条件と低温オフセットが発生する条件とが完全に一致することがわかる。   From this result, although the low temperature offset occurs when the fixing temperature is low and the first nip width is narrow, the low temperature offset can be improved by increasing the fixing temperature or widening the first nip width. Recognize. It can also be seen that the fixing strength is insufficient (NG) even under conditions where low temperature offset does not occur. Further, comparing the results of Tables 1 and 4, it can be seen that the conditions for causing the image shift and the conditions for the low temperature offset completely coincide.

以上の結果から、画像ずれの発生原因としては、以下のように説明できる。すなわち、定着部材(ここでは定着ローラ41)に複数の押圧部材(ここでは加圧ローラ42および剥離ローラ43)によって複数の定着ニップ部(ここでは第1ニップ部および第2ニップ部)が形成される定着装置の場合、第1ニップ部と第2ニップ部との間にはほとんど定着圧力がかかっていない状態のニップ部(仮想ニップ部)が形成されることになる。つまり、ベルト44を備えない場合には定着圧力を付与する手段がないので定着ニップが形成されず、また、本実施形態にかかる定着装置40のようにベルト(加圧ベルト)44によって見かけ上定着ニップが形成されていても、ベルト44の張力による圧力が加わるのみであることから、ほとんど定着圧力がかかっていない状態のニップ部(仮想ニップ部)が形成されることになる。   From the above results, the cause of the image shift can be explained as follows. That is, a plurality of fixing nip portions (here, the first nip portion and the second nip portion) are formed on the fixing member (here, the fixing roller 41) by a plurality of pressing members (here, the pressure roller 42 and the peeling roller 43). In the case of the fixing device, a nip portion (virtual nip portion) in which almost no fixing pressure is applied is formed between the first nip portion and the second nip portion. That is, in the case where the belt 44 is not provided, there is no means for applying a fixing pressure, so that a fixing nip is not formed, and the belt (pressure belt) 44 is apparently fixed as in the fixing device 40 according to the present embodiment. Even if the nip is formed, only the pressure due to the tension of the belt 44 is applied, so that a nip portion (virtual nip portion) in which almost no fixing pressure is applied is formed.

したがって、記録紙上のトナー像は、第1ニップ部では押圧部材により定着部材(定着ローラ41)、トナー、記録紙のそれぞれが密着しているが、第1ニップ部通過後、第2ニップ部に至るまでの仮想ニップ部では、押圧部材が存在しないために、定着ローラ41と記録紙との間で若干の隙間が生じる。この時、第1ニップ部でのトナーの溶融状態が不十分であると、トナー像の一部は低温オフセット現象により、定着ローラ41側に付着することとなる。その後、仮想ニップ部で定着ローラ41と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合、第2ニップ部で再度定着ローラ41と記録紙とが密着すると、定着ローラ41に付着していたトナー像の記録紙に対する位置がずれ、画像ずれが生じてしまう。   Accordingly, the toner image on the recording paper is in contact with the fixing member (fixing roller 41), the toner, and the recording paper by the pressing member at the first nip portion, but after passing through the first nip portion, the toner image on the second nip portion. Since there is no pressing member in the entire virtual nip portion, a slight gap is generated between the fixing roller 41 and the recording paper. At this time, if the melting state of the toner in the first nip portion is insufficient, a part of the toner image adheres to the fixing roller 41 side due to the low temperature offset phenomenon. Thereafter, when a slight misalignment occurs between the fixing roller 41 and the recording paper at the virtual nip portion, the fixing roller 41 and the recording paper are adhered to the fixing roller 41 again at the second nip portion. The position of the toner image with respect to the recording paper is displaced, and image displacement occurs.

つまり、本実施形態に示されるような複数の定着ニップ部を有する定着装置において画像ずれを防止するには、未定着画像サンプルが、第1ニップ部通過直後に低温オフセットが発生しない程度にトナー像が加熱溶融されるよう、第1ニップ部での定着条件を設定する必要があることがわかる。   In other words, in order to prevent image misalignment in a fixing device having a plurality of fixing nip portions as shown in this embodiment, an unfixed image sample has a toner image that does not cause a low-temperature offset immediately after passing through the first nip portion. It can be seen that it is necessary to set the fixing conditions at the first nip portion so that is melted by heating.

なお、第1ニップ部で設定される定着条件としては、必ずしも定着強度まで満たさなくてもよい。つまり、第1ニップ部通過直後の画像ザンプルは、定着強度が不十分であるが、仮想ニップ部および第2ニップ部を通過する間に熱供給され、定着強度を満足すればよい。   Note that the fixing conditions set at the first nip portion do not necessarily satisfy the fixing strength. In other words, the image sample immediately after passing through the first nip portion has insufficient fixing strength, but it is sufficient if heat is supplied while passing through the virtual nip portion and the second nip portion to satisfy the fixing strength.

(解析例1)
次に、第1ニップ部出口でのトナー温度と画像ずれの関係を検討するため、図3に示した定着装置40を、1次元熱伝導として図4のようにモデル化して伝熱状態の解析を行った。すなわち、図4に示すように、定着ローラ41の芯金41aの内部に備えられる加熱源Q、定着ローラ41の芯金(アルミニウム)41a、弾性層(シリコンゴム)41b、離型層(PFA)41c、離型層41cと記録紙上のトナーとの間に形成される第1の空気層(空気層)a1、トナー、記録紙、記録紙とベルト44の離型層44aとの間に形成される第2の空気層(空気層)a2、離型層44a、PIからなるベルト基材44bがこの順に配置されたモデルを作成し、定着ローラ41の断面深さ方向(加熱源Qから加圧ローラ42の方向)への伝熱について解析を行った。
(Analysis example 1)
Next, in order to examine the relationship between the toner temperature at the first nip exit and the image shift, the fixing device 40 shown in FIG. 3 is modeled as one-dimensional heat conduction as shown in FIG. 4 to analyze the heat transfer state. Went. That is, as shown in FIG. 4, the heating source Q provided inside the cored bar 41a of the fixing roller 41, the cored bar (aluminum) 41a of the fixing roller 41, the elastic layer (silicone rubber) 41b, the release layer (PFA). 41c, a first air layer (air layer) a1 formed between the release layer 41c and the toner on the recording paper, the toner, the recording paper, formed between the recording paper and the release layer 44a of the belt 44. A model in which a belt base material 44b composed of a second air layer (air layer) a2, a release layer 44a, and PI is arranged in this order is created, and a cross-sectional depth direction of the fixing roller 41 (pressed from the heating source Q) The heat transfer in the direction of the roller 42) was analyzed.

なお、上記のモデルでは、定着ローラ41とトナー面との境界領域、および、ベルト44の離型層44aと記録紙との境界領域に、空気層a1,a2を設けている。これは、記録紙面にはある程度の表面粗さが存在するので、その表面粗さに起因する隙間を空気層a1,a2としてモデル化した。また、微視的な挙動で考えると、層の中でも温度分布が異なるので、定着ローラ41の弾性層41b、離型層41c、トナー、記録紙については、各層を伝熱方向について細かく分割した。このモデルを用い、第1ニップ出口直前において、記録紙上に印字された未定着画像(未定着トナー画像)のトナーのうち、記録紙と接する層(側)の温度である最下層温度を算出した。   In the above model, the air layers a1 and a2 are provided in the boundary region between the fixing roller 41 and the toner surface and in the boundary region between the release layer 44a of the belt 44 and the recording paper. This is because the surface of the recording paper has a certain degree of surface roughness, and the gap caused by the surface roughness is modeled as air layers a1 and a2. Also, considering the microscopic behavior, the temperature distribution is different among the layers, so that the layers of the elastic layer 41b, the release layer 41c, the toner, and the recording paper of the fixing roller 41 are finely divided in the heat transfer direction. Using this model, the lowermost layer temperature, which is the temperature of the layer (side) in contact with the recording paper, of the toner of the unfixed image (unfixed toner image) printed on the recording paper immediately before the first nip exit was calculated. .

解析条件として、表5に示す各層の厚み、初期温度、比熱、比重、熱伝導率、その他必要な物性値を与えた。なお、定着ローラ41の弾性層41bについては、弾性層41bを15層に分割し、分割した各層の初期温度は、離型層41cと接する層を160℃、芯金41aと接する層を188℃とした。また、分割した間の層の初期温度は、離型層41cに近い層から2℃ずつ上げた値を設定した。   As analysis conditions, the thickness, initial temperature, specific heat, specific gravity, thermal conductivity, and other necessary physical properties of each layer shown in Table 5 were given. Regarding the elastic layer 41b of the fixing roller 41, the elastic layer 41b is divided into 15 layers. The initial temperature of each of the divided layers is 160 ° C. for the layer in contact with the release layer 41c and 188 ° C. for the layer in contact with the cored bar 41a. It was. Moreover, the initial temperature of the layer during the division was set to a value increased by 2 ° C. from the layer close to the release layer 41c.

Figure 0004350664
Figure 0004350664

表5に示した解析条件は、定着温度160℃の時の設定(条件)であり、定着温度を170℃で計算する場合は、定着ローラ41で設定する各層(離型層41c、弾性層41b、芯金41a)の初期温度をそれぞれ10℃上げることになる。同様に、定着温度180℃で計算する場合は、定着ローラ41の各層の温度をさらに10℃あげることになる。   The analysis conditions shown in Table 5 are the settings (conditions) when the fixing temperature is 160 ° C. When calculating the fixing temperature at 170 ° C., the layers set by the fixing roller 41 (release layer 41c, elastic layer 41b). The initial temperature of the cored bar 41a) is increased by 10 ° C. Similarly, when calculating at a fixing temperature of 180 ° C., the temperature of each layer of the fixing roller 41 is further increased by 10 ° C.

解析に用いた計算式について説明する。図5に示すように、a層,b層,c層の順に隣接する層においては、b層のある時刻tからτ秒後の温度T(b,t+τ)は、次式で表される。   The calculation formula used for the analysis will be described. As shown in FIG. 5, in the layers adjacent in order of the a layer, the b layer, and the c layer, the temperature T (b, t + τ) after τ seconds from a certain time t of the b layer is expressed by the following equation.

T(b,t+τ)=T(b,t)+τ/(ρ×C×H)×[{T(a,t)−T(b,t)}/(h/2λ+h/2λ)+{T(c,t)−T(b,t)}/(h/2λ+h/2λ)] ・・・式(1)
ここで、hは層の厚さ、Tは温度、λは熱伝導率、ρは比重、Cは比熱であり、添え字のa,b,cはそれぞれa層,b層,c層の値であることを示している。
T (b, t + τ) = T (b, t) + τ / (ρ b × C b × H b ) × [{T (a, t) −T (b, t)} / (h a / 2λ a + h b / 2λ b) + {T (c, t) -T (b, t)} / (h b / 2λ b + h c / 2λ c)] ··· equation (1)
Here, h is the layer thickness, T is the temperature, λ is the thermal conductivity, ρ is the specific gravity, and C is the specific heat. The subscripts a, b, and c are the values of the a layer, b layer, and c layer, respectively. It is shown that.

この式を用いて各層の微少時間τ経過後の温度を計算し、第1ニップ通過完了直前の時間(ニップ幅をプロセス速度で除した値)まで計算を繰り返す。   Using this equation, the temperature of each layer after a minute time τ has been calculated, and the calculation is repeated until the time immediately before the completion of the first nip passage (the value obtained by dividing the nip width by the process speed).

