JP4869186B2 - Fixing device - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置に関する。 The present invention is an electrophotographic copying machine, about the constant wearing location that is mounted in an image forming apparatus such as an electrophotographic printer.

電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置(定着器)として、ベルト方式のものがある。ベルト方式の定着装置は、トナー画像を担持する記録紙やOHPシート等の記録材を挟持搬送しつつ加熱するためのニップ部を無端(エンドレス)状のベルトを用いて形成するために、記録材搬送方向においてニップ部の幅を広く取ることが可能となる。そのため、記録材の搬送速度を速くしてもトナー画像を十分な時間加熱することができ、プリント速度を速めることができる。ベルト方式の定着装置としては、ベルトとローラを組み合わせた構成のものと、2本のベルトを組み合わせた構成のものが提案されている。 As a constant Chakusochi (fuser) you mounted in an image forming apparatus of a copying machine or a printer of an electrophotographic system, there is a belt type. A belt-type fixing device uses an endless belt to form a nip portion for heating while nipping and conveying a recording material such as a recording paper or an OHP sheet carrying a toner image. The width of the nip portion can be increased in the transport direction. For this reason, even if the conveying speed of the recording material is increased, the toner image can be heated for a sufficient time, and the printing speed can be increased. As a belt-type fixing device, a configuration in which a belt and a roller are combined and a configuration in which two belts are combined are proposed.

ベルトとローラを組み合わせた構成の例として、特許文献1や特許文献2の定着装置が挙げられる。これらの定着装置においては、定着ローラと熱源を内部に有する加熱ローラの2つのローラに無端(エンドレス)状の定着ベルトを張架している。そしてその定着ローラと加熱ローラ間において定着ベルトの外周面(表面)に加圧ローラを接触させることにより定着ニップ部を形成している。   As an example of a configuration in which a belt and a roller are combined, there are the fixing devices disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2. In these fixing devices, an endless fixing belt is stretched between two rollers, a fixing roller and a heating roller having a heat source therein. A fixing nip portion is formed by bringing a pressure roller into contact with the outer peripheral surface (front surface) of the fixing belt between the fixing roller and the heating roller.

2本のベルトを組み合わせた構成の例として、特許文献3や特許文献4の定着装置が挙げられる。これらの定着装置においては、複数のローラにかけられた定着ベルトと複数のローラにかけられた加圧ベルトとが当接して、加圧されることにより定着ニップ部を形成している。
特開平10−307496号公報 特開平6−318001号公報 特開平3−133871号公報 特開2004−341346号公報
Examples of a configuration in which two belts are combined include the fixing devices disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4. In these fixing devices, a fixing belt applied to a plurality of rollers and a pressure belt applied to the plurality of rollers come into contact with each other and are pressed to form a fixing nip portion.
JP-A-10-30796 JP-A-6-31801 JP-A-3-133871 JP 2004-341346 A

しかしながら、上記のベルトとローラを組み合わせた定着装置で、ベルトにローラを巻きつけて、ニップ幅を広くした構成では、ニップ内で記録材に熱を伝える時間を長くできる反面、ニップ内で加圧されている時間も長くなる。そのため、記録材の中でも特に普通紙(以下、単に紙とする)の場合、紙表面の繊維上に担持されたトナー画像が、紙の繊維に浸透してしまいやすい。   However, with the above-mentioned fixing device that combines a belt and a roller, a configuration in which a roller is wound around the belt to widen the nip width can increase the time for transferring heat to the recording material in the nip, but pressurizes in the nip. The time that is being also lengthens. Therefore, in the case of plain paper (hereinafter simply referred to as paper) among the recording materials, the toner image carried on the fiber on the paper surface tends to penetrate into the paper fiber.

このように紙繊維にトナーが浸透してしまうと、紙がもともと持っている凹凸(地合い)が定着画像面の表面に見えてしまう。つまり、紙繊維がトナーに覆われずに定着画像表面に露出してしまう状態となる。   When the toner penetrates into the paper fiber in this way, the unevenness (texture) originally possessed by the paper appears on the surface of the fixed image surface. That is, the paper fiber is exposed to the fixed image surface without being covered with toner.

このように紙の繊維の地合いが定着画像面の表面に見えてしまうと、紙表面の繊維上をトナー画像で均一の覆うことができなくなり、高い画像濃度を達成することが難しい。またこれと同時に、定着画像面の平滑性が損なわれることから、高い光沢度(グロス)を達成することも困難である。   Thus, when the texture of the paper fiber is visible on the surface of the fixed image surface, the fiber on the paper surface cannot be uniformly covered with the toner image, and it is difficult to achieve a high image density. At the same time, since the smoothness of the fixed image surface is impaired, it is difficult to achieve high glossiness.

また、上記のベルトとローラを組み合わせた定着装置で、定着前加熱手段をニップ部よりも記録材の搬送方向に対して上流側に配置し、記録材とトナー像を非接触で加熱する構成では、高速で印刷する場合、記録材とトナー像を十分に加熱することが出来ない。また、ニップの幅が狭いため、熱量不足による定着不良が発生する。   In the fixing device in which the belt and the roller are combined, the pre-fixing heating unit is disposed upstream of the nip portion with respect to the conveyance direction of the recording material, and the recording material and the toner image are heated in a non-contact manner. When printing at high speed, the recording material and the toner image cannot be heated sufficiently. In addition, since the nip is narrow, a fixing failure occurs due to insufficient heat.

上記の2本のベルトを組み合わせた定着装置で、ニップよりも記録材の搬送方向に対して上流側で、記録材とトナー像を定着ベルトからの輻射熱により非接触で加熱する構成でも、高速で定着しようとする場合には、記録材とトナー像を十分に加熱することが出来ない。またニップの幅も狭いため、熱量不足による定着不良が発生する。   In the fixing device combining the above two belts, the recording material and the toner image can be heated in a non-contact manner by the radiant heat from the fixing belt upstream of the nip in the recording material conveyance direction. When fixing, the recording material and the toner image cannot be heated sufficiently. In addition, since the nip is narrow, fixing failure occurs due to insufficient heat.

また、2本のベルトを組み合わせた定着装置では、ベルトの可撓性を生かして、長いニップ幅を形成し、ベルトの長い領域で記録材を挟持することによってベルトを記録材とトナー像に接触させ、ベルトの熱を積極的に伝達しようとするものがある。   In the fixing device that combines two belts, the belt is brought into contact with the recording material and the toner image by making use of the flexibility of the belt to form a long nip width and sandwiching the recording material in a long region of the belt. Some of them try to actively transfer the heat of the belt.

しかしこの場合、比較的長い定着ニップ全域に渡って、ベルトとトナー像を担持した記録材の密着性が維持されるような加圧力分布とすることが難しい。一度加圧力が高い領域を通過し、その後、加圧力が弱くなる領域があると、加圧力が高い領域で中途半端に定着されたトナー像が、加圧力の弱くなる領域でずれてしまい、トナー像がずれた状態で定着されてしまいやすいという問題がある。   However, in this case, it is difficult to obtain a pressure distribution that maintains the adhesion between the belt and the recording material carrying the toner image over the entire fixing nip. If there is a region where the pressure is once increased and then the pressure is weakened, the toner image fixed halfway in the region where the pressure is high is shifted in the region where the pressure is weakened. There is a problem that the image is easily fixed in a shifted state.

このような、定着ニップの始めの方で加圧力が高い領域を通過したあとに、引き続きこれよりも加圧力の弱い領域が続く状態は、一般的に「圧抜け」と呼ばれる。このような「圧抜け」がある状態は、ベルトと記録紙の密着性が維持できないことによってトナー像Tがずれた状態で定着される「像ずれ」や、ベルトと記録紙の当接状態が不安定になることによって光沢ムラを生じるなど、異常画像の原因となりやすい。   Such a state in which a region with a higher pressure force continues after passing through a region with a higher pressure force at the beginning of the fixing nip is generally called “pressure loss”. Such “pressure loss” is caused by “image displacement” in which the toner image T is fixed due to the inability to maintain the adhesion between the belt and the recording paper, or the contact state between the belt and the recording paper. It tends to cause abnormal images, such as uneven glossiness due to instability.

本発明の目的は、定着処理中にトナーが記録材の繊維に染み込み過ぎないようにでき、定着処理中におけるトナー画像のずれを抑えることのできる定着装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fixing device capable of preventing toner from penetrating excessively into recording material fibers during the fixing process and suppressing a deviation of the toner image during the fixing process .