上記解析条件にて、定着温度および第1ニップ幅をパラメータとして第1ニップ出口でのトナー最下層温度を計算した結果を表6に示す。   Table 6 shows the results of calculating the toner bottom layer temperature at the first nip outlet under the above analysis conditions using the fixing temperature and the first nip width as parameters.

Figure 0004350664
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この表に示すように、トナー最下層温度は、第1ニップ幅を5.6mmとした場合、定着温度160℃では87℃、定着温度170℃では91℃、180℃では95℃であった。また、第1ニップ幅を6.4mmとした場合、定着温度160℃では91℃、定着温度170℃では95℃、180℃では99℃であった。また、第1ニップ幅を7.3mmとした場合、定着温度160℃では95℃、定着温度170℃では99℃、180℃では103℃であった。   As shown in this table, when the first nip width was 5.6 mm, the lowest toner layer temperature was 87 ° C. at a fixing temperature of 160 ° C., 91 ° C. at a fixing temperature of 170 ° C., and 95 ° C. at 180 ° C. When the first nip width was 6.4 mm, the fixing temperature was 91 ° C. at 160 ° C., the fixing temperature was 170 ° C., 95 ° C., and 180 ° C. was 99 ° C. When the first nip width was 7.3 mm, it was 95 ° C. at a fixing temperature of 160 ° C., 99 ° C. at a fixing temperature of 170 ° C., and 103 ° C. at 180 ° C.

表1および表6の結果より、トナーAにおいて、第1ニップ出口でのトナー最下層温度が99℃以上に達している時、画像ずれのない良好な画像が得られていることがわかる。すなわち、熱解析にて第1ニップ出口でのトナー最下層温度がトナーAの流出開始温度(99℃)以上に達している場合には、画像ずれが発生していないことがわかる。   From the results of Tables 1 and 6, it can be seen that when the toner A lowermost layer temperature at the first nip outlet reaches 99 ° C. or more in the toner A, a good image without image displacement is obtained. That is, it is understood from the thermal analysis that when the temperature of the lowermost layer of the toner at the first nip outlet reaches or exceeds the outflow start temperature of toner A (99 ° C.), no image shift has occurred.

同様に、表2および表6の結果より、トナーBにおいて、第1ニップ出口のトナー最下層温度が91℃以上に達している時、画像ずれのない良好な画像が得られる。つまり、トナーの物性値を変化させても、第1ニップ部においてトナーの流出開始温度以上になるような定着条件(定着温度、第1ニップ幅)を設定すれば、画像ずれを改善させることができる。   Similarly, from the results of Tables 2 and 6, when the toner bottom layer temperature at the first nip outlet reaches 91 ° C. or higher in the toner B, a good image without image displacement can be obtained. In other words, even if the physical property value of the toner is changed, the image shift can be improved by setting the fixing conditions (fixing temperature, first nip width) so as to be equal to or higher than the toner outflow start temperature in the first nip portion. it can.

ところで、第1ニップ部でトナーに与えられる熱量は、定着温度と、第1ニップ幅とプロセス速度との関係によって算出されるニップ通過時間(ニップ通過時間=ニップ幅/プロセス速度)とによって決まる。したがって、ある定着温度において、トナー最下層温度がトナーの流出開始温度以上になるように、ニップ通過時間(ここでは、第1ニップ部でのニップ通過時間)を設定すれば、画像ずれは改善されるとも考えられる。   Incidentally, the amount of heat given to the toner in the first nip portion is determined by the fixing temperature and the nip passage time (nip passage time = nip width / process speed) calculated from the relationship between the first nip width and the process speed. Accordingly, if the nip passage time (here, the nip passage time at the first nip portion) is set so that the toner bottom layer temperature becomes equal to or higher than the toner outflow start temperature at a certain fixing temperature, the image shift is improved. It is also considered.

ここで、トナーAを用いて、一定の定着温度(170℃)のもと、プロセス速度、第1ニップ幅をパラメータとして、画像ずれの評価を行った。さらに、熱解析にて第1ニップ通過完了直前のトナー最下層温度も算出した。その結果を表7に示す。なお、画像ずれの評価「○」,「△」,「×」は、表1および表2と同様の評価基準によるものである。   Here, the toner A was used to evaluate image misregistration using the process speed and the first nip width as parameters at a fixed fixing temperature (170 ° C.). Further, the toner bottom layer temperature just before the completion of the first nip passage was calculated by thermal analysis. The results are shown in Table 7. Note that the evaluations “◯”, “Δ”, and “×” of image shift are based on the same evaluation criteria as in Tables 1 and 2.

Figure 0004350664
Figure 0004350664

表7に示すように、画像ずれは、第1ニップ通過完了直前のトナー最下層温度に相関がある。そして、第1ニップ通過完了直前のトナー最下層温度は、第1ニップ通過時間に相関がある。また、トナーの最下層温度が流出開始温度(トナーAでは99℃)以上になるような第1ニップ通過時間が確保できる条件であれば、画像ずれが起こらないことがわかる。   As shown in Table 7, the image shift has a correlation with the toner bottom layer temperature just before the completion of the first nip passage. The toner bottom layer temperature immediately before the completion of the first nip passage has a correlation with the first nip passage time. Further, it can be seen that image shift does not occur if the first nip passage time can be ensured such that the lowest temperature of the toner is equal to or higher than the outflow start temperature (99 ° C. for toner A).

なお、第1ニップ通過完了直前のトナー最下層温度をトナーの流出開始温度以上にするために必要な第1ニップ通過時間は、定着温度によって異なる。図6は、定着温度を160℃,170℃,180℃とした場合の、各定着温度における第1ニップ通過直前のトナー最下層温度Tbと第1ニップ通過時間tn1との関係を示すグラフである。なお、このグラフは、表6に示したデータに基づいて、上記の各定着温度ごとに、横軸を第1ニップ通過完了直前に到達したトナーの最下層温度、縦軸をその時の第1ニップ通過時間としてプロットした結果およびその近似線を実線で表したものである。   Note that the first nip passage time necessary for setting the lowest toner layer temperature immediately before the completion of the first nip passage to be equal to or higher than the toner outflow start temperature varies depending on the fixing temperature. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the toner bottom layer temperature Tb immediately before passing through the first nip and the first nip passing time tn1 at each fixing temperature when the fixing temperatures are 160 ° C., 170 ° C., and 180 ° C. . In this graph, based on the data shown in Table 6, for each of the fixing temperatures described above, the horizontal axis represents the lowest temperature of the toner reached immediately before the completion of passing through the first nip, and the vertical axis represents the first nip at that time. The result plotted as the passage time and its approximate line are represented by a solid line.

このように、各定着温度条件について、ニップ通過直前のトナーの最下層温度Tbと、第1ニップ通過時間tn1との間には比例関係があり、下記の式(2)に示すような1次関数として表すことができる。   As described above, for each fixing temperature condition, there is a proportional relationship between the lowest layer temperature Tb of the toner immediately before passing through the nip and the first nip passing time tn1, and the primary order as shown in the following equation (2). It can be expressed as a function.

tn1=a×Tb+b ・・・式(2)
なお、a,bは定数である。
tn1 = a × Tb + b (2)
Note that a and b are constants.

また、1次関数として考えた場合、各定着温度でのグラフはほぼ平行であることから、切片bが異なるだけで、その傾きは定着温度によらず、ほぼ一定(a=0.0006)である。また、このグラフにおいて、切片b(Tb=0となる場合のtn1の値)を、定着温度Tをパラメータとする関数f(T)として考えた場合、第1ニップ通過時間tn1は以下に示す関係式(式(3))で近似することができる。   When considered as a linear function, since the graphs at the respective fixing temperatures are almost parallel, only the intercept b is different, and the inclination thereof is almost constant regardless of the fixing temperature (a = 0.006). is there. Further, in this graph, when the intercept b (value of tn1 when Tb = 0) is considered as a function f (T) having the fixing temperature T as a parameter, the first nip passage time tn1 has the following relationship. It can be approximated by the equation (equation (3)).

tn1=0.0006×Tb+f(T) ・・・式(3)
図7は、定着温度Tと切片b(関数f(T))との関係を示すグラフである。すなわち、図6に示した各定着温度の近似線を上記式(2)の関数で表した場合に、横軸を定着温度T、縦軸を切片bとしてプロットし、その近似線を表したグラフである。このように近似線は下記の式(4)に示す1次関数として表すことができる。
tn1 = 0.006 × Tb + f (T) (3)
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the fixing temperature T and the intercept b (function f (T)). That is, when the approximate line of each fixing temperature shown in FIG. 6 is expressed by the function of the above formula (2), the horizontal axis is plotted as the fixing temperature T, the vertical axis is plotted as the intercept b, and the approximate line is represented. It is. Thus, the approximate line can be expressed as a linear function shown in the following equation (4).

b=−0.00024T+0.0015 ・・・式(4)
上記式(3)および式(4)より、第1ニップ通過時間tn1、トナー最下層温度Tb、定着温度Tの関係は、下記の式(5)で表すことができる。
b = −0.00024T + 0.0015 Formula (4)
From the above equations (3) and (4), the relationship between the first nip passage time tn1, the toner bottom layer temperature Tb, and the fixing temperature T can be expressed by the following equation (5).

tn1=0.0006Tb−0.00024T+0.0015 ・・・式(5)
ここで、第1ニップ通過時間tn1が長くなればなるほど第1ニップ通過完了直前のトナー最下層温度Tbは高くなるので、下記の式(6)を満たすように、第1ニップ通過時間(すなわち、あるプロセス速度における第1ニップ幅)を設定すれば画像ずれのない画像が得ることができる。すなわち、下記式(6)を満たすように第1ニップ通過時間tn1を設定することにより、トナー最下層温度Tbがトナー流出開始時間Tiよりも高くなり、画像ずれを防止できる。
tn1 = 0.006Tb−0.00024T + 0.0015 (5)
Here, as the first nip passage time tn1 becomes longer, the toner bottom layer temperature Tb immediately before the completion of the first nip passage becomes higher. Therefore, the first nip passage time (ie, the following inequality (6)) is satisfied. If the first nip width at a certain process speed is set, an image without image displacement can be obtained. That is, by setting the first nip passage time tn1 so as to satisfy the following expression (6), the toner bottom layer temperature Tb becomes higher than the toner outflow start time Ti, and image shift can be prevented.

tn1≧0.0006Ti−0.00024T+0.0015 ・・・式(6)
上記の式(6)を使えば、ある任意の熱特性のトナーにおいて、画像ずれを防止するために必要な定着温度およびニップ幅(第1ニップ幅)を、実験や解析で求めることなく算出できる。すなわち、上記式(6)を満たす定着温度Tおよび第1ニップ通過時間tn1(プロセス速度が一定の場合には第1ニップ幅)を設定することで、実験を行わずとも、画像ずれを防止した定着装置を実現することができる。
tn1 ≧ 0.0006Ti−0.00024T + 0.0015 (6)
By using the above formula (6), it is possible to calculate the fixing temperature and the nip width (first nip width) necessary for preventing image misalignment in a toner having a certain thermal characteristic without obtaining it by experiment or analysis. . That is, by setting the fixing temperature T and the first nip passage time tn1 (first nip width when the process speed is constant) satisfying the above formula (6), image misalignment is prevented without performing an experiment. A fixing device can be realized.