上記目的を達成するための構成は、第1の無端ベルトと、前記第1の無端ベルトの外周面に接触する第2の無端ベルトと、少なくとも前記第1の無端ベルトと前記第2の無端ベルトのうちの一方を加熱する加熱部材と、前記第1の無端ベルトの内周面に接触する第1の加圧部材と、前記第2の無端ベルトの内周面に接触する第2の加圧部材と、を有し、前記第1の加圧部材と前記第2の加圧部材で前記第1の無端ベルトと前記第2の無端ベルトを挟み込んでおり、前記第1の無端ベルトと前記第2の無端ベルトの間に形成されるニップ部で未定着トナー画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱し、未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、前記第1及び第2の無端ベルトのうち少なくとも一方の無端ベルトは弛んだ状態で配置されており、前記ニップ部は、一方の無端ベルトの弛みによって他方の無端ベルトとの間に形成されている第1のニップ領域と、前記第1の加圧部材によるバックアップがある前記第1の無端ベルトの領域と前記第2の加圧部材によるバックアップがある前記第2の無端ベルトの領域同士が接触して形成されている第2のニップ領域と、を有し、前記ニップ部は、記録材搬送方向において前記第1のニップ領域から始まり、前記第1のニップ領域の直後に前記第2のニップ領域を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first endless belt, a second endless belt that contacts an outer peripheral surface of the first endless belt, at least the first endless belt, and the second endless belt are provided. A heating member that heats one of the first endless belt, a first pressure member that contacts the inner peripheral surface of the first endless belt, and a second pressure that contacts the inner peripheral surface of the second endless belt. And the first endless belt and the second endless belt are sandwiched between the first pressure member and the second pressure member, and the first endless belt and the second endless belt are sandwiched between the first endless belt and the second endless belt. In the fixing device for fixing the unfixed toner image on the recording material by sandwiching and conveying the recording material carrying the unfixed toner image at the nip portion formed between the two endless belts, the first and second At least one of the endless belts The first nip region formed between the endless belt and the other endless belt due to the slack of one endless belt, and the backup by the first pressure member. A region of the endless belt and a second nip region formed by contacting the regions of the second endless belt with backup by the second pressure member, and the nip portion includes: The first nip region starts from the first nip region in the recording material conveyance direction, and the second nip region is provided immediately after the first nip region.

本発明によれば、定着処理中にトナーが記録材の繊維に染み込み過ぎないようにでき、定着処理中におけるトナー画像のずれを抑えることのできる定着装置を提供が可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a fixing device that can prevent the toner from soaking into the fibers of the recording material during the fixing process and can suppress the deviation of the toner image during the fixing process .

本発明を図面に基づいて説明する。   The present invention will be described with reference to the drawings.

[実施例1]
(1)画像形成装置例
図27は本発明に係る定着装置搭載する画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は、電子写真画像形成方式を用いて記録材(例えば、記録材、OHPシート等)に画像を形成するレーザビームプリンタである。
[Example 1]
(1) Example of Image Forming Apparatus Figure 27 is a block schematic drawing of an example of an image forming apparatus equipped with constant Chakusochi engagement Ru in the present invention. This image forming apparatus is a laser beam printer that forms an image on a recording material (for example, a recording material, an OHP sheet, etc.) using an electrophotographic image forming system.

本実施例に示す画像形成装置Aは、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)101を有する。この感光ドラム101は、画像形成装置Aの筐体を構成する画像形成装置本体Bに回転自在に支持され、駆動手段(不図示)によって矢印方向へ所定のプロセススピードで回転駆動される。その感光ドラム101の周囲には、回転方向に沿って、帯電ローラ(帯電手段)102、レーザ露光装置(露光手段)103、現像装置(現像手段)105、転写ローラ(転写手段)106、クリーニング装置(クリーニング手段)107がその順に配設してある。   An image forming apparatus A shown in this embodiment includes a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) 101 as an image carrier. The photosensitive drum 101 is rotatably supported by an image forming apparatus main body B that constitutes a casing of the image forming apparatus A, and is rotationally driven in a direction of an arrow at a predetermined process speed by a driving unit (not shown). Around the photosensitive drum 101, a charging roller (charging means) 102, a laser exposure device (exposure means) 103, a developing device (developing means) 105, a transfer roller (transfer means) 106, and a cleaning device are arranged along the rotation direction. (Cleaning means) 107 are arranged in that order.

回転動作中において、感光ドラム101の外周面(表面)は帯電ローラ102により所定の電位及び極性に一様に帯電される。そしてその感光ドラム101表面に対しレーザ露光装置103から目的の画像情報に基づいたレーザLがミラー104等を介して走査露光される。これによりその露光部分の電荷が除去され、感光ドラム101表面に画像情報に応じた静電潜像(静電像)が形成される。その静電潜像は現像ローラ105aを有する現像装置105によりトナー(現像剤)を用いて現像される。即ち、現像装置105は現像ローラ105aに現像バイアスを印加し、感光ドラム101表面の静電潜像にトナーを付着させる。これによって静電潜像はトナー画像(現像像)として可視化(顕像化)される。   During the rotation operation, the outer peripheral surface (surface) of the photosensitive drum 101 is uniformly charged to a predetermined potential and polarity by the charging roller 102. Then, the surface of the photosensitive drum 101 is scanned and exposed from the laser exposure device 103 to the laser L based on target image information through the mirror 104 and the like. As a result, the charge at the exposed portion is removed, and an electrostatic latent image (electrostatic image) corresponding to the image information is formed on the surface of the photosensitive drum 101. The electrostatic latent image is developed using toner (developer) by a developing device 105 having a developing roller 105a. In other words, the developing device 105 applies a developing bias to the developing roller 105 a and attaches toner to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 101. Thereby, the electrostatic latent image is visualized (visualized) as a toner image (developed image).

一方、所定のタイミングで給送ローラ109により給送カセット108から記録材Pが給送され、その記録材Pは搬送ローラ110によって感光ドラム101と転写ローラ106との間の転写ニップ部Tnへと搬送される。そしてその記録材Pは転写ニップ部Tnで挟持搬送され、その搬送過程において転写ローラ106に転写バイアスを印加する。これにより感光ドラム101表面のトナー画像が順次記録材Pの上に転写される。   On the other hand, the recording material P is fed from the feeding cassette 108 by the feeding roller 109 at a predetermined timing, and the recording material P is transferred to the transfer nip Tn between the photosensitive drum 101 and the transfer roller 106 by the transport roller 110. Be transported. The recording material P is nipped and conveyed by the transfer nip Tn, and a transfer bias is applied to the transfer roller 106 in the conveyance process. As a result, the toner images on the surface of the photosensitive drum 101 are sequentially transferred onto the recording material P.

転写ニップ部Tnでトナー画像を担持した記録材Pは感光ドラム101表面から分離し搬送ガイド111に沿って定着装置112へ搬送される。定着装置112は記録材P上のトナー画像に熱と圧力を付与してトナー画像を記録材P上に加熱定着する。定着装置112を出た記録材Pは、搬送ローラ113により排出ローラ114に搬送され、その排出ローラ114により装置本体B上の排出トレイ115に排出される。 The recording material P bearing the toner image at the transfer nip portion Tn is conveyed along the conveying guide 111 is separated from the photosensitive drum 101 surface to the constant Chakusochi 112. The fixing device 112 applies heat and pressure to the toner image on the recording material P to heat and fix the toner image on the recording material P. The recording material P that has exited the fixing device 112 is transported to the discharge roller 114 by the transport roller 113, and is discharged to the discharge tray 115 on the apparatus main body B by the discharge roller 114.

トナー画像転写後の感光ドラム101表面は、クリーニング装置107の有するクリーニングブレード107aにより転写残トナー等の付着物が除去され、次の画像形成に供される。   The surface of the photosensitive drum 101 after the transfer of the toner image is subjected to removal of adhering matter such as transfer residual toner by a cleaning blade 107a of the cleaning device 107, and used for the next image formation.

(2)定着装置(定着器)
以下の説明において、定着装置又はその定着装置を構成している部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。幅とは短手方向の寸法である。
(2) Fixing device (fixing device)
In the following description, with respect to the fixing device or the members constituting the fixing device, the longitudinal direction is a direction orthogonal to the recording material conveyance direction on the surface of the recording material. The short side direction is a direction parallel to the recording material conveyance direction on the surface of the recording material. The width is a dimension in the short direction.

図1は定着装置112の一例の横断面模型図である。図2は定着装置112の図1に示すII−II線矢視断面図である。図3は定着装置112の図1に示すIII−III線矢視断面図である。図4は定着装置112の図1に示すIV−IV線矢視断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of the fixing device 112. 2 is a cross-sectional view of the fixing device 112 taken along the line II-II shown in FIG. 3 is a cross-sectional view of the fixing device 112 taken along line III-III shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of the fixing device 112 taken along the line IV-IV shown in FIG.