以上の結果に基づいて、本実施形態では、定着装置40を、定着ローラ41に対する圧接部(定着ニップ部)のうち、搬送された記録紙が最初に通過して圧接される定着ニップ部である第1ニップ部において、記録紙上のトナー像が低温オフセットを生じない状態まで加熱するように構成した。つまり、第1ニップ部における定着条件である、定着ローラ41の表面温度(定着温度)と、記録紙が第1ニップ部を通過する第1ニップ通過時間とが、記録紙上のトナー像が低温オフセットを生じない条件となるように設定した。なお、第1ニップ通過時間の設定は、第1ニップ部の記録紙搬送方向の幅であるニップ幅(第1ニップ幅)と記録紙の搬送速度(プロセス速度)とを設定することによってなされる。   Based on the above results, in the present embodiment, the fixing device 40 is a fixing nip portion in which the conveyed recording paper first passes and is pressed into the pressing portion (fixing nip portion) with respect to the fixing roller 41. In the first nip portion, the toner image on the recording paper is heated to a state where no low temperature offset occurs. In other words, the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 41, which is the fixing condition in the first nip portion, and the first nip passage time during which the recording paper passes through the first nip portion are the low-temperature offset of the toner image on the recording paper. It was set to be a condition that does not cause The first nip passage time is set by setting a nip width (first nip width) that is a width of the first nip portion in the recording sheet conveyance direction and a recording sheet conveyance speed (process speed). .

定着装置40では、定着部材(定着ローラ41)と複数の押圧部材(加圧ローラ42および剥離ローラ43)とによって複数の定着ニップ部(第1ニップ部および第2ニップ部)が形成されている。この場合、記録紙の通紙方向(搬送方向)から見て、第1の押圧部材(加圧ローラ42)により形成される定着ニップ部(第1ニップ部)と、第2の押圧部材(剥離ローラ43)により形成される定着ニップ部(第2ニップ部)との間には、定着ニップが形成されないかもしくは、見かけ上は定着ニップが形成されていても、ほとんど定着圧力がかかっていない状態のニップ部(仮想ニップ部)が形成されることになる。そして、この場合、第1ニップ部では、押圧部材(加圧ローラ42)によって定着部材(定着ローラ41)、トナー、記録紙のそれぞれが密着しているが、第1ニップ部通過後、第2ニップ部に至るまでの仮想ニップ部では、押圧部材が存在しないために、定着部材(定着ローラ41)と記録紙との間で若干の隙間が生じる。   In the fixing device 40, a plurality of fixing nip portions (first nip portion and second nip portion) are formed by the fixing member (fixing roller 41) and the plurality of pressing members (pressure roller 42 and peeling roller 43). . In this case, the fixing nip portion (first nip portion) formed by the first pressing member (pressure roller 42) and the second pressing member (peeling) as viewed from the paper passing direction (conveying direction) of the recording paper. No fixing nip is formed between the fixing nip portion (second nip portion) formed by the roller 43) or a state in which the fixing nip is formed but the fixing pressure is hardly applied. The nip portion (virtual nip portion) is formed. In this case, in the first nip portion, the fixing member (fixing roller 41), the toner, and the recording paper are in close contact with each other by the pressing member (pressure roller 42). In the virtual nip portion up to the nip portion, since there is no pressing member, a slight gap is generated between the fixing member (fixing roller 41) and the recording paper.

この時、第1ニップ部でのトナーの溶融状態が不十分であると、トナー像の一部は定着部材(定着ローラ41)側に付着(所謂、低温オフセット現象)し、仮想ニップ部で定着部材(定着ローラ41)と記録紙との間で微少な位置ズレが生じる。そして、第2ニップ部で定着部材(定着ローラ41)と記録紙とが再度密着すると、画像ずれが生じてしまう。   At this time, if the melting state of the toner at the first nip portion is insufficient, a part of the toner image adheres to the fixing member (fixing roller 41) side (so-called low temperature offset phenomenon) and is fixed at the virtual nip portion. A slight misalignment occurs between the member (fixing roller 41) and the recording paper. When the fixing member (fixing roller 41) and the recording paper come into close contact with each other at the second nip portion, an image shift occurs.

これに対して、定着装置40では、第1ニップ部において、記録紙上のトナー像が低温オフセットを生じない状態まで加熱するようになっている。したがって、画像ずれを確実に防止することができる。なお、第1ニップ部でのトナー像の加熱は、必ずしも定着強度的に十分でなくてもよく、少なくとも低温オフセットが発生しない状態まで加熱すればよい。これにより、画像ずれを解消することができる。   In contrast, in the fixing device 40, the toner image on the recording paper is heated to a state where no low temperature offset occurs in the first nip portion. Therefore, it is possible to reliably prevent image shift. Note that the heating of the toner image at the first nip portion is not necessarily sufficient in terms of fixing strength, and may be performed at least until the low-temperature offset does not occur. Thereby, image shift can be eliminated.

また、定着装置40では、第1ニップ部における定着条件である、定着温度と第1ニップ通過時間とを、記録紙上のトナー像が低温オフセットを生じない条件とするためには、記録紙上のトナー像のうち、最も記録紙側となる層であるトナー最下層の温度(トナー最下層温度)が、第1ニップ出口近傍において、トナーの流出開始温度以上となるように、定着温度および第1ニップ通過時間を設定している。このように、第1ニップ部出口において、トナー最下層温度をトナーの流出開始温度以上に加熱することにより、第1ニップ部における低温オフセットを防止し、その結果、画像ずれの発生を抑えることができる。   In the fixing device 40, in order to set the fixing temperature and the first nip passage time, which are fixing conditions in the first nip portion, so that the toner image on the recording paper does not cause a low temperature offset, the toner on the recording paper is used. In the image, the fixing temperature and the first nip are set so that the temperature of the lowest toner layer (the lowest toner temperature), which is the layer closest to the recording paper, is equal to or higher than the toner outflow start temperature in the vicinity of the first nip outlet. The transit time is set. In this way, by heating the toner bottom layer temperature to the toner outflow start temperature or higher at the outlet of the first nip portion, low temperature offset in the first nip portion is prevented, and as a result, the occurrence of image shift can be suppressed. it can.

また、トナー最下層温度は、定着装置40をモデルとする理論計算により求めることができる。例えば、定着装置40を一次元の伝熱解析モデルとしてモデル化し、第1ニップ部における定着温度と第1ニップ通過時間(あるいは、プロセス速度および第1ニップ幅)とをパラメータとする理論解析(一次元の伝熱解析)を行うことにより、第1ニップ部出口近傍におけるトナー最下層温度を算出することができる。そして、この理論計算の結果に基づいて、第1ニップ部出口近傍におけるトナー最下層温度がトナー流出温度以上となるように定着温度および第1ニップ通過時間を設定することで、画像ずれを抑えることができる。   Further, the toner lowermost layer temperature can be obtained by theoretical calculation using the fixing device 40 as a model. For example, the fixing device 40 is modeled as a one-dimensional heat transfer analysis model, and the theoretical analysis (primary analysis) using the fixing temperature and the first nip passage time (or process speed and first nip width) in the first nip portion as parameters. By performing the original heat transfer analysis), the toner bottom layer temperature in the vicinity of the outlet of the first nip portion can be calculated. Then, based on the result of this theoretical calculation, image misregistration is suppressed by setting the fixing temperature and the first nip passage time so that the toner bottom layer temperature near the outlet of the first nip portion becomes equal to or higher than the toner outflow temperature. Can do.

なお、上記の理論計算では、定着温度(第1ニップ部における定着ローラ41の表面温度)T(℃)、第1ニップ通過時間(記録紙が第1ニップ部を通過する時間)tn1(s)は、トナーの流出開始温度をTi(℃)とすると、上記式(6)、すなわち、
tn1≧0.0006Ti−0.00024T+0.0015 ・・・(6)
を満たすように設定すればよい。
In the above theoretical calculation, the fixing temperature (surface temperature of the fixing roller 41 in the first nip portion) T (° C.), the first nip passage time (time for the recording paper to pass through the first nip portion) tn1 (s) When the toner outflow start temperature is Ti (° C.), the above formula (6), that is,
tn1 ≧ 0.0006Ti−0.00024T + 0.0015 (6)
What is necessary is just to set so that it may satisfy | fill.

上記式(6)に基づいて定着温度および第1ニップ通過時間を設定することで、例えば、任意の熱特性のトナーにおいて、第1ニップ部出口でのトナー最下層温度がトナー流出開始温度以上となる定着条件(定着温度および第1ニップ通過時間)を実験や解析で求めることなく、画像ずれを適切に防止することができる。   By setting the fixing temperature and the first nip passage time based on the above formula (6), for example, in the toner having an arbitrary thermal characteristic, the toner bottom layer temperature at the first nip portion outlet is equal to or higher than the toner outflow start temperature. It is possible to appropriately prevent image shift without obtaining the fixing conditions (fixing temperature and first nip passage time) obtained through experiments and analysis.

なお、定着装置40では、定着部材として定着ローラ41を用いている。また、第1の押圧部材として加圧ローラ42を用いている。このように、定着部材および押圧部材をローラで構成することにより、簡易な構成で、複数のニップ部を有する定着装置を実現することができる。   The fixing device 40 uses a fixing roller 41 as a fixing member. The pressure roller 42 is used as the first pressing member. As described above, by configuring the fixing member and the pressing member with rollers, a fixing device having a plurality of nip portions can be realized with a simple configuration.

また、定着装置40における、第1の押圧部材としての加圧ローラ42は、芯金42a上に弾性層42bが被覆された弾性ローラである。このように、第1ニップ部を形成する加圧ローラ42を弾性ローラとすることで、第1ニップ部のニップ幅を十分広く設定することができる。したがって、第1ニップ部で要求される定着条件を容易に実現することができる。   Further, the pressure roller 42 as the first pressing member in the fixing device 40 is an elastic roller in which an elastic layer 42b is coated on a core metal 42a. Thus, by using the pressure roller 42 that forms the first nip portion as an elastic roller, the nip width of the first nip portion can be set sufficiently wide. Therefore, it is possible to easily realize the fixing conditions required at the first nip portion.

また、定着装置40では、複数の支持ローラ(加圧ローラ42および剥離ローラ43)に懸架されたベルト44が設けられており、このベルト44と定着ローラ41との間に複数のニップ部が形成されている。すなわち、ベルト44が複数の支持ローラ(押圧部材;加圧ローラ42および剥離ローラ43)によって定着ローラ41に圧接されている。   In the fixing device 40, a belt 44 suspended from a plurality of support rollers (the pressure roller 42 and the peeling roller 43) is provided, and a plurality of nip portions are formed between the belt 44 and the fixing roller 41. Has been. That is, the belt 44 is pressed against the fixing roller 41 by a plurality of support rollers (pressing members; the pressure roller 42 and the peeling roller 43).

ベルト44がない場合、第1の押圧部材により形成されるニップ部(第1ニップ部)と、第2の押圧部材により形成されるニップ部(第2ニップ部)との間は、記録紙の搬送方向を規制するものがないため、第2ニップ部に記録紙が突入するまでに記録紙の搬送方向が変わってしまい、記録紙が第2ニップ部に突入することができない等の搬送性の問題が生じる可能性がある。そこで、ベルト44を設けることで、第1ニップ部から排出された記録紙を、ベルト44と定着ローラ41との間に挟みこみながら(搬送方向を規制しながら)搬送し、搬送不良を防止することができる。   When the belt 44 is not provided, there is a gap between the nip portion (first nip portion) formed by the first pressing member and the nip portion (second nip portion) formed by the second pressing member. Since there is nothing that regulates the conveyance direction, the conveyance direction of the recording paper changes until the recording paper enters the second nip portion, and the conveyance property such that the recording paper cannot enter the second nip portion. Problems can arise. Therefore, by providing the belt 44, the recording paper discharged from the first nip portion is conveyed while being sandwiched between the belt 44 and the fixing roller 41 (regulating the conveyance direction), thereby preventing conveyance failure. be able to.

なお、本実施形態にかかる定着装置40では、ベルト44が加圧ローラ42と剥離ローラ43とに懸架されている構成としたが、これに限るものではなく、例えば図8に示すように、ベルト44を備えない構成としてもよい。   In the fixing device 40 according to the present embodiment, the belt 44 is suspended from the pressure roller 42 and the peeling roller 43. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. A configuration without 44 is also possible.

ただし、この場合、加圧ローラ42と剥離ローラ43との間を広く取りすぎると、第1ニップ部と第2ニップ部の間では、記録紙の搬送方向を抑制するものがないため、第2ニップ部に記録紙が突入するまでに、記録紙の搬送方向が変わってしまい、第2ニップ部に突入することができない等の搬送性の問題が生じる場合がある。このため、記録紙の搬送方向を規制する手段を備えることが好ましい。   However, in this case, if the space between the pressure roller 42 and the peeling roller 43 is too wide, there is nothing that suppresses the conveyance direction of the recording paper between the first nip portion and the second nip portion. By the time the recording paper enters the nip portion, the recording paper transport direction changes, which may cause a problem in transportability such as being unable to enter the second nip portion. For this reason, it is preferable to provide means for regulating the conveyance direction of the recording paper.

記録紙の搬送方向を規制する手段としては、例えば図9に示すようなガイド部材45を設けてもよい。このガイド部材45は、その表面が定着ローラ41の表面に沿って微少ギャップを保ちながら対向する形状となっており、第1ニップ部出口近傍と、第2ニップ部入口近傍とに両端(両先端)が位置している。この図に示すように、ガイド部材45の形状を定着ローラ41の表面に沿った三日月状に形成することで、両端を第1ニップ部出口と第2ニップ部の入口の近傍にそれぞれ設置することができる。また、第1ニップ部から出てきた記録紙は、ガイド部材45の表面をすべりながら搬送され、第2ニップ部に記録紙の先端が突入するので、ガイド部材45は、記録紙と接する表面が低摩擦係数のものがよい。例えば、ガイド部材45の表面に、フッ素コートすることにより、すべり性がよく、紙の搬送性が良好になる。   For example, a guide member 45 as shown in FIG. 9 may be provided as a means for restricting the conveyance direction of the recording paper. The guide member 45 has a shape in which the surface of the guide member 45 faces the surface of the fixing roller 41 while maintaining a minute gap. Both ends (both ends of the guide member 45) are provided near the first nip portion outlet and the second nip portion inlet. ) Is located. As shown in this figure, by forming the shape of the guide member 45 in a crescent shape along the surface of the fixing roller 41, both ends are installed in the vicinity of the first nip portion outlet and the second nip portion inlet, respectively. Can do. Further, the recording paper that has come out of the first nip portion is conveyed while sliding on the surface of the guide member 45, and the leading edge of the recording paper enters the second nip portion. A low friction coefficient is preferable. For example, when the surface of the guide member 45 is coated with fluorine, the slip property is good and the paper transportability is good.

また、ガイド部材45は、定着ローラ41、加圧ローラ42、剥離ローラ43に対して、微少なギャップを保持することが好ましく、位置精度を向上させるために、例えば、ガイド部材45を金属等で形成されたブロック体で構成してもよい。   The guide member 45 preferably retains a very small gap with respect to the fixing roller 41, the pressure roller 42, and the peeling roller 43. In order to improve the positional accuracy, for example, the guide member 45 is made of metal or the like. You may comprise with the formed block body.

また、仮想ニップ部において断熱性を有したい場合には、例えば、金属体で形成されたガイド部材表面に、耐熱性の樹脂、ゴム材など複数層構成されたガイド部材を用いてもよい。   When it is desired to have heat insulation in the virtual nip portion, for example, a guide member composed of a plurality of layers such as a heat-resistant resin and a rubber material may be used on the surface of the guide member formed of a metal body.

また、例えば、加圧ローラ42および剥離ローラ43に加えて、ベルト44のテンションを保持する目的でテンションローラ(支持ローラ、図示せず)を1個または複数設けてもよい。また、定着装置40では、ベルト44の支持ローラとして加圧ローラ42および剥離ローラ43が備えられており、全ての支持ローラ(加圧ローラ42および剥離ローラ43)によってベルト44が定着ローラ41に押圧されているが、これに限らず、複数の支持ローラの全部或いは一部によってベルト44が定着ローラ41側に加圧(押圧)される構成であってもよい。   Further, for example, in addition to the pressure roller 42 and the peeling roller 43, one or more tension rollers (support rollers, not shown) may be provided for the purpose of maintaining the tension of the belt 44. The fixing device 40 includes a pressure roller 42 and a peeling roller 43 as support rollers for the belt 44, and the belt 44 is pressed against the fixing roller 41 by all the support rollers (the pressure roller 42 and the separation roller 43). However, the configuration is not limited thereto, and the belt 44 may be pressed (pressed) toward the fixing roller 41 by all or a part of the plurality of support rollers.

また、定着装置40は、例えば、図10に示すように、剥離ローラ43とテンションローラ47a・47bとにベルト44を懸架し、第1ニップ部を形成する加圧ローラ42の代わりに、スポンジ状の加圧パッド(非回転部材)46を用いることも可能である。   Further, for example, as shown in FIG. 10, the fixing device 40 has a sponge-like structure in place of the pressure roller 42 that suspends a belt 44 from a peeling roller 43 and tension rollers 47a and 47b and forms a first nip portion. It is also possible to use a pressure pad (non-rotating member) 46.

加圧パッド46としては、例えば、鉄製の基材(基板)上に厚さ5mm、ゴム硬度25°(アスカーC硬度)の耐熱性シリコンスポンジゴムからなる弾性層を設けたものを用いることができる。なお、加圧パッド46は、図示しないバネ等の弾性部材により、ベルト44を介して定着ローラ41の表面に圧接(押圧)され、定着ローラ41との間に第1ニップ部を形成する。また、加圧パッド46の定着ローラ41との対向面における、記録紙搬送方向の長さは、上記した加圧ローラ42によって形成される第1ニップ部のニップ幅よりも長くなっている。したがって、加圧パッド46(加圧パッド46によって押圧力を付与されたベルト44)と定着ローラ41との間に形成されるニップ幅は、加圧ローラ42(加圧ローラ42によって押圧力を付与されたベルト44)と定着ローラ41との間に形成されるニップ幅よりも広くなっている。   As the pressure pad 46, for example, an iron base (substrate) provided with an elastic layer made of heat-resistant silicone sponge rubber having a thickness of 5 mm and a rubber hardness of 25 ° (Asker C hardness) can be used. . The pressure pad 46 is pressed (pressed) against the surface of the fixing roller 41 via a belt 44 by an elastic member such as a spring (not shown) to form a first nip portion with the fixing roller 41. The length of the pressure pad 46 facing the fixing roller 41 in the recording paper conveyance direction is longer than the nip width of the first nip portion formed by the pressure roller 42 described above. Therefore, the nip width formed between the pressure pad 46 (the belt 44 applied with the pressing force by the pressure pad 46) and the fixing roller 41 is equal to the pressure roller 42 (the pressing force is applied by the pressure roller 42). The width of the nip formed between the belt 44) and the fixing roller 41 is wider.

このように、第1ニップ部を形成する手段(押圧部材)として、加圧パッド46を用いることにより、低荷重でしかも狭いスペースで広いニップ幅(第1ニップ幅)を確保することができるので、装置の小型化が可能である。つまり、加圧ローラ42を用いる構成よりも、加圧パッド46を用いる構成の方が、定着装置の大型化を行うことなく、より広い第1ニップ幅を形成することができる。   As described above, by using the pressure pad 46 as means (pressing member) for forming the first nip portion, a wide nip width (first nip width) can be ensured with a low load and in a narrow space. The device can be downsized. That is, the configuration using the pressure pad 46 can form a wider first nip width without increasing the size of the fixing device than the configuration using the pressure roller 42.

また、例えば図11に示すように、加圧ローラ42、剥離ローラ43、テンションローラ47cにベルト44を懸架し、第2ニップ部を形成する加圧パッド46を、第1ニップ部を形成する加圧ローラ42の下流側に近接して配置してもよい。すなわち、加圧パッド46により形成されるニップ部(第2ニップ部、非回転ニップ部)と、加圧ローラ42によって形成される第1ニップ部とが、連続あるいは近接した状態(例えば、第1ニップの後端と第2ニップ部(加圧パッド46)の先端との距離が3mm以下)となるように、加圧パッド46を、第1ニップ部を形成している支持ローラ(加圧ローラ42)に対する記録紙搬送方向の下流側近傍に配置してもよい。   For example, as shown in FIG. 11, a belt 44 is suspended from the pressure roller 42, the separation roller 43, and the tension roller 47c, and a pressure pad 46 that forms the second nip portion is added to the pressure nip 46 that forms the first nip portion. It may be arranged close to the downstream side of the pressure roller 42. That is, the nip portion (second nip portion, non-rotating nip portion) formed by the pressure pad 46 and the first nip portion formed by the pressure roller 42 are continuous or close to each other (for example, the first nip portion). The pressure pad 46 is supported by the support roller (pressure roller) forming the first nip portion so that the distance between the rear end of the nip and the tip of the second nip portion (pressure pad 46) is 3 mm or less. 42) in the vicinity of the downstream side in the recording paper conveyance direction.

この場合、加圧パッド46によって形成される第2ニップ部と、加圧ローラ42によって形成される第1ニップ部とが、連続あるいは非常に近接した状態となる。このため、実質上、第1ニップ部に第2ニップ部を加えたニップ部が連続する一体のニップ部として作用するため、画像ずれを効果的に防止することができる。   In this case, the second nip portion formed by the pressure pad 46 and the first nip portion formed by the pressure roller 42 are in a continuous or very close state. For this reason, since the nip portion obtained by adding the second nip portion to the first nip portion substantially acts as an integral nip portion, image displacement can be effectively prevented.

また、本実施形態では、第1ニップ部出口でのトナー最下層温度をトナー流出開始温度以上とするための定着条件(定着温度および第1ニップ通過時間)を、一次元の伝熱解析によって求める場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、二次元あるいは三次元の形状を考慮した解析を行ってもよく、あるいは時間変化を考慮した解析を行ってもよい。   In this embodiment, the fixing conditions (fixing temperature and first nip passage time) for setting the toner bottom layer temperature at the outlet of the first nip portion to be equal to or higher than the toner outflow start temperature are obtained by one-dimensional heat transfer analysis. Although the case has been described, the present invention is not limited to this. For example, an analysis considering a two-dimensional or three-dimensional shape may be performed, or an analysis considering a time change may be performed.

また、本実施形態では、第1ニップ部において、未定着トナー像を、低温オフセットを生じない温度以上に加熱するものとしたが、この際、高温オフセットが生じる温度以下とすることが好ましい。すなわち、トナーが高温になりすぎると、いわゆる高温オフセットによって画像欠損が生じるおそれがあるので、第1ニップ部出口におけるトナーの温度を、各定着ニップ部および各定着ニップ部間(各仮想ニップ部)において低温オフセットが生じず、かつ、高温オフセットも生じない温度とするように、定着温度および第1ニップ通過時間を設定することが好ましい。   In this embodiment, the unfixed toner image is heated to a temperature at which the low temperature offset does not occur at the first nip portion. However, at this time, the temperature is preferably set to a temperature at which the high temperature offset occurs. That is, if the toner becomes too high, image loss may occur due to so-called high temperature offset. Therefore, the temperature of the toner at the first nip portion outlet is set between each fixing nip portion and each fixing nip portion (each virtual nip portion). It is preferable to set the fixing temperature and the first nip passage time so that the low temperature offset does not occur and the high temperature offset does not occur.

〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1に記載した各部材と同様の機能を有する部材については、実施形態1と同じ符号を用い、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described. For convenience of explanation, members having functions similar to those of the members described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted.

実施形態1では、第1ニップ部における定着条件、すなわち、定着ローラ41の表面温度(定着温度)と、記録紙が第1ニップ部を通過する第1ニップ通過時間とを、記録紙上のトナー像が低温オフセットを生じない条件に設定する場合について説明した。本実施形態では、仮想ニップ部(第1ニップ部と第2ニップ部との間の領域)、または、仮想ニップ部および第1ニップ部の定着条件を、高温オフセット(ホットオフセット)による画像欠陥(高温オフセットのような画像欠陥)を防止するように設定する場合について説明する。   In the first exemplary embodiment, the fixing condition in the first nip portion, that is, the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 41 and the first nip passage time during which the recording paper passes through the first nip portion are determined as the toner image on the recording paper. In the above description, the condition is set such that the low temperature offset does not occur. In the present embodiment, the virtual nip portion (the region between the first nip portion and the second nip portion), or the fixing condition of the virtual nip portion and the first nip portion is determined based on an image defect (high temperature offset (hot offset)). A case of setting so as to prevent image defects such as high temperature offset will be described.

なお、この高温オフセットによる画像欠陥(高温オフセットのような画像欠陥)は、仮想ニップ部で(あるいは第1ニップ部と仮想ニップ部とで)トナーが必要以上に加熱されると、必要以上に加熱されたトナーは粘度が低下しているので、定着ローラ41とベルト44との間に生じる速度差によって定着部材(定着ローラ41)と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合に、トナー表面が分断してしまうことによって生じるものである。   The image defect due to the high temperature offset (image defect such as the high temperature offset) is heated more than necessary when the toner is heated more than necessary in the virtual nip portion (or in the first nip portion and the virtual nip portion). Since the viscosity of the toner is reduced, when a slight positional deviation occurs between the fixing member (fixing roller 41) and the recording paper due to a speed difference generated between the fixing roller 41 and the belt 44, This is caused by the toner surface being divided.

(実験例2;画像欠陥の評価試験)
まず、実施形態1で説明した低温オフセットによる画像ずれと、高温オフセットによる画像欠陥とを切り分ける(区別する)ために、実施形態1で示した、画像ずれを発生させないための第1ニップ部の条件(この実験では第1ニップ幅を6mmとした)を用いて、画像欠陥を評価する実験を行った。なお、この実験では、実施形態1の実験例1と同様、図3に示した定着装置40を用いて、トナーの種類,定着温度,仮想ニップ部の長さ(すなわち仮想ニップ通過時間)等の定着条件を変化させ、その他の条件は一定にして、未定着画像を載せた記録紙を通紙し、定着後のサンプルについて、高温オフセットによる画像欠陥を評価する実験を行った。
(Experimental example 2: Image defect evaluation test)
First, in order to separate (distinguish) the image shift due to the low temperature offset and the image defect due to the high temperature offset described in the first embodiment, the conditions of the first nip portion for preventing the image shift described in the first embodiment. (In this experiment, the first nip width was set to 6 mm) was used to evaluate an image defect. In this experiment, similar to Experimental Example 1 of the first embodiment, using the fixing device 40 shown in FIG. 3, the toner type, the fixing temperature, the length of the virtual nip portion (that is, the virtual nip passage time), etc. An experiment was conducted in which the fixing conditions were changed and the other conditions were kept constant, and a recording paper on which an unfixed image was placed was passed through, and an image defect due to high temperature offset was evaluated for the fixed sample.

画像欠陥の評価は、従来から用いられているローラ対方式の定着装置によって未定着サンプルを定着させたサンプルを比較例(標準サンプル)とし、この標準サンプルに対する相対評価(主観による画質評価)によって行った。なお、画質に問題なければ「○」、画質がやや劣るもの(製品上問題ないが、拡大して観察すると比較例に対して画質むらが存在するもの)を「△」、画質が劣るレベルのもの(比較例に対して画質むらが明らかに目立つもの)を[×]とした。プロセス速度は175mm/sとし、未定着サンプルおよびトナーは、実施形態1における実験例1と同様の条件のものを用いた。   Evaluation of image defects is performed by a relative evaluation (subjective image quality evaluation) with respect to the standard sample, using a sample in which an unfixed sample is fixed by a conventional roller-pair type fixing device as a comparative example (standard sample). It was. If there is no problem with the image quality, “◯” indicates that the image quality is slightly inferior (there is no problem in the product, but if the image is enlarged, the image quality unevenness is present in the comparative example) “△”, the image quality is inferior. A sample (a sample in which the image quality unevenness is clearly conspicuous with respect to the comparative example) is defined as [×]. The process speed was 175 mm / s, and unfixed samples and toners having the same conditions as in Experimental Example 1 in Embodiment 1 were used.

まずはじめに、定着ローラの表面温度(定着温度)と、仮想ニップ部の仮想ニップ通過時間とをパラメータとして、トナーA,トナーBを用いる場合の画像欠陥の評価実験をそれぞれ行った。より詳細には、第1・仮想ニップ幅(第1ニップ幅+仮想ニップ幅)を、21.8mm,24.8mm,27mmの3種に変化させた。この場合、第1・仮想ニップ通過時間(第1ニップ通過時間+仮想ニップ通過時間)は、約0.124s,約0.142s,約0.155sに変化する。なお、この実験では、プロセス速度を一定(175mm/s)とし、仮想ニップ部のニップ幅(仮想ニップ幅)を変化させることで、仮想ニップ通過時間を変化させた。また、この実験では、第1ニップ部のニップ幅(第1ニップ幅)を一定(6mm)とした。   First, an image defect evaluation experiment was performed using toner A and toner B, using the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller and the virtual nip passage time of the virtual nip portion as parameters. More specifically, the first and virtual nip width (first nip width + virtual nip width) was changed to three types of 21.8 mm, 24.8 mm, and 27 mm. In this case, the first and virtual nip passage time (first nip passage time + virtual nip passage time) changes to about 0.124 s, about 0.142 s, and about 0.155 s. In this experiment, the process speed was constant (175 mm / s), and the nip passage time was changed by changing the nip width (virtual nip width) of the virtual nip portion. In this experiment, the nip width (first nip width) of the first nip portion was constant (6 mm).

トナーAを用いた場合の結果を表8に示し、トナーBを用いた場合の結果を表9に示す。   The results when toner A is used are shown in Table 8, and the results when toner B is used are shown in Table 9.

Figure 0004350664
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Figure 0004350664
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表8および表9より、トナーAを用いる場合に比べて、トナーBを用いる場合の方が、画像欠陥が発生しやすかった。また、トナーAを用いる場合においても、定着温度を高くしたり、第1・仮想ニップ通過時間を長くしたりすること(第1・仮想ニップ幅を広くすること)で画像欠陥が発生した。   From Tables 8 and 9, image defects were more likely to occur when toner B was used than when toner A was used. Even when toner A was used, image defects were caused by increasing the fixing temperature or extending the first / virtual nip passage time (widening the first / imaginary nip width).

この結果から、仮想ニップ部で(第1ニップ部と仮想ニップ部とで)トナーが必要以上に加熱されると、定着ローラ41とベルト44との間に生じる速度差によって定着部材(定着ローラ41)と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合、仮想ニップ部で必要以上に加熱されているトナーは粘度が低下しているので、トナー表面が分断し、高温オフセットのような画像欠陥(高温オフセットによる画像欠陥)が生じると考えられる。   From this result, when the toner is heated more than necessary at the virtual nip portion (at the first nip portion and the virtual nip portion), a fixing member (the fixing roller 41) is caused by a speed difference generated between the fixing roller 41 and the belt 44. ) And the recording paper, if the toner is heated more than necessary in the virtual nip, the viscosity of the toner is reduced, and the toner surface is divided, resulting in an image such as a high temperature offset. Defects (image defects due to high temperature offset) are considered to occur.

(解析例2)
次に、仮想ニップ部出口(第2ニップ部入口)でのトナー温度と、高温オフセットによる画像欠陥との関係を検討するため、実施形態1における解析例1と同様のモデルを用いて、1次元熱伝導解析を行った。このモデルを用いて、仮想ニップ部出口直前での、記録紙上に印字された未定着画像のトナーにおける最上層温度(定着ローラ41と接する側の層の温度)を算出した。
(Analysis example 2)
Next, in order to examine the relationship between the toner temperature at the virtual nip portion outlet (second nip portion inlet) and the image defect due to the high temperature offset, a one-dimensional model is used using the same model as the first analysis example in the first embodiment. Heat conduction analysis was performed. Using this model, the uppermost layer temperature (the temperature of the layer in contact with the fixing roller 41) of the toner of the unfixed image printed on the recording paper immediately before the exit of the virtual nip portion was calculated.

解析条件は、実施形態1における解析例1と同様、表5に示した各層の厚み、初期温度、比熱、比重、熱伝導率、物性値を用いた。また、定着ローラ41の弾性層41bについては、弾性層41bを15層に分割した。そして、分割した各層の初期温度は、離型層41cと接する層を160℃、芯金41aと接する層を188℃とした。また、分割した間の層の初期温度は、離型層41cに近い層から2℃ずつ上げた値を設定した。   As analysis conditions, the thickness, initial temperature, specific heat, specific gravity, thermal conductivity, and physical property values of each layer shown in Table 5 were used as in Analysis Example 1 in Embodiment 1. The elastic layer 41b of the fixing roller 41 is divided into 15 layers. The initial temperature of each of the divided layers was 160 ° C. for the layer in contact with the release layer 41c and 188 ° C. for the layer in contact with the core metal 41a. Moreover, the initial temperature of the layer during the division was set to a value increased by 2 ° C. from the layer close to the release layer 41c.

なお、表5に示した解析条件は、定着温度160℃の時の設定(条件)であり、定着温度を170℃で計算する場合は、定着ローラ41で設定する各層(離型層41c、弾性層41b、芯金41a)の初期温度をそれぞれ10℃上げた。同様に、定着温度180℃で計算する場合は、定着ローラ41の各層の温度をさらに10℃あげた。   The analysis conditions shown in Table 5 are the settings (conditions) when the fixing temperature is 160 ° C. When the fixing temperature is calculated at 170 ° C., each layer set by the fixing roller 41 (release layer 41c, elasticity) The initial temperatures of the layer 41b and the cored bar 41a) were each increased by 10 ° C. Similarly, when calculating at a fixing temperature of 180 ° C., the temperature of each layer of the fixing roller 41 is further increased by 10 ° C.

また、解析に用いた計算式は、実施形態1における解析例1と同様である。当該計算式を用いて、各層の微少時間τ経過後の温度を計算し、用紙が第1ニップ部入口から仮想ニップ部出口直前の時間(第1・仮想ニップ幅をプロセス速度で除した値)まで計算を繰り返した。   Moreover, the calculation formula used for the analysis is the same as that of Analysis Example 1 in the first embodiment. Using this calculation formula, calculate the temperature of each layer after the minute time τ has elapsed, and the paper is the time immediately before the virtual nip exit from the first nip entrance (value obtained by dividing the first virtual nip width by the process speed) The calculation was repeated until.