本実施例に示す定着装置112は、無端ベルトとしての定着ベルト(第1の無端ベルト)11及び加圧ベルト(第2の無端ベルト)12と、加圧部材としての定着ローラ(第1の加圧部材)13及び加圧ローラ(第2の加圧部材)14と、回転体としての加熱ローラ16及びテンションローラ17と、を有する。また、定着装置112は、加熱部材としてのハロゲンヒータ15と、温度検知手段としてのサーミスタ等の温度検知素子19と、を有する。また、定着装置112は、定着ローラ13を支持する支持部材としての第1フレーム31L・31Rと、加圧ローラ14を支持する支持部材としての第2フレーム33L・33Rと、を有する。また、定着装置112は、加熱ローラ16を支持する支持部材としての第3フレーム35L・35Rと、テンションローラ17を支持する支持部材としての第4フレーム37L・37Rと、を有する。 The fixing device 112 shown in this embodiment includes a fixing belt (first endless belt) 11 and a pressure belt (second endless belt) 12 as an endless belt, and a fixing roller (first addition belt) as a pressure member. Pressure member) 13 and a pressure roller (second pressure member) 14, and a heating roller 16 and a tension roller 17 as rotating bodies. The fixing device 112 includes a halogen heater 15 as a heating member and a temperature detection element 19 such as a thermistor as a temperature detection unit. In addition, the fixing device 112 includes first frames 31L and 31R as support members that support the fixing roller 13, and second frames 33L and 33R as support members that support the pressure roller 14. The fixing device 112 includes third frames 35L and 35R as support members that support the heating roller 16, and fourth frames 37L and 37R as support members that support the tension roller 17.

そして、定着ベルト11、定着ローラ13、加熱ローラ16、ヒータ15、温度検知素子19、定着ローラ13を支持する第1フレーム31L・31R、及び加熱ローラ16を支持する第3フレーム35L・35Rなどによって定着ベルトユニットU1を構成している。   The fixing belt 11, the fixing roller 13, the heating roller 16, the heater 15, the temperature detection element 19, the first frames 31 </ b> L and 31 </ b> R that support the fixing roller 13, and the third frames 35 </ b> L and 35 </ b> R that support the heating roller 16. The fixing belt unit U1 is configured.

そして、加圧ベルト12、加圧ローラ14、テンションローラ17、加圧ローラ14を支持する第2フレーム33L・33R、及びテンションローラを支持する第4フレーム37L・37Rなどによって加圧ベルトユニットU2を構成している。   The pressure belt unit U2 is configured by the pressure belt 12, the pressure roller 14, the tension roller 17, the second frames 33L and 33R that support the pressure roller 14, and the fourth frames 37L and 37R that support the tension roller. It is composed.

本実施例の定着装置112は、定着ベルトユニットU1において、定着装置112の長手方向に沿って配置した定着ベルト11の内側に定着ローラ13と加熱ローラ16を設け、その定着ローラ13と加熱ローラ16とにより定着ベルト11を支持する構成とした。   In the fixing device 112 of this embodiment, in the fixing belt unit U1, the fixing roller 13 and the heating roller 16 are provided inside the fixing belt 11 arranged along the longitudinal direction of the fixing device 112, and the fixing roller 13 and the heating roller 16 are provided. Thus, the fixing belt 11 is supported.

また、加圧ベルトユニットU2において、定着装置112の長手方向に沿って配置した加圧ベルト12の内側に加圧ローラ14とテンションローラ17を設け、その加圧ローラ14とテンションローラ17とにより加圧ベルト12を支持する構成とした。   Further, in the pressure belt unit U 2, a pressure roller 14 and a tension roller 17 are provided inside the pressure belt 12 disposed along the longitudinal direction of the fixing device 112, and the pressure roller 14 and the tension roller 17 apply pressure. The pressure belt 12 is supported.

図5を参照して、定着ベルト11及び加圧ベルト12の層構成を説明する。図5の(a)は定着ベルト11の層構成の一例を表わす断面図、(b)は加圧ベルト12の層構成の一例を表わす断面図である。   The layer configuration of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating an example of a layer configuration of the fixing belt 11, and FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating an example of a layer configuration of the pressure belt 12.

定着ベルト11及び加圧ベルト12は、それぞれ、内側にエンドレスの基層11a・12aを有し、その基層11a・12aの外周に弾性層11b・12bを有し、その弾性層11b・12bの外周に離型層11c・12cを有する(図4(a)・(b))。基層11a・12aは、ニッケル、SUS等の金属製の電鋳ベルト或いはポリイミドなどの耐熱性樹脂からなるエンドレスのベルトである。基層11a・12aの厚さは、金属製の電鋳ベルトの場合には厚さが50〜150μm程度、耐熱樹脂の場合には50〜300μm程度として、ベルト自体が適度な剛性と可撓性を有することが好ましい。弾性層11b・12bは、基層11a・12a上に形成された厚さ50〜300μm程度のシリコンゴム層である。また、離型層11c・12cは、弾性層11b・12b上に形成された厚さ10〜50μm程度のPFA、PTFEなどのフッ素系樹脂層であり、チューブの被覆或いはコーティング等によって弾性層11b・12b上に形成されている。   Each of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 has endless base layers 11a and 12a on the inner side, elastic layers 11b and 12b on outer peripheries of the base layers 11a and 12a, and outer peripheries of the elastic layers 11b and 12b. The release layers 11c and 12c are provided (FIGS. 4A and 4B). The base layers 11a and 12a are electroless belts made of metal such as nickel and SUS, or endless belts made of a heat resistant resin such as polyimide. The thickness of the base layers 11a and 12a is about 50 to 150 μm in the case of a metal electroformed belt, and about 50 to 300 μm in the case of a heat resistant resin. The belt itself has appropriate rigidity and flexibility. It is preferable to have. The elastic layers 11b and 12b are silicon rubber layers having a thickness of about 50 to 300 μm formed on the base layers 11a and 12a. The release layers 11c and 12c are fluororesin layers such as PFA and PTFE having a thickness of about 10 to 50 μm formed on the elastic layers 11b and 12b. The elastic layers 11b and 12c are formed by covering or coating the tube. 12b is formed.

本実施例では、定着ベルト11及び加圧ベルト12として、次の構成のものを用いている。即ち、厚さ75μmのニッケル層からなるエンドレスベルトを基層11a・12aとし、その基層11a・12aの外周に弾性層11b・12bとして厚さ300μmのシリコンゴム層を形成している。さらにその弾性層11b・12bに離型層11b・12bとして50μmのPFAチューブを被覆している。また外径は、定着ベルト11、加圧ベルト12共にφ55mmとしている。   In this embodiment, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are configured as follows. That is, an endless belt made of a nickel layer having a thickness of 75 μm is used as the base layers 11a and 12a, and a silicon rubber layer having a thickness of 300 μm is formed as elastic layers 11b and 12b on the outer periphery of the base layers 11a and 12a. Further, the elastic layers 11b and 12b are covered with 50 μm PFA tubes as the release layers 11b and 12b. The outer diameter of both the fixing belt 11 and the pressure belt 12 is 55 mm.

定着ローラ13及び加圧ローラ14は、それぞれ、φ18のSUS製の芯金13a・14aの外周に、厚さ5mmのシリコンスポンジゴム層からなる弾性層13b・14bを設けた外径φ28mmの弾性ローラである。このときのアスカーC硬度は9.8N(1kgf)加重時で、約40°である。   The fixing roller 13 and the pressure roller 14 are elastic rollers having an outer diameter of φ28 mm, in which elastic layers 13 b and 14 b made of a silicon sponge rubber layer having a thickness of 5 mm are provided on the outer periphery of a SUS core metal 13 a and 14 a having a diameter of 18 mm, respectively. It is. The Asker C hardness at this time is about 40 ° when 9.8 N (1 kgf) is applied.

本実施例においては、定着ローラ13及び加圧ローラ14の弾性層13b・14bの長手方向の寸法は、定着ベルト11及び加圧ベルト12の長手方向の寸法よりも僅かに大きい寸法に設定した(図2)。定着ローラ13及び加圧ローラ14の弾性層13b・14bの長手方向の寸法は、定着ベルト11及び加圧ベルト12の長手方向の寸法と略同一、或いは、定着ベルト11及び加圧ベルト12の長手方向の寸法よりも短い寸法に設定しても問題ない。   In this embodiment, the longitudinal dimensions of the elastic layers 13b and 14b of the fixing roller 13 and the pressure roller 14 are set to be slightly larger than the longitudinal dimensions of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 ( Figure 2). The longitudinal dimensions of the elastic layers 13b and 14b of the fixing roller 13 and the pressure roller 14 are substantially the same as the longitudinal dimensions of the fixing belt 11 and the pressure belt 12, or the longitudinal dimensions of the fixing belt 11 and the pressure belt 12. There is no problem even if the dimension is set shorter than the dimension in the direction.