上記解析条件にて、定着温度および第1・仮想ニップ通過時間をパラメータとして仮想ニップ出口でのトナー最上層温度を計算した結果を表10に示す。   Table 10 shows the result of calculating the toner uppermost layer temperature at the virtual nip exit, using the fixing temperature and the first / virtual nip passage time as parameters under the above analysis conditions.

Figure 0004350664
Figure 0004350664

表8の実験結果および表10の解析結果より、トナーAを用いる場合、仮想ニップ出口でのトナーの最上層温度が120℃以下であれば、高温オフセットによる画像欠陥が発生せず、良好な画像が得られた。なお、トナーAの4mm降下温度は120℃である。すなわち、熱解析の結果、仮想ニップ出口でのトナー最上層温度がトナーAの4mm降下温度(120℃)以上に達している場合に、高温オフセットによる画像欠陥が発生した。   From the experimental results in Table 8 and the analysis results in Table 10, when toner A is used, if the uppermost layer temperature of the toner at the virtual nip exit is 120 ° C. or lower, image defects due to high temperature offset do not occur and a good image is obtained. was gotten. Note that the 4 mm drop temperature of toner A is 120 ° C. That is, as a result of thermal analysis, when the temperature of the uppermost layer of the toner at the virtual nip exit has reached or exceeded the 4 mm drop temperature (120 ° C.) of toner A, an image defect due to high temperature offset occurred.

また、表9の実験結果および表10の解析結果より、トナーBを用いる場合には、仮想ニップ出口でのトナーの最下層温度が115℃以下であれば、高温オフセットによる画像欠陥が発生せず、良好な画像が得られた。なお、トナーBの4mm降下温度は115℃である。つまり、トナーBを用いる場合にも、トナーAを用いる場合と同様、熱解析の結果、仮想ニップ出口でのトナー最上層温度がトナーBの4mm降下温度(115℃)以上に達している場合に、高温オフセットのような画像欠陥が発生した。   Further, from the experimental results in Table 9 and the analysis results in Table 10, when toner B is used, if the lowest layer temperature of the toner at the virtual nip exit is 115 ° C. or less, image defects due to high temperature offset do not occur. A good image was obtained. The 4 mm drop temperature of toner B is 115 ° C. That is, when the toner B is used, as in the case of using the toner A, as a result of the thermal analysis, when the toner top layer temperature at the virtual nip outlet has reached the 4 mm drop temperature (115 ° C.) or more of the toner B. Image defects such as high temperature offset occurred.

これらの実験結果および解析結果から、高温オフセットによる画像欠陥は、仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度が、トナーの4mm降下温度以上の場合に発生することがわかった。なお、仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度は、第1・仮想ニップ通過時間(第1ニップ部入口から仮想ニップ出口までの通過時間)と相関がある。   From these experimental results and analysis results, it was found that the image defect due to the high temperature offset occurs when the toner top layer temperature at the virtual nip exit is equal to or higher than the 4 mm drop temperature of the toner. The toner uppermost layer temperature at the virtual nip exit has a correlation with the first / virtual nip passage time (passing time from the first nip entrance to the virtual nip exit).

したがって、例えば定着温度が一定の場合には、仮想ニップ部出口におけるトナーの最上層温度が4mm降下温度以下になるような第1・仮想ニップ通過時間(仮想ニップ通過時間+第1ニップ通過時間)を設定することにより、高温オフセットによる画像欠陥を防止できる。   Therefore, for example, when the fixing temperature is constant, the first / virtual nip passage time (virtual nip passage time + first nip passage time) such that the uppermost layer temperature of the toner at the exit of the virtual nip portion is 4 mm or lower. By setting, image defects due to high temperature offset can be prevented.

なお、仮想ニップ出口でのトナー最上層温度を、トナーの4mm降下温度以下にするための第1・仮想ニップ通過時間(仮想ニップ通過時間+第1ニップ通過時間)は、定着温度によって異なる。   The first / virtual nip passage time (virtual nip passage time + first nip passage time) for setting the toner uppermost layer temperature at the virtual nip outlet to be equal to or lower than the 4 mm drop temperature of the toner varies depending on the fixing temperature.

図12は、横軸を仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度(℃)、縦軸を第1・仮想ニップ通過時間(s)とし、表10に示したデータをプロットしたグラフである。なお、図12では、各定着温度(160℃,170℃,180℃)についての、仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度(℃)と第1・仮想ニップ通過時間(s)との関係を示す近似線を実線で示している。   FIG. 12 is a graph in which the data shown in Table 10 is plotted with the horizontal axis representing the toner top layer temperature (° C.) at the virtual nip exit and the vertical axis representing the first / virtual nip passage time (s). FIG. 12 shows the relationship between the toner top layer temperature (° C.) at the virtual nip exit and the first / virtual nip passage time (s) for each fixing temperature (160 ° C., 170 ° C., 180 ° C.). The approximate line is indicated by a solid line.

図12に示したように、各定着温度についての、仮想ニップ出口におけるトナーの最上層温度Tioと、第1・仮想ニップ通過時間tn2との間には、比例関係があり、両者の関係は下記の式(7)に示す1次関数で表すことができる。   As shown in FIG. 12, there is a proportional relationship between the uppermost layer temperature Tio of the toner at the virtual nip outlet and the first / virtual nip passage time tn2 for each fixing temperature. It can be expressed by a linear function shown in equation (7).

tn2=α×Tio+β (α,βは定数)・・・(7)
また、各定着温度についての、仮想ニップ出口におけるトナーの最上層温度Tioと、第1・仮想ニップ通過時間tn2との関係を示す近似線は、図12に示したように互いに略平行である。したがって、上記式(7)に示した1次関数は、切片が異なるだけで、その傾きは定着温度によらずほぼ一定(α≒0.0023)である。そして、図12に示したグラフにおいて、切片βを定着温度Tのパラメータとして考えた場合(β=f(T)として考えた場合)、上記式(7)を以下に示す関係式(式(8))で近似することができる。
tn2 = α × Tio + β (α and β are constants) (7)
Further, for each fixing temperature, approximate lines indicating the relationship between the uppermost layer temperature Tio of the toner at the virtual nip outlet and the first / virtual nip passage time tn2 are substantially parallel to each other as shown in FIG. Therefore, the linear function shown in the above formula (7) is different in intercept only, and its slope is almost constant (α≈0.0023) regardless of the fixing temperature. In the graph shown in FIG. 12, when the intercept β is considered as a parameter of the fixing temperature T (when β = f (T) is considered), the above equation (7) is expressed by the following relational equation (equation (8 )).

tn2=0.0023×Tio+f(T) (f(T)は、Tの関数)・・・(8)
図13は、関数f(T)、すなわち定着温度Tと切片βとの関係を示すグラフである。つまり、図12に示した各定着温度についての近似線を、上記式(8)で表した時に、Tio=0の場合のとした時の切片β(=f(T))の値を、横軸を定着温度T、縦軸を切片βとしてプロットし、その近似線を表したグラフが図13である。この図からわかるように、定着温度Tと切片βとの関係を示す近似線は、以下に示す1次関数(式(9))として表すことができる。
tn2 = 0.0023 × Tio + f (T) (f (T) is a function of T) (8)
FIG. 13 is a graph showing the function f (T), that is, the relationship between the fixing temperature T and the intercept β. That is, when the approximate line for each fixing temperature shown in FIG. 12 is expressed by the above equation (8), the value of the intercept β (= f (T)) when Tio = 0 is FIG. 13 is a graph that plots the fixing temperature T on the axis and the intercept β on the vertical axis and represents the approximate line. As can be seen from this figure, the approximate line indicating the relationship between the fixing temperature T and the intercept β can be expressed as the following linear function (formula (9)).

β=f(T)=−0.002T+0.2078 ・・・(9)
上記式(8)および式(9)より、第1.仮想ニップ通過時間(仮想ニップ通過時間+第1ニップ通過時間)tn2、仮想ニップ出口でのトナー最上層温度Tio、定着温度Tの関係は、以下に示す式(10)で表すことができる。
β = f (T) = − 0.002T + 0.2078 (9)
From the above equations (8) and (9), The relationship between the virtual nip passage time (virtual nip passage time + first nip passage time) tn2, the toner uppermost layer temperature Tio at the virtual nip outlet, and the fixing temperature T can be expressed by the following equation (10).

tn2=0.0023×Tio−0.002T+0.2078 ・・・(10)
ここで、第1・仮想ニップ通過時間tn2が短くなればなるほど、仮想ニップ出口直前((仮想ニップ+第1ニップ)通過完了直前)のトナー最上層温度Tioは低くなる。したがって、トナーの4mm降下温度をT4mmとした場合、以下の式(11)を満たすように、第1・仮想ニップ通過時間tn2を設定すれば、高温オフセットによる画像欠陥が生じることを防止できる。
tn2 = 0.0023 × Tio−0.002T + 0.2078 (10)
Here, the shorter the first / virtual nip passage time tn2, the lower the toner uppermost layer temperature Tio immediately before the virtual nip exit (just before (virtual nip + first nip) passage completion). Accordingly, when the 4 mm drop temperature of the toner is T 4 mm , the image defect due to the high temperature offset can be prevented by setting the first / virtual nip passage time tn2 so as to satisfy the following expression (11).

tn2≦0.0023×T4mm−0.002T+0.2078 ・・・(11)
この式(11)を用いて第1・仮想ニップ通過時間tn2を設定することにより、ある任意の熱特性(4mm降下温度)のトナーを用いる場合に、高温オフセットによる画像欠陥を防止するための定着温度および第1・仮想ニップ通過時間(あるいは第1・仮想ニップ幅)を、実験や解析を行うことなく適切に設定できる。すなわち、上記式(11)を満たす定着温度Tおよび第1・仮想ニップ通過時間tn2(あるいは第1・仮想ニップ幅)を設定することで、実験を行わずとも、高温オフセットによる画像欠陥を防止した定着装置を設計することができる。
tn2 ≦ 0.0023 × T 4 mm −0.002T + 0.2078 (11)
By setting the first / virtual nip passage time tn2 using this equation (11), when using toner having a certain arbitrary thermal characteristic (4 mm drop temperature), fixing for preventing image defects due to high temperature offset The temperature and the first / virtual nip passage time (or the first / virtual nip width) can be appropriately set without performing experiments or analysis. That is, by setting the fixing temperature T and the first / virtual nip passage time tn2 (or the first / virtual nip width) satisfying the above formula (11), image defects due to high temperature offset can be prevented without performing an experiment. A fixing device can be designed.

なお、実施形態1で示した式(6)および上記式(11)の両方を満たすように各条件を設定することにより、画像ずれ、および、高温オフセットによる画像欠陥を防止した定着装置の設計を行うことができる。すなわち、上記式(6)および式(11)の両方を満たすことにより、画像ずれ、および、高温オフセットによる画像欠陥の両方を防止できる。   In addition, by setting each condition so as to satisfy both the expression (6) shown in the first embodiment and the above expression (11), a fixing device design that prevents image misalignment and image defects due to high-temperature offset is designed. It can be carried out. That is, by satisfying both of the above formulas (6) and (11), both image shift and image defects due to high temperature offset can be prevented.