上記の定着ローラ13は、芯金13aの両端部が軸受32L・32Rを介して第1フレーム31L・31Rに回転自在に支持される(図2)。   The fixing roller 13 is rotatably supported by the first frames 31L and 31R through the bearings 32L and 32R at both ends of the cored bar 13a (FIG. 2).

加圧ローラ14は、定着ローラ13の下方において定着ローラ13と並列に配置され、芯金13aの両端部が軸受34L・34Rを介して第2フレーム33L・33Rに回転自在に支持される。   The pressure roller 14 is disposed below the fixing roller 13 in parallel with the fixing roller 13, and both ends of the cored bar 13a are rotatably supported by the second frames 33L and 33R via bearings 34L and 34R.

図6は、定着ローラ13と加熱ローラ16と定着ベルト11の関係を表わす説明図である。図6において、(a)は定着ローラ13と加熱ローラ16とに定着ベルト11をその定着ベルト11の最短経路長さで掛け回した状態を表わす図である。(b)は定着ローラ13と加熱ローラ16とに定着ベルト11をその定着ベルト11の最短経路長さよりも余裕を持たせて掛け回した状態を表わす図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship among the fixing roller 13, the heating roller 16, and the fixing belt 11. 6A shows a state in which the fixing belt 11 is wound around the fixing roller 13 and the heating roller 16 by the shortest path length of the fixing belt 11. FIG. 2B is a diagram illustrating a state in which the fixing belt 11 is wound around the fixing roller 13 and the heating roller 16 with a margin longer than the shortest path length of the fixing belt 11.

加熱ローラ16は、肉厚1mm、外径φ18mmのアルミニウム製の中空円筒体である。この加熱ローラ16は、定着ローラ13に掛け回した定着ベルト11を定着ローラ13から記録材搬送方向上流側の斜め上方へ張り出すような位置に設けられる。つまり、加熱ローラ16は、定着ローラ13と加熱ローラ16とに定着ベルト11を掛け回したときの定着ベルト11の最短経路長さよりも定着ベルト11の周長さの方が余裕を持って長くなるような位置に、意図的に配置される。   The heating roller 16 is an aluminum hollow cylindrical body having a thickness of 1 mm and an outer diameter of 18 mm. The heating roller 16 is provided at a position where the fixing belt 11 wound around the fixing roller 13 protrudes obliquely upward on the upstream side in the recording material conveyance direction from the fixing roller 13. That is, the circumferential length of the fixing belt 11 is longer with a margin than the shortest path length of the fixing belt 11 when the fixing belt 11 is wound around the fixing roller 13 and the heating roller 16. Such a position is intentionally arranged.

そしてその位置において、加熱ローラ16の両端部が第3フレーム35L・35Rに軸受36L・36R(図4)を介して回転自在に支持される。或いは、加熱ローラ16両端部の軸受35L・35Rが加熱ローラ16の回転中心と定着ローラ13の回転中心とを結ぶ仮想直線L1上において定着ローラ13から離れる方向P1(図1)にバネ等で付勢した状態に第3フレーム35L・35Rに支持される。つまり、定着ベルト11は、図6(a)のように定着ローラ13と加熱ローラ16とにテンションを張った状態に掛け回されるのではなく、図6(b)のように定着ローラ13と加熱ローラ16とに弛ませた状態に緩く掛け回される。従って、定着ベルト11には、その定着ベルト11の周方向において定着ローラ13と加熱ローラ16との間に弛み部11aが形成される。本実施例においては、定着ローラ13の軸中心位置と加熱ローラ16の中心位置との距離を23[mm]に設定して、弛み部11dを形成するようにした。   At that position, both ends of the heating roller 16 are rotatably supported by the third frames 35L and 35R via bearings 36L and 36R (FIG. 4). Alternatively, the bearings 35L and 35R at both ends of the heating roller 16 are attached by a spring or the like in a direction P1 (FIG. 1) away from the fixing roller 13 on an imaginary straight line L1 connecting the rotation center of the heating roller 16 and the rotation center of the fixing roller 13. It is supported by the third frames 35L and 35R in a biased state. That is, the fixing belt 11 is not stretched around the fixing roller 13 and the heating roller 16 as shown in FIG. 6A, but is fixed around the fixing roller 13 as shown in FIG. Loosely hung around the heating roller 16. Accordingly, the fixing belt 11 is formed with a slack portion 11 a between the fixing roller 13 and the heating roller 16 in the circumferential direction of the fixing belt 11. In this embodiment, the distance between the axial center position of the fixing roller 13 and the central position of the heating roller 16 is set to 23 [mm] to form the slack portion 11d.

加熱ローラ16の内部に設けられたハロゲンヒータ15は、その両端部が第3フレーム35L・35Rに設けられたヒータ支持部35L1・35R1により支持されている。加熱ローラ16の内面は黒色に塗装がなされ、ハロゲンヒータ15の輻射熱を吸収しやすくなっている。   Both ends of the halogen heater 15 provided inside the heating roller 16 are supported by heater support portions 35L1 and 35R1 provided on the third frames 35L and 35R. The inner surface of the heating roller 16 is painted black so that the radiant heat of the halogen heater 15 is easily absorbed.

上記の加熱ローラ16は、加熱ローラ16の外周面(表面)の一部を定着ベルト11の内周面(内面)と接触させ、その接触領域からハロゲンヒータ15による熱を定着ベルト11に伝達して、定着ベルト11を加熱する構成である。つまり、定着ベルト11は加熱ローラ16を通じてハロゲンヒータ15により加熱される。   The heating roller 16 contacts a part of the outer peripheral surface (front surface) of the heating roller 16 with the inner peripheral surface (inner surface) of the fixing belt 11, and transmits heat from the halogen heater 15 to the fixing belt 11 from the contact region. Thus, the fixing belt 11 is heated. That is, the fixing belt 11 is heated by the halogen heater 15 through the heating roller 16.

図7は加圧ローラ14とテンションローラ17と加圧ベルト12の関係を表わす説明図である。図7において、(a)は加圧ローラ14とテンションローラ17とに加圧ベルト12をその加圧ベルト12の最短経路長さで掛け回した状態を表わす図である。(b)は加圧ローラ14とテンションローラ17とに加圧ベルト12をその加圧ベルト12の最短経路長さよりも余裕を持たせて掛け回した状態を表わす図である。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship among the pressure roller 14, the tension roller 17, and the pressure belt 12. 7A shows a state in which the pressure belt 12 is wound around the pressure roller 14 and the tension roller 17 by the shortest path length of the pressure belt 12. (B) is a diagram showing a state in which the pressure belt 12 and the tension roller 17 are wound around the pressure belt 12 with a margin longer than the shortest path length of the pressure belt 12.

テンションローラ17は、外径φ18mmのローラであって、SUS製φ10mmの芯金17aの外周に厚さ4mmのシリコンスポンジゴム層からなる弾性層17bを設けた構成である。弾性層17bの長手方向の寸法は、定着ローラ13及び加圧ローラ14の弾性層13b・14bの長手方向の寸法と等しい。このテンションローラ17は、加圧ローラ14に掛け回した加圧ベルト12を加圧ローラ14から記録材搬送方向上流側の斜め下方へ張り出すような位置に設けられる。つまり、テンションローラ17は、加圧ローラ14とテンションローラ17とに加圧ベルト12を掛け回したときの加圧ベルト12の最短経路長さよりも加圧ベルト12の周長さの方が余裕を持って長くなるような位置に、意図的に配置される。そしてその位置において、テンションローラ17の芯金17aの両端部が第4フレーム37L・37Rに軸受38L・38R(図4)を介して回転自在に支持される。或いは、芯金17a両端部の軸受38L・38Rが加圧ローラ14の回転中心とテンションローラ17の回転中心とを結ぶ仮想直線L2上において加圧ローラ14から離れる方向P2(図1)にバネ等で付勢された状態に第4フレーム37L・37Rに支持される。つまり、加圧ベルト12は、図7(a)のように加圧ローラ14とテンションローラ17とにテンションを張った状態に掛け回されるのではなく、図7(b)のように加圧ローラ14とテンションローラ17とに弛ませた状態に緩く掛け回される。従って、加圧ベルト12には、その加圧ベルト12の周方向において加圧ローラ14とテンションローラ17との間に弛み部12dが形成される。本実施例においては、加圧ローラ14の軸中心位置とテンションローラ17の中心位置との距離を23[mm]に設定して、弛み部12dを形成するようにした。   The tension roller 17 is a roller having an outer diameter of φ18 mm, and has a configuration in which an elastic layer 17b made of a silicon sponge rubber layer having a thickness of 4 mm is provided on the outer periphery of a SUS φ10 mm cored bar 17a. The longitudinal dimension of the elastic layer 17 b is equal to the longitudinal dimension of the elastic layers 13 b and 14 b of the fixing roller 13 and the pressure roller 14. The tension roller 17 is provided at a position where the pressure belt 12 wound around the pressure roller 14 protrudes obliquely downward from the pressure roller 14 on the upstream side in the recording material conveyance direction. In other words, the tension roller 17 has a margin in the circumferential length of the pressure belt 12 than the shortest path length of the pressure belt 12 when the pressure belt 12 is wound around the pressure roller 14 and the tension roller 17. It is intentionally placed at a position where it can be long. At that position, both ends of the cored bar 17a of the tension roller 17 are rotatably supported by the fourth frames 37L and 37R via bearings 38L and 38R (FIG. 4). Alternatively, the bearings 38L and 38R at both ends of the cored bar 17a are on a virtual straight line L2 connecting the rotation center of the pressure roller 14 and the rotation center of the tension roller 17 in the direction P2 (FIG. 1) away from the pressure roller 14 Is supported by the fourth frames 37L and 37R. That is, the pressure belt 12 is not wound around a state where the pressure roller 14 and the tension roller 17 are tensioned as shown in FIG. 7A, but is pressed as shown in FIG. 7B. The roller 14 and the tension roller 17 are loosely wound around. Therefore, a slack portion 12 d is formed on the pressure belt 12 between the pressure roller 14 and the tension roller 17 in the circumferential direction of the pressure belt 12. In this embodiment, the distance between the axial center position of the pressure roller 14 and the central position of the tension roller 17 is set to 23 [mm] to form the slack portion 12d.

従って、本実施例では、2つの無端ベルトである定着ベルト11と加圧ベルト12の両方に弛み部11d・12dを形成している。   Therefore, in this embodiment, the slack portions 11d and 12d are formed on both the fixing belt 11 and the pressure belt 12 which are two endless belts.

次に、定着ベルトユニットU1の定着ベルト11と加圧ベルトユニットU2の加圧ベルト12とによって形成されるニップ部の詳細について説明する。   Next, details of a nip portion formed by the fixing belt 11 of the fixing belt unit U1 and the pressure belt 12 of the pressure belt unit U2 will be described.

以下、本実施例の定着器構成において、説明の便宜上、ニップ部はその機能的役割に応じて、「プレニップ部」、「加圧ニップ部」と名称を付して説明する。「プレニップ部」とは、定着ベルト11、加圧ベルト12が、それぞれ定着ローラ13、加圧ローラ14に接触していないベルト領域同士によって形成されたニップ部である(図1)。「加圧ニップ部」とは、定着ベルト11、加圧ベルト12の内面にそれぞれ配置した定着ローラ13、加圧ローラ14のバックアップがある領域同士によって形成されたニップ部である(図1)。また、「プレニップ部N1」と「加圧ニップ部N2」を合わせたニップ領域を「トータルニップ」とする。ニップ部であるトータルニップは、2つの無端ベルトである定着ベルト11と加圧ベルト12の外周面同士を互いに当接させることにより形成される。   Hereinafter, in the configuration of the fixing device of the present embodiment, for convenience of explanation, the nip portion is described with the names “pre-nip portion” and “pressure nip portion” according to the functional role. The “pre-nip portion” is a nip portion formed by belt regions where the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are not in contact with the fixing roller 13 and the pressure roller 14, respectively (FIG. 1). The “pressure nip portion” is a nip portion formed by regions where the backup of the fixing roller 13 and the pressure roller 14 disposed on the inner surfaces of the fixing belt 11 and the pressure belt 12, respectively, is present (FIG. 1). Further, a nip region including the “pre-nip portion N1” and the “pressure nip portion N2” is defined as a “total nip”. The total nip that is a nip portion is formed by bringing the outer peripheral surfaces of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 that are two endless belts into contact with each other.

定着ベルトユニットU1と加圧ベルトユニットU2において、定着ローラ13を支持する第一フレームと、加圧ローラを支持する第二フレームには、それぞれ、加圧手段としての加圧バネ41L・41R,42L・42Rが配設される(図2)。そしてその加圧バネ41L・41R,42L・42Rにより定着ローラ13と加圧ローラ14は互いに接近する方向に付勢される。その定着ローラ13と加圧ローラ14は、それぞれの弾性層13b・14bにより定着ベルト11と加圧ベルト12が挟まれて加圧されることにより、定着ベルト11の外周面(表面)と加圧ベルト12の外周面(表面)とが接触する。その結果、定着ベルト11表面と加圧ベルト12表面との接触により加圧ニップ部N2が形成される(図1)。本実施例においては、加圧バネ41L・41R,42L・42Rによる定着ローラ13と加圧ローラ14への加圧力の総圧を196N(20kgf)とし、これにより加圧ニップ部N2の幅を5mmとしている。   In the fixing belt unit U1 and the pressure belt unit U2, the first frame that supports the fixing roller 13 and the second frame that supports the pressure roller are respectively provided with pressure springs 41L, 41R, and 42L. 42R is disposed (FIG. 2). The fixing roller 13 and the pressure roller 14 are urged toward each other by the pressure springs 41L / 41R, 42L / 42R. The fixing roller 13 and the pressure roller 14 are pressed against the outer peripheral surface (surface) of the fixing belt 11 by pressing the fixing belt 11 and the pressure belt 12 between the elastic layers 13b and 14b. The outer peripheral surface (surface) of the belt 12 comes into contact. As a result, a pressure nip portion N2 is formed by contact between the surface of the fixing belt 11 and the surface of the pressure belt 12 (FIG. 1). In this embodiment, the total pressure applied to the fixing roller 13 and the pressure roller 14 by the pressure springs 41L, 41R, 42L, and 42R is 196 N (20 kgf), whereby the width of the pressure nip portion N2 is 5 mm. It is said.

図8は、加圧ニップ部N2の形成に伴い定着ベルト11と加圧ベルト12のそれぞれの弛み部11d・12dによって形成されるプレニップ部N1の説明図である。   FIG. 8 is an explanatory diagram of the pre-nip portion N1 formed by the slack portions 11d and 12d of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 when the pressure nip portion N2 is formed.

上述のように、非加圧状態における定着ベルトユニットU1においては、図6(b)に示すように、弛み部11dを有する。また、非加圧状態における加圧ベルトユニットU2においては、図7(b)に示すように、弛み部12dを有する。   As described above, the fixing belt unit U1 in the non-pressurized state has the slack portion 11d as shown in FIG. Further, the pressure belt unit U2 in the non-pressurized state has a slack portion 12d as shown in FIG.

定着ローラ13と加圧ローラ14が互いに接近する方向に付勢され、定着ベルト11と加圧ベルト12との接触より加圧ニップ部N2が形成される。すると、その加圧ニップ部N2の記録材搬送方向上端から、定着ベルト11と加圧ベルト12のそれぞれの弛み部11d・12dに所定の範囲で重なり合う領域、オーバーラップする領域(図8の点線部分)が生じる。それぞれの弛み部11d・12dは、その重なり合う領域で定着ベルト11表面と加圧ベルト12の表面が接触する。これにより、定着ベルト11と加圧ベルト12は周方向に平衡を保つように適度に変形する。これによって、その重なり合う領域にプレニップ部(第1のニップ領域)N1が形成される(図1)。従って、このプレニップ部N1内におけるニップ圧は、定着ベルト11と加圧ベルト12が図1に示す接触状態からそれぞれ図6(b)、図7(b)に示す非接触状態に戻ろうとする、定着ベルト11及び加圧ベルト12の弾性の力によるものである。 The fixing roller 13 and the pressure roller 14 are urged toward each other, and a pressure nip portion N <b> 2 is formed by contact between the fixing belt 11 and the pressure belt 12. Then, from the upper end of the pressure nip portion N2 in the recording material conveyance direction, a region that overlaps the slack portions 11d and 12d of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 within a predetermined range, and an overlapping region (dotted line portion in FIG. 8). ) Occurs. Each of the slack portions 11d and 12d is in contact with the surface of the fixing belt 11 and the surface of the pressure belt 12 in the overlapping region. As a result, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are appropriately deformed so as to be balanced in the circumferential direction. As a result, a pre-nip portion (first nip region) N1 is formed in the overlapping region (FIG. 1). Accordingly, the nip pressure in the pre-nip portion N1 tries to return the contact state of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 from the contact state shown in FIG. 1 to the non-contact state shown in FIGS. 6B and 7B, respectively. This is due to the elastic force of the fixing belt 11 and the pressure belt 12.