以上の結果に基づいて、本実施形態では、定着ローラ41に対する複数の圧接部(定着ニップ部)と各定着ニップ部に形成される仮想ニップ部とについて、記録紙搬送方向の上流側に位置する定着ニップ部である第1ニップ部(記録紙が最初に搬送されるニップ部)とそれに続く仮想ニップ部とを通過した記録紙上のトナー像が、仮想ニップ部出口で高温オフセットによる画像欠陥を生じないように、第1・仮想ニップ通過時間(第1ニップ通過時間+仮想ニップ通過時間)と定着温度とを設定した。   Based on the above results, in the present embodiment, a plurality of pressure contact portions (fixing nip portions) with respect to the fixing roller 41 and virtual nip portions formed in the respective fixing nip portions are positioned upstream in the recording paper conveyance direction. The toner image on the recording paper that has passed through the first nip portion (nip portion where the recording paper is first transported) that is the fixing nip portion and the subsequent virtual nip portion causes an image defect due to high temperature offset at the virtual nip portion outlet. The first / virtual nip passage time (first nip passage time + virtual nip passage time) and the fixing temperature were set so as not to be present.

つまり、第1ニップ部および仮想ニップ部における定着条件である、定着ローラ41の表面温度(定着温度)と、記録紙が第1ニップ部と仮想ニップ部とを通過する第1・仮想ニップ通過時間とを、記録紙上のトナー像に高温オフセットによる画像欠陥を生じさせない条件とするように設定した。なお、第1・仮想ニップ通過時間の設定は、第1ニップ部の記録紙搬送方向の幅である第1ニップ幅および仮想ニップ部の記録紙搬送方向の幅である仮想ニップ幅と、記録紙の搬送速度(プロセス速度)とを設定することによってなされる。   That is, the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 41, which is a fixing condition in the first nip portion and the virtual nip portion, and the first / virtual nip passage time during which the recording paper passes through the first nip portion and the virtual nip portion. Was set to be a condition that does not cause image defects due to high temperature offset in the toner image on the recording paper. The first / virtual nip passage time is set by the first nip width that is the width of the first nip portion in the recording paper conveyance direction, the virtual nip width that is the width of the virtual nip portion in the recording paper conveyance direction, and the recording paper. This is done by setting the transport speed (process speed).

定着装置40では、定着部材(定着ローラ41)と複数の押圧部材(加圧ローラ42および剥離ローラ43)とによって複数の定着ニップ部(第1ニップ部および第2ニップ部)が形成されている。この場合、記録紙の通紙方向(搬送方向)から見て、第1の押圧部材(加圧ローラ42)により形成される定着ニップ部(第1ニップ部)と、第2の押圧部材(剥離ローラ43)により形成される定着ニップ部(第2ニップ部)との間には、定着ニップが形成されないかもしくは、見かけ上は定着ニップが形成されていても、ほとんど定着圧力がかかっていない状態のニップ部(仮想ニップ部)が形成されることになる。   In the fixing device 40, a plurality of fixing nip portions (first nip portion and second nip portion) are formed by the fixing member (fixing roller 41) and the plurality of pressing members (pressure roller 42 and peeling roller 43). . In this case, the fixing nip portion (first nip portion) formed by the first pressing member (pressure roller 42) and the second pressing member (peeling) as viewed from the paper passing direction (conveying direction) of the recording paper. No fixing nip is formed between the fixing nip portion (second nip portion) formed by the roller 43) or a state in which the fixing nip is formed but the fixing pressure is hardly applied. The nip portion (virtual nip portion) is formed.

そして、この場合、仮想ニップ部で(あるいは第1ニップ部と仮想ニップ部とで)トナーが必要以上に加熱されると、定着ローラ41とベルト44との間に生じる速度差によって定着部材(定着ローラ41)と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合に、仮想ニップ部(あるいは第1ニップ部と仮想ニップ部とで)で必要以上に加熱されているトナーは粘度が低下しているので、トナー表面が分断し、高温オフセットによる画像欠陥が生じてしまう。   In this case, when the toner is heated more than necessary at the virtual nip (or at the first nip and the virtual nip), a fixing member (fixing) is caused by a speed difference generated between the fixing roller 41 and the belt 44. When a slight misalignment occurs between the roller 41) and the recording paper, the viscosity of the toner heated more than necessary at the virtual nip portion (or at the first nip portion and the virtual nip portion) decreases. As a result, the toner surface is divided and image defects due to high temperature offset occur.

これに対して、定着装置40では、仮想ニップ部出口において、記録紙上のトナー像が高温オフセットによる画像欠陥を生じない状態とするように定着条件(定着温度および第1・仮想ニップ通過時間)が設定されている。したがって、「高温オフセットのような画像欠陥」を確実に防止することができる。   On the other hand, in the fixing device 40, the fixing conditions (fixing temperature and first / virtual nip passage time) are set so that the toner image on the recording paper does not cause an image defect due to high temperature offset at the exit of the virtual nip portion. Is set. Therefore, “image defects such as high temperature offset” can be reliably prevented.

また、定着装置40では、第1ニップ部および仮想ニップ部における定着条件である定着温度と第1・仮想ニップ通過時間とを、記録紙上のトナー像に高温オフセットのような画像欠陥を生じない条件とするために、記録紙上のトナー像のうち、最も定着ローラ41側となる層であるトナー最上層の温度(トナー最上層温度)が、仮想ニップ出口近傍において、トナーの4mm降下温度以下となるように、定着温度および第1・仮想ニップ通過時間を設定している。   Further, in the fixing device 40, the fixing temperature and the first / virtual nip passage time as fixing conditions in the first nip portion and the virtual nip portion are set so as not to cause an image defect such as a high temperature offset in the toner image on the recording paper. Therefore, in the toner image on the recording paper, the temperature of the toner uppermost layer (the toner uppermost layer temperature) which is the layer closest to the fixing roller 41 is equal to or lower than the 4 mm drop temperature of the toner in the vicinity of the virtual nip exit. As described above, the fixing temperature and the first / virtual nip passage time are set.

このように、仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度を、トナーの4mm降下温度以下とすることにより、仮想ニップ部において高温オフセットによる画像欠陥が生じることを防止することができる。   As described above, by setting the toner uppermost layer temperature at the virtual nip portion outlet to be equal to or lower than the 4 mm drop temperature of the toner, it is possible to prevent image defects due to the high temperature offset in the virtual nip portion.

また、仮想ニップ出口におけるトナー最上層温度は、定着装置40をモデルとする理論計算により求めることができる。例えば、定着装置40を一次元の伝熱解析モデルとしてモデル化し、第1ニップ部および仮想ニップ部における定着温度と第1・仮想ニップ通過時間(あるいは、プロセス速度および第1・仮想ニップ幅)とをパラメータとする理論解析(一次元の伝熱解析)を行うことにより、第1ニップ部出口におけるトナー最上層温度を算出することができる。そして、この理論計算の結果に基づいて、第1ニップ部出口近傍におけるトナー最上層温度が4mm降下温度以下となるように定着温度および第1・仮想ニップ通過時間を設定することで、高温オフセットによる画像欠陥を防止できる。   Further, the toner uppermost layer temperature at the virtual nip exit can be obtained by theoretical calculation using the fixing device 40 as a model. For example, the fixing device 40 is modeled as a one-dimensional heat transfer analysis model, and the fixing temperature and first / virtual nip passage time (or process speed and first / virtual nip width) at the first nip portion and the virtual nip portion By performing a theoretical analysis (one-dimensional heat transfer analysis) using as a parameter, the toner top layer temperature at the first nip exit can be calculated. Then, based on the result of this theoretical calculation, the fixing temperature and the first / virtual nip passage time are set so that the toner uppermost layer temperature in the vicinity of the exit of the first nip portion is 4 mm or less, thereby causing a high temperature offset. Image defects can be prevented.

なお、上記の理論計算では、定着温度(第1ニップ部および仮想ニップ部における定着ローラ41の表面温度)T(℃)、第1・仮想ニップ通過時間(記録紙が第1ニップ部および仮想ニップ部を通過する時間)tn2(s)は、トナーの4mm降下温度をT4mm(℃)とすると、上記式(11)、すなわち、
tn2≦0.0023×T4mm−0.002T+0.2078 ・・・(11)
を満たすように設定すればよい。
In the above theoretical calculation, the fixing temperature (the surface temperature of the fixing roller 41 at the first nip portion and the virtual nip portion) T (° C.), the first / virtual nip passage time (the recording paper has the first nip portion and the virtual nip portion). Part time) tn2 (s), where the 4 mm drop temperature of the toner is T 4 mm (° C.), the above equation (11), that is,
tn2 ≦ 0.0023 × T 4 mm −0.002T + 0.2078 (11)
What is necessary is just to set so that it may satisfy | fill.

上記式(11)に基づいて定着温度および第1・仮想ニップ通過時間を設定することで、例えば、任意の熱特性のトナーを用いる場合に、仮想ニップ部出口でのトナー最上層温度がトナーの4mm降下温度以下となる定着条件(定着温度および第1・仮想ニップ通過時間)を実験や解析で求めることなく、高温オフセットによる画像欠陥を適切に防止することができる。   By setting the fixing temperature and the first / virtual nip passage time based on the above formula (11), for example, when using toner having an arbitrary thermal characteristic, the toner uppermost layer temperature at the exit of the virtual nip portion is Image defects due to high-temperature offset can be appropriately prevented without obtaining fixing conditions (fixing temperature and first / virtual nip passage time) that are 4 mm drop temperature or less through experiments and analysis.

なお、本実施形態にかかる定着装置40では、ベルト44が加圧ローラ42と剥離ローラ43とに懸架されている構成としたが、これに限るものではなく、例えば図8に示すように、ベルト44を備えない構成としてもよい。ただし、この場合、第1ニップ部と第2ニップ部の間の仮想ニップ部では、記録紙の搬送方向を規制するものがないため、第2ニップ部に記録紙が突入するまでに記録紙の搬送方向が変わってしまい、記録紙が第2ニップ部に突入することができない等の搬送性の問題が生じる場合がある。このため、記録紙の搬送方向を規制する手段を備えることが好ましい。記録紙の搬送方向を規制する手段としては、例えば、実施形態1と同様のものを用いることができる。   In the fixing device 40 according to the present embodiment, the belt 44 is suspended from the pressure roller 42 and the peeling roller 43. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. A configuration without 44 is also possible. However, in this case, the virtual nip portion between the first nip portion and the second nip portion has no restriction on the recording paper conveyance direction, so that the recording paper can be moved before the recording paper enters the second nip portion. In some cases, the conveyance direction is changed, and there is a problem in conveyance such that the recording paper cannot enter the second nip portion. For this reason, it is preferable to provide means for regulating the conveyance direction of the recording paper. For example, the same means as in the first embodiment can be used as the means for regulating the recording paper conveyance direction.

また、実施形態1と同様、加圧ローラ42および剥離ローラ43に加えて、ベルト44のテンションを保持する目的でテンションローラ(支持ローラ、図示せず)を1個または複数設けてもよい。また、例えば、実施形態1で図10に示したように、剥離ローラ43とテンションローラ47a・47bとにベルト44を懸架し、第1ニップ部を形成する加圧ローラ42の代わりに、スポンジ状の加圧パッド(非回転部材)46を用いる構成としてもよい。   Further, as in the first embodiment, in addition to the pressure roller 42 and the peeling roller 43, one or more tension rollers (support rollers, not shown) may be provided for the purpose of maintaining the tension of the belt 44. Further, for example, as shown in FIG. 10 in the first embodiment, a belt 44 is suspended between the peeling roller 43 and the tension rollers 47a and 47b, and instead of the pressure roller 42 forming the first nip portion, a sponge-like shape is used. The pressure pad (non-rotating member) 46 may be used.