つまり、プレニップ部N1内におけるニップ圧は、定着ベルト11及び加圧ベルト12の主にそれぞれの基層11a・12aの有する剛性及び可撓性に依存して非接触状態での形状に戻ろうとするベルト11・12自身の復元力によるものである。こうして形成されたプレニップ部N1の幅は、およそ15mmである。   That is, the nip pressure in the pre-nip portion N1 mainly returns to the shape in the non-contact state depending on the rigidity and flexibility of the respective base layers 11a and 12a of the fixing belt 11 and the pressure belt 12. This is due to the resilience of 11 · 12 itself. The width of the pre-nip portion N1 formed in this way is approximately 15 mm.

このようにして形成されるプレニップ部N1は、互いに可撓性を有し変形する定着ベルト11及び加圧ベルト12の当接によって形成される。そのため、プレニップ部N1の範囲内においてその圧力分布はほぼ均一であり、安定した当接状態を維持することが可能になっている。   The pre-nip portion N1 formed in this way is formed by contact between the fixing belt 11 and the pressure belt 12 which are flexible and deformable. Therefore, the pressure distribution is substantially uniform within the range of the pre-nip portion N1, and it is possible to maintain a stable contact state.

さらに、このプレニップ部N1は、定着ベルト11に内包される定着ローラ13と加圧ベルト12に内包される加圧ローラ14を付勢することによって形成される加圧ニップ部N2と連続して形成される。そのため、記録材を挟持、搬送する際に、記録材Pと定着ベルト11及び加圧ベルト12との密着性が、プレニップ部N1と加圧ニップ部N2を含めたトータルニップ内において維持されている。   Further, the pre-nip portion N1 is formed continuously with the pressure nip portion N2 formed by urging the fixing roller 13 included in the fixing belt 11 and the pressure roller 14 included in the pressure belt 12. Is done. Therefore, when the recording material is sandwiched and conveyed, the adhesion between the recording material P and the fixing belt 11 and the pressure belt 12 is maintained in the total nip including the pre-nip portion N1 and the pressure nip portion N2. .

このとき形成されているプレニップ部と加圧ニップ部の当接状態を図9に示す。   FIG. 9 shows a contact state between the pre-nip portion and the pressure nip portion formed at this time.

本実施形態においては、定着ベルト11と加圧ベルト12は同じ仕様であり、また、定着ローラ13と加圧ローラ14は共に同じ仕様の弾性ローラであるので、付勢された荷重による変形量は同じとなる。変形量が同じであるということは、定着ベルト11内に配置された定着ローラ13が定着ベルト11内面に接している長さと、加圧ベルト12内に配置された加圧ローラ14が加圧ベルト12内面に接している長さがほぼ等しい。つまり、定着ローラ13が定着ベルト11をバックアップしている長さと、加圧ローラ14が加圧ベルト12をバックアップしている長さはほぼ等しい。従って、加圧ニップ部N2の領域内には、加圧部材である定着ローラ13と加圧ローラ14とによるバックアップがある無端ベルト領域同士、即ち定着ベルト11及び加圧ベルト12の領域同士によって形成された部分を有する。本実施例では、その部分は加圧ニップ部(第2のニップ領域)N2全域である。従って、このときの状態は、図9に示すように、記録材搬送方向上流側から、ベルト同士の当接によって形成されたプレニップ部N1がある。そしてそのプレニップ部N1に引き続き、各ローラにバックアップされたベルト同士の接触によって形成される加圧ニップ部N2が連続して形成された状態となる。つまり、トータルニップ(ニップ部)は、プレニップ部N1から始まり、記録材搬送方向下流側に連続して加圧ニップ部N2が形成されるよう、2つの無端ベルトである定着ベルト11と加圧ベルト12を支持する。 In this embodiment, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 have the same specifications, and the fixing roller 13 and the pressure roller 14 are both elastic rollers having the same specifications. It will be the same. The same deformation amount means that the length of the fixing roller 13 disposed in the fixing belt 11 is in contact with the inner surface of the fixing belt 11 and the pressure roller 14 disposed in the pressure belt 12 is the pressure belt. 12 The length in contact with the inner surface is substantially equal. That is, the length that the fixing roller 13 backs up the fixing belt 11 is substantially equal to the length that the pressure roller 14 backs up the pressure belt 12. Accordingly, in the region of the pressure nip portion N2, the endless belt regions that are backed up by the fixing roller 13 and the pressure roller 14 as pressure members, that is, the regions of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are formed. It has the part which was made. In this embodiment, that portion is the entire pressure N2 (second nip region) N2. Accordingly, as shown in FIG. 9, the state at this time includes a pre-nip portion N1 formed by contact of the belts from the upstream side in the recording material conveyance direction. Then, following the pre-nip portion N1, a pressure nip portion N2 formed by contact between the belts backed up by each roller is continuously formed. That is, the total nip (nip portion) starts from the pre-nip portion N1, and the fixing belt 11 and the pressure belt, which are two endless belts, are formed so that the pressure nip portion N2 is continuously formed downstream in the recording material conveyance direction. 12 is supported.

プレニップ部N1と加圧ニップ部N2とで形成される、本実施形態におけるトータルニップの圧力分布について、ニッタ(株)製の圧力分布測定システムPINCHを用いて測定を行った。図10に測定された圧力分布の様子を示す。 The pressure distribution of the total nip formed in the present embodiment formed by the pre-nip portion N1 and the pressure nip portion N2 was measured using a pressure distribution measurement system PINCH manufactured by Nitta Corporation. FIG. 10 shows the measured pressure distribution.

図10に示すように、定着ローラ13と加圧ローラ14とが互いに接近する方向に付勢されていることから、この部分に相当する位置で定着ベルト11と加圧ベルト12が接触して形成される加圧ニップ部N2において加圧力が最も高くなる。   As shown in FIG. 10, since the fixing roller 13 and the pressure roller 14 are urged toward each other, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are formed in contact with each other at a position corresponding to this portion. The applied pressure is highest at the pressure nip portion N2.

これに対して、プレニップ部N1においては、定着ベルト11と加圧ベルト12との弾性力(復元力)のみで定着ベルト11表面と加圧ベルト12表面とが接触しているために、加圧ニップ部N2の加圧力に比べて非常に低い。また、プレニップ部N1においては、剛性を有するエンドレスベルトを基層11a・12aとして備える定着ベルト11と加圧ベルト12同士の接触となっていることから、均一な圧力分布となっている。   In contrast, in the pre-nip portion N1, the surface of the fixing belt 11 and the surface of the pressure belt 12 are in contact with each other only by the elastic force (restoring force) between the fixing belt 11 and the pressure belt 12. It is very low compared to the applied pressure at the nip portion N2. Further, in the pre-nip portion N1, since the fixing belt 11 provided with a rigid endless belt as the base layers 11a and 12a is in contact with the pressure belt 12, the pressure distribution is uniform.

(3)定着装置の加熱定着動作
加圧ローラ14の芯金14aの端部に設けられた駆動ギアG(図2)が定着モータMにより回転駆動されることによって、加圧ローラ14は所定の周速度にて矢印方向に回転される(図1)。加圧ローラ14が回転すると、加圧ニップ部N2においてその加圧ローラ14の回転が加圧ベルト12に伝達され、加圧ベルト12は加圧ローラ14の回転に伴い加圧ローラ14とテンションローラ17の周囲を矢印方向に周回移動する。その加圧ベルト12の回転がテンションローラ17に伝達され、テンションローラ17は加圧ベルト12の回転に伴い矢印方向に従動回転する。また、加圧ニップ部N2においてその加圧ベルト12の回転が定着ベルト11表面に伝達され、定着ベルト11は加圧ベルト12の回転に伴い定着ローラ13と加熱ローラ16の周囲を加圧べルト12と等速度で矢印方向に周回移動する。その定着ベルト11の回転が加熱ローラ16に伝達され、加熱ローラ16は定着ベルト11の回転に伴い矢印方向に従動回転する。本実施例では、加圧ベルト12及び定着ベルト11の周回移動速度(走行速度)は200mm/sである。
(3) Heating and fixing operation of the fixing device When the driving gear G (FIG. 2) provided at the end of the core bar 14a of the pressure roller 14 is driven to rotate by the fixing motor M, the pressure roller 14 is It is rotated in the direction of the arrow at the peripheral speed (FIG. 1). When the pressure roller 14 rotates, the rotation of the pressure roller 14 is transmitted to the pressure belt 12 in the pressure nip portion N2, and the pressure belt 12 and the tension roller 14 are rotated along with the rotation of the pressure roller 14. Move around 17 in the direction of the arrow. The rotation of the pressure belt 12 is transmitted to the tension roller 17, and the tension roller 17 is driven to rotate in the direction of the arrow as the pressure belt 12 rotates. In addition, the rotation of the pressure belt 12 is transmitted to the surface of the fixing belt 11 at the pressure nip portion N2, and the fixing belt 11 rotates around the fixing roller 13 and the heating roller 16 along with the rotation of the pressure belt 12. 12 and move in the direction of the arrow at the same speed. The rotation of the fixing belt 11 is transmitted to the heating roller 16, and the heating roller 16 is driven to rotate in the direction of the arrow as the fixing belt 11 rotates. In this embodiment, the circumferential movement speed (traveling speed) of the pressure belt 12 and the fixing belt 11 is 200 mm / s.

本実施例のように定着ベルト11と加圧ベルト12を意図的に弛ませた状態(図6(b)、図7(b))においても、その定着ベルト11と加圧ベルト12は、それぞれ、基層11a・12aが剛性及び可撓性を有する。従って、その定着ベルト11と加圧ベルト12は、それぞれ、その弛ませた状態を維持しながら回転する。   Even in the state in which the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are intentionally loosened as in this embodiment (FIGS. 6B and 7B), the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are respectively The base layers 11a and 12a have rigidity and flexibility. Therefore, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 rotate while maintaining the slackened state.

加熱定着動作時においても定着ベルト11及び加圧ベルト12は弛んだ形状を維持した状態で回転する。そのため、定着ベルト11と加圧ベルト12がテンションを張った状態(図6(a)、図7(a))で回転する場合に比べ、波打ち(ベルト長手方向のうねり)が発生しにくくなる。従って、定着ベルト11表面を記録材Pに均一に接触させることができるという利点がある。   Even during the heat fixing operation, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 rotate while maintaining a slack shape. Therefore, undulation (swelling in the longitudinal direction of the belt) is less likely to occur than when the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are rotated in a tensioned state (FIGS. 6A and 7A). Therefore, there is an advantage that the surface of the fixing belt 11 can be brought into uniform contact with the recording material P.

ヒータ15には、加圧ローラ14の回転駆動と前後して、或いはこれと同時に、通電制御手段としての通電制御部41(図4)により通電を行う。これによりヒータ15が発熱し、そのヒータ15によって回転動作中の加熱ローラ16を加熱し、その加熱ローラ16によって回転動作中の定着ベルト11を加熱する。その定着ベルト11の熱は加圧ニップ部N2及びプレニップ部N1を通じて回転動作中の加圧ベルト12に伝わり、加圧ベルト12が加熱される。加熱ローラ16の温度は温度検知素子19(図1)により検知され、その温度検知素子19からの出力信号S1に基づいて通電制御部41がヒータ15に通電する電力を制御して、ヒータ15の温度制御を行う。即ち、通電制御部41は、プレニップ部N1においてトナー像Tをフローテスターにおける略流出開始温度以上の温度に加熱する所定の設定温度(目標温度)を維持するように温度検知素子19からの出力信号S1に基づいてヒータ15への通電を制御する。   The heater 15 is energized by an energization control unit 41 (FIG. 4) serving as an energization control means before or after the rotational driving of the pressure roller 14 or simultaneously. As a result, the heater 15 generates heat, the heating roller 16 heats the heating roller 16 that is rotating, and the heating roller 16 heats the fixing belt 11 that is rotating. The heat of the fixing belt 11 is transmitted to the pressure belt 12 that is rotating through the pressure nip portion N2 and the pre-nip portion N1, and the pressure belt 12 is heated. The temperature of the heating roller 16 is detected by the temperature detection element 19 (FIG. 1), and the power supply control unit 41 controls the electric power supplied to the heater 15 based on the output signal S1 from the temperature detection element 19 so that the heater 15 Perform temperature control. That is, the energization control unit 41 outputs an output signal from the temperature detection element 19 so as to maintain a predetermined set temperature (target temperature) at which the toner image T is heated to a temperature approximately equal to or higher than the outflow start temperature in the flow tester in the prenip portion N1. The energization to the heater 15 is controlled based on S1.

本実施例で用いているフローテスターにおける流出開始温度Tfbは、以下の条件で求めたものである。   The outflow start temperature Tfb in the flow tester used in this example is determined under the following conditions.

フローテスターCFT−500D(島津製作所製)を使用し、ダイ穴径:1[mm]、荷重値:405[kgf]、昇温速度4[℃/min.]の条件下で、トナーペレットを加熱して溶融流出させる。このとき、トナーがダイの穴から流出を開始した時点での温度を「流出開始温度Tfb」とした。   Using a flow tester CFT-500D (manufactured by Shimadzu Corporation), die hole diameter: 1 [mm], load value: 405 [kgf], temperature increase rate: 4 [° C./min. The toner pellets are heated and melted out under the conditions of At this time, the temperature at the time when the toner started to flow out of the hole of the die was defined as “flowing start temperature Tfb”.


上記の定着ローラ13、加圧ローラ14及びテンションローラ17において、弾性層13b・14b・17bは断熱性を有するシリコンスポンジゴム層で形成されている。そのため、記録材Pにトナー画像Tを加熱定着するための定着ベルト11及び加圧ベルト12の加熱に必要な上記部材13・14・17の熱容量を小さくすることができる。従って、本実施例の定着装置112を搭載する画像形成装置Aは、プリンタ指令の入力後、1枚目の画像を出力するまでの時間(FPOT:First PrintOut Time)を短くできる。つまり、ウォームアップ時間を短くすることができる。また、本実施例の定着装置112は、プリンタ指令を待つ待機中の消費電力を少なくすることができる。

In the fixing roller 13, the pressure roller 14, and the tension roller 17, the elastic layers 13b, 14b, and 17b are formed of a silicon sponge rubber layer having heat insulation. Therefore, the heat capacities of the members 13, 14, and 17 necessary for heating the fixing belt 11 and the pressure belt 12 for heating and fixing the toner image T on the recording material P can be reduced. Therefore, the image forming apparatus A equipped with the fixing device 112 according to the present embodiment can shorten the time (FPOT: First Print Out Time) until the first image is output after the printer command is input. That is, the warm-up time can be shortened. In addition, the fixing device 112 according to the present exemplary embodiment can reduce power consumption during standby waiting for a printer command.

上記のように加圧ベルト12及び定着ベルト11の回転とヒータ15への通電を行わせた状態において、トナー画像Tを担持する記録材Pがプレニップ部N1にトナー画像担持面を上向きにして導入される。   In the state where the pressure belt 12 and the fixing belt 11 are rotated and the heater 15 is energized as described above, the recording material P carrying the toner image T is introduced into the prenip portion N1 with the toner image carrying surface facing upward. Is done.

その記録材Pは、プレニップ部N1において、定着ベルト11と加圧ベルト12とにより、定着ベルト11と加圧ベルト12の弾性(復元力)によって弱く均一に挟持されその状態に搬送される。   The recording material P is weakly and uniformly held by the elasticity (restoring force) of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 by the fixing belt 11 and the pressure belt 12 in the pre-nip portion N1, and is conveyed to the state.

同時に、予熱されている定着ベルト11及び加圧ベルト12によって、記録材Pは定着ベルト11側のトナー画像担持面と加圧ベルト12側のトナー画像非担持面の両面から予熱される。このプレニップ部N1は、図3に示すように定着ベルト11と加圧ベルト12の接触のみで形成されているため、記録材Pを挟持している状態では定着ベルト11と加圧ベルトはそれぞれ記録材のみと接触している領域である。   At the same time, the recording material P is preheated from both the toner image carrying surface on the fixing belt 11 side and the toner image non-carrying surface on the pressure belt 12 side by the preheated fixing belt 11 and pressure belt 12. Since the pre-nip portion N1 is formed only by contact between the fixing belt 11 and the pressure belt 12 as shown in FIG. 3, the fixing belt 11 and the pressure belt are respectively recorded in a state where the recording material P is sandwiched. It is an area that is in contact with only the material.

即ち、プレニップ部N1における定着ベルト11は、記録材Pのトナー画像担持面にのみ接触することとなり、定着ローラ13や他の構成部材とは接触していない。   That is, the fixing belt 11 in the pre-nip portion N1 comes into contact only with the toner image carrying surface of the recording material P and does not come into contact with the fixing roller 13 or other components.

また、プレニップ部N1における加圧ベルト12は、記録材Pのトナー画像非担持面にのみ接触し、加圧ローラ14や他の構成部材とも接触していない。
従って、定着ベルト11及び加圧ベルト12が保持している熱は、記録材Pに対して効率よく伝達することができるようになっている。
Further, the pressure belt 12 in the prenip portion N1 is in contact only with the toner image non-carrying surface of the recording material P, and is not in contact with the pressure roller 14 or other components.
Accordingly, the heat held by the fixing belt 11 and the pressure belt 12 can be efficiently transmitted to the recording material P.