また、本実施形態では、仮想ニップ部出口でのトナー最上層温度をトナーの4mm降下温度以下とするための定着条件(定着温度および第1・仮想ニップ通過時間)を、一次元の伝熱解析によって求める場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、二次元あるいは三次元の形状を考慮した解析を行ってもよく、あるいは時間変化を考慮した解析を行ってもよい。   In this embodiment, the fixing condition (fixing temperature and first / virtual nip passage time) for setting the toner uppermost layer temperature at the exit of the virtual nip portion to a temperature lower than 4 mm of the toner is one-dimensional heat transfer analysis. However, the present invention is not limited to this. For example, an analysis considering a two-dimensional or three-dimensional shape may be performed, or an analysis considering a time change may be performed.

また、仮想ニップ部出口でのトナー最上層温度をトナーの4mm降下温度以下とするための定着条件(定着温度および第1・仮想ニップ通過時間)、および、第1ニップ部出口でのトナー最下層温度をトナー流出開始温度以上とするための定着条件(定着温度および第1ニップ通過時間;実施形態1参照)の両方を満たすように、各定着条件(定着温度、第1ニップ通過時間、第1・仮想ニップ通過時間)を設定することが好ましい。   Also, fixing conditions (fixing temperature and first / virtual nip passage time) for setting the toner uppermost layer temperature at the exit of the virtual nip portion to 4 mm or lower of the toner, and the lowermost toner layer at the exit of the first nip portion Fixing conditions (fixing temperature, first nip passage time, first time) so as to satisfy both of the fixing conditions (fixing temperature and first nip passage time; refer to Embodiment 1) for setting the temperature to be equal to or higher than the toner outflow start temperature. It is preferable to set a virtual nip passage time).

この場合、仮想ニップ部における低温オフセットによる画像ずれ、および、高温オフセットによる画像欠陥の両方を防止することができる。   In this case, it is possible to prevent both the image shift due to the low temperature offset in the virtual nip portion and the image defect due to the high temperature offset.

上記各実施形態に記載した本発明の概念は、複数の定着ニップ部を有するあらゆる定着装置に適用でき、例えば、上記特許文献4や特許文献5に開示されているような定着ベルトを用いた定着装置にも適用できる。   The concept of the present invention described in each of the above embodiments can be applied to any fixing device having a plurality of fixing nip portions. For example, fixing using a fixing belt as disclosed in Patent Document 4 or Patent Document 5 described above. It can also be applied to devices.

また、上記各実施形態では、ネットワークを介して接続される端末装置から送信された画像データ等に基づいて、所定の記録紙に対して多色または単色の画像を形成する乾式電子写真方式のカラー画像形成装置に本発明の定着装置を備える場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、画像読取装置を備え、読み取った画像を記録紙に形成する複写機(画像形成装置)、あるいはファクシミリ装置、複写機、プリンター等の機能を複合的に備えた画像形成装置に適用してもよい。   In each of the above embodiments, a color of a dry electrophotographic system that forms a multicolor or single color image on a predetermined recording sheet based on image data transmitted from a terminal device connected via a network. Although the case where the image forming apparatus includes the fixing device of the present invention has been described, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to a copying machine (image forming apparatus) that includes an image reading apparatus and forms a read image on a recording sheet, or an image forming apparatus that has multiple functions such as a facsimile machine, a copying machine, and a printer. Good.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、複数の定着ニップ部を有するあらゆる定着装置およびそれを備えた画像形成装置に適用できる。   The present invention can be applied to any fixing device having a plurality of fixing nip portions and an image forming apparatus having the fixing device.

本発明の一実施形態にかかる定着装置において、定着部材と押圧部材とによって形成されるニップ部を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a nip portion formed by a fixing member and a pressing member in the fixing device according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる定着装置が備えられた画像形成装置の主要部を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a main part of an image forming apparatus provided with a fixing device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる定着装置の概略構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a fixing device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態において行った一次元伝熱解析のモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of the one-dimensional heat transfer analysis performed in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態において行った一次元伝熱解析における、複数層間での伝熱を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the heat transfer between several layers in the one-dimensional heat transfer analysis performed in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる定着装置における、定着温度を160℃,170℃,180℃とした場合の、各定着温度における第1ニップ通過直前のトナー最下層温度と第1ニップ通過時間との関係を示すグラフである。In the fixing device according to the embodiment of the present invention, when the fixing temperature is set to 160 ° C., 170 ° C., and 180 ° C., the toner bottom layer temperature immediately before passing through the first nip and the first nip passing time at each fixing temperature. It is a graph which shows a relationship. 本発明の一実施形態にかかる定着装置において、第1ニップ通過時間を第1ニップ部出口におけるトナー最下層温度の一次関数として表した場合の、当該一次関数の切片と定着温度との関係を示したグラフである。In the fixing device according to an embodiment of the present invention, the relationship between the intercept of the linear function and the fixing temperature when the first nip passage time is expressed as a linear function of the toner bottom layer temperature at the first nip exit is shown. It is a graph. 本発明の一実施形態にかかる定着装置の変形例を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modification of the fixing device according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる定着装置の他の変形例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing another modification of the fixing device according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる定着装置のさらに他の変形例を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another modification of the fixing device according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる定着装置のさらに他の変形例を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another modification of the fixing device according to the embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態にかかる定着装置における、定着温度を160℃,170℃,180℃とした場合の、各定着温度における仮想ニップ通過直前のトナー最上層温度と第1・仮想ニップ通過時間との関係を示すグラフである。In the fixing device according to another embodiment of the present invention, when the fixing temperatures are 160 ° C., 170 ° C., and 180 ° C., the toner uppermost layer temperature and the first / virtual nip passage time immediately before passing the virtual nip at each fixing temperature. It is a graph which shows the relationship. 本発明の他の実施形態にかかる定着装置において、第1・仮想ニップ通過時間を仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度の一次関数として表した場合の、当該一次関数の切片と定着温度との関係を示したグラフである。In the fixing device according to another embodiment of the present invention, when the first / virtual nip passage time is expressed as a linear function of the toner uppermost layer temperature at the exit of the virtual nip portion, the relationship between the intercept of the linear function and the fixing temperature. It is the graph which showed.

符号の説明Explanation of symbols

40 定着装置
41 定着ローラ(定着部材)
41a 芯金
41b 弾性層
41c 離型層
42 加圧ローラ(押圧部材、ローラ、弾性ローラ)
42a 芯金
42b 弾性層
42b 弾性層
42c 離型層
43 剥離ローラ(押圧部材)
44 ベルト
44a 離型層
44b ベルト基材
45 ガイド部材
46 加圧パッド(押圧部材)
47a,47b,47c テンションローラ(支持ローラ、押圧部材)
Q 加熱源
tn1 第1ニップ通過時間
tn2 第1・仮想ニップ通過時間
T 定着温度
4mm トナーの4mm降下温度
Ti トナー流出開始温度
Tb 第1ニップ部出口におけるトナー最下層温度
Tio 仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度
a1 空気層(第1の空気層)
a2 空気層(第2の空気層)
40 Fixing device 41 Fixing roller (fixing member)
41a Metal core 41b Elastic layer 41c Release layer 42 Pressure roller (pressing member, roller, elastic roller)
42a Metal core 42b Elastic layer 42b Elastic layer 42c Release layer 43 Peeling roller (pressing member)
44 belt 44a release layer 44b belt base 45 guide member 46 pressure pad (pressing member)
47a, 47b, 47c Tension roller (support roller, pressing member)
Q Heating source tn1 First nip passage time tn2 First / virtual nip passage time T Fixing temperature T 4 mm toner 4 mm drop temperature Ti Toner outflow start temperature Tb Toner bottom layer temperature at first nip exit Tio Toner at virtual nip exit Top layer temperature a1 Air layer (first air layer)
a2 Air layer (second air layer)

Claims (1)

所定の温度に加熱される定着ローラと、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着ローラ方向への押圧力を付与する加圧ローラおよび剥離ローラと、上記加圧ローラおよび上記剥離ローラに懸架されたベルトとを備え、上記加圧ローラと上記定着ローラとが上記ベルトを介して圧接する第1ニップ部、および上記剥離ローラと上記定着ローラとが上記ベルトを介して圧接する第2ニップ部において上記定着ローラと上記ベルトとの間に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の上記記録紙への定着を行う定着装置における定着条件の設定方法であって、
上記第1ニップ部と上記第2ニップ部との間の領域である仮想ニップ部において上記ベルトが上記定着ローラに接触しており、
上記定着ローラにおける上記記録紙との対向面の温度である定着温度と、上記第1ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1ニップ通過時間とを、上記未定着トナー像における上記記録紙の紙面垂直方向の最も記録紙側の温度が上記第1ニップ部の出口において上記未定着トナー像におけるトナーの流出開始温度以上となるように設定し、
上記定着温度と、上記第1ニップ部および上記仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第1・仮想ニップ通過時間とを、上記未定着トナー像における上記記録紙の紙面垂直方向の最も上記定着ローラ側の温度が上記仮想ニップ部の出口において上記未定着トナー像におけるトナーの4mm降下温度以下となるように設定し、
上記トナー流出開始温度は、トナーの粉末をフローテスターにセットし、径1mm×高さ1mmのダイを使用して荷重20kgf/cm 、6℃/分の条件で等速昇温させたときにトナーの溶融が始まってトナーに荷重をかけるピストンが降下し始める温度であり、
上記4mm降下温度は、上記ピストンが降下し始めた後も上記等速昇温を継続させたときに上記ピストンが4mm降下した時点の温度であることを特徴とする定着条件の設定方法
A fixing roller heated to a predetermined temperature, a pressure roller and a peeling roller for applying a pressing force in the direction of the fixing roller to a recording paper on which an unfixed toner image is formed, and the pressure roller and the peeling roller. And a second nip where the pressure roller and the fixing roller are pressed against each other via the belt, and a second nip where the peeling roller and the fixing roller are pressed against each other via the belt. A fixing condition setting method in a fixing device for fixing the unfixed toner image onto the recording paper by passing the recording paper between the fixing roller and the belt in a section,
The belt is in contact with the fixing roller in a virtual nip portion that is a region between the first nip portion and the second nip portion;
The fixing temperature, which is the temperature of the fixing roller facing the recording paper, and the first nip passage time, which is the time for the unfixed toner image to pass through the first nip portion, are determined in the unfixed toner image. The temperature of the recording paper in the direction perpendicular to the surface of the recording paper is set so that the temperature at the outlet of the first nip portion is equal to or higher than the starting temperature of the unfixed toner image.
The fixing temperature and the first / virtual nip passage time, which is the time for the unfixed toner image to pass through the first nip and the virtual nip, are perpendicular to the surface of the recording paper in the unfixed toner image. Is set so that the temperature closest to the fixing roller is equal to or lower than the 4 mm drop temperature of the toner in the unfixed toner image at the exit of the virtual nip portion.
The toner outflow start temperature is set when toner powder is set on a flow tester and heated at a constant speed under a load of 20 kgf / cm 2 and 6 ° C./min using a die having a diameter of 1 mm × height of 1 mm. This is the temperature at which the toner starts to melt and the piston that applies a load to the toner starts to descend.
The fixing condition setting method, wherein the 4 mm drop temperature is a temperature at which the piston drops by 4 mm when the constant temperature increase is continued even after the piston starts to drop .
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