このように記録材Pは定着ベルト11及び加圧ベルト12の弾性により定着ベルト11表面と加圧ベルト12表面とによって挟持されることから、記録材P面は全域に渡って均一に弱く加圧され、且つ均一に予熱される。   As described above, the recording material P is sandwiched between the surface of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 by the elasticity of the fixing belt 11 and the pressure belt 12, so that the surface of the recording material P is uniformly weakly pressed over the entire area. And preheated uniformly.

記録材Pに担持されたトナー画像Tは、プレニップ部N1において略流出開始温度以上に十分に加熱され、引き続き加圧ニップ部N2で定着ベルト11表面と加圧ベルト12表面とにより挟持搬送されながら加圧される。   The toner image T carried on the recording material P is sufficiently heated above the substantially outflow start temperature in the pre-nip portion N1, and is then nipped and conveyed by the surface of the fixing belt 11 and the surface of the pressure belt 12 in the pressure nip portion N2. Pressurized.

これにより、記録材Pに担持されたトナー画像Tは、十分な定着性、光沢度(グロス)を有する定着画像として記録材P面に加熱定着される。   As a result, the toner image T carried on the recording material P is heat-fixed on the surface of the recording material P as a fixed image having sufficient fixability and gloss (gloss).

つまり、プレニップ部N1でトナー画像Tが十分に溶融する時間を確保してから加圧ニップ部N2でトナー画像Tを記録材Pに加圧定着する温度分布と圧力分布をプレニップ部N1と加圧ニップ部N2とにより得ることができる。これにより、トナー画像Tの定着不良、ブリスター、オフセット等の発生を大幅に低減できる。そしてその記録材Pは加圧ニップ部N2から排出される。   That is, a temperature distribution and a pressure distribution for pressurizing and fixing the toner image T onto the recording material P at the pressure nip portion N2 after securing a time for the toner image T to sufficiently melt at the prenip portion N1 are pressurized with the prenip portion N1. It can be obtained by the nip portion N2. As a result, the occurrence of fixing failure, blistering, offset and the like of the toner image T can be greatly reduced. Then, the recording material P is discharged from the pressure nip portion N2.

このプレニップ部N1、加圧ニップ部N2を通過する加熱定着過程を通して、記録材P上に担持されたトナー画像Tのトータルニップ内の各地点におけるトナー画像Tの温度変化の様子を測定した。   Through the heating and fixing process passing through the pre-nip portion N1 and the pressure nip portion N2, the temperature change of the toner image T at each point in the total nip of the toner image T carried on the recording material P was measured.

温度プロファイルの測定は、次のようにして行った。温度検知部の熱容量が小さい熱電対(例えば、安立計器(株)製K型熱電対線径50μm)を記録材P上に貼り付け、その記録材Pを上記温度制御した定着装置112のプレニップ部N1と加圧ニップ部N2で挟持搬送させた。そしてそのときの熱電対から電位差信号を日置電機(株)製メモリハイコーダー(8842)にて測定した。   The temperature profile was measured as follows. A thermocouple (for example, K-type thermocouple wire diameter 50 μm manufactured by Anritsu Keiki Co., Ltd.) having a small heat capacity of the temperature detection unit is attached on the recording material P, and the prenip portion of the fixing device 112 in which the recording material P is temperature-controlled. N1 and the pressure nip N2 were nipped and conveyed. And the electric potential difference signal was measured with Hioki Electric Co., Ltd. memory high coder (8842) from the thermocouple at that time.

このようにして、ニップ部通過時における、時間に対する温度変化の様子を測定することができるが、これに記録材の搬送速度を乗ずることによって、トータルニップ内の各位置における温度プロファイルとすることができる。   In this way, it is possible to measure the temperature change with respect to time when passing through the nip portion. By multiplying this by the conveyance speed of the recording material, it is possible to obtain a temperature profile at each position in the total nip. it can.

このようにして測定した本実施例の定着装置112のプレニップ部N1と加圧ニップ部N2における温度プロファイルを図11に示す。この図中には、図10に示した加圧力の分布を、トータルニップの各地点における位置を横軸方向で合わせた上で、温度プロファイルと重ねて示している。   FIG. 11 shows temperature profiles in the pre-nip portion N1 and the pressure nip portion N2 of the fixing device 112 of the present embodiment measured in this way. In this figure, the distribution of the applied pressure shown in FIG. 10 is overlapped with the temperature profile after the positions at each point of the total nip are aligned in the horizontal axis direction.

また、溶融、定着過程を説明するために、この定着工程における記録材Pとトナー画像Tの状態を示すモデル図を図12に示す。   In order to explain the melting and fixing process, a model diagram showing the state of the recording material P and the toner image T in the fixing process is shown in FIG.

図12以降のトナー層のモデル図について、凡例に示すようにそのトナーの状態を色の分布で表現する。   In the toner layer model diagrams of FIG. 12 and subsequent figures, the state of the toner is expressed by color distribution as shown in the legend.

図12(a)は、プレニップ部N1突入前の記録材Pとトナー画像Tの状態を示す図であり、同様に(b)はプレニップ部N1通過直後における状態、(c)は加圧ニップ部N2通過直後における状態を示すモデル図である。   12A is a diagram showing the state of the recording material P and the toner image T before entering the prenip portion N1, and similarly, FIG. 12B is a state immediately after passing through the prenip portion N1, and FIG. 12C is a pressure nip portion. It is a model figure which shows the state immediately after N2 passage.

以下に、本実施例の定着器をもってトナー画像Tが定着される過程を、図11の温度プロファイル、加圧力の分布、図12の記録材Pとトナー画像Tの状態を示すモデル図から説明する。   Hereinafter, the process of fixing the toner image T with the fixing device of this embodiment will be described with reference to the temperature profile in FIG. 11, the distribution of the applied pressure, and the model diagram showing the state of the recording material P and the toner image T in FIG. .

まず、トナー画像Tを担時した記録材(記録紙)Pは、プレニップ部N1に導入される。   First, the recording material (recording paper) P carrying the toner image T is introduced into the pre-nip portion N1.

プレニップ部N1では図11に示すように、トナー画像Tは次第に予熱され、その温度が上昇する。このとき、プレニップ部N1での温度プロファイルは、上昇し、その傾きはプレニップ部N1の後半に至るにつれて次第に緩やかになり、飽和する傾向を示す。   In the pre-nip portion N1, as shown in FIG. 11, the toner image T is gradually preheated and its temperature rises. At this time, the temperature profile at the pre-nip portion N1 rises, and the inclination gradually becomes gentler toward the second half of the pre-nip portion N1, and shows a tendency to be saturated.

このとき、その温度は図11に示すように、プレニップ部N1の範囲内において、フローテスターにおける略流出開始温度以上に到達している。   At this time, as shown in FIG. 11, the temperature reaches substantially equal to or higher than the outflow start temperature in the flow tester within the range of the pre-nip portion N1.

まず、フローテスターにおける略流出開始温度以上とするのが好ましいとするのは以下のような理由からである。   First, it is preferable that the temperature is approximately equal to or higher than the outflow start temperature in the flow tester for the following reason.

トナー画像Tが、実際に記録紙Pに十分な強度をもって定着される為には、少なくとも紙繊維に浸透させ、繊維間に埋め込み固着させる、アンカー効果をもって定着しなければならない。そして、このように紙繊維に浸透させるためには、まずトナーが溶融し、変形する状態になっていなければならない。   In order for the toner image T to be actually fixed to the recording paper P with sufficient strength, it must be fixed with an anchor effect that penetrates at least the paper fibers and is fixed between the fibers. In order to penetrate into the paper fiber in this way, the toner must first be melted and deformed.

フローテスターにおける流出開始温度Tfbは、その測定原理から、まさにこのようにトナーが溶融し変形し始める温度を示している。   From the measurement principle, the outflow start temperature Tfb in the flow tester indicates the temperature at which the toner starts to melt and deform.

即ち、フローテスターにおいて、一定荷重を加えた状態のトナーペレットに対し徐々に温度を上げていった際にトナーがダイ穴から流出し始める温度は、トナーの溶融、変形し始めた温度を示している。   That is, the temperature at which the toner begins to flow out of the die hole when the temperature is gradually increased with respect to the toner pellet in a state where a constant load is applied in the flow tester indicates the temperature at which the toner starts to melt and deform. Yes.

このことは実験的にも以下のように確かめられた。   This was confirmed experimentally as follows.

トナー画像Tを担持した記録紙Pを無加圧の状態で、流出開始温度Tfb以下の環境下に放置した場合、記録紙上に担持されたトナー画像Tは全く変化しなかった。   When the recording paper P carrying the toner image T was left unpressed and left in an environment at or below the outflow start temperature Tfb, the toner image T carried on the recording paper did not change at all.

一方、流出開始温度Tfb以上の環境下に放置した場合には、記録紙上に担持されたトナー画像Tが溶融し始めており、明らかに記録紙に対する付着力の向上が認められた。   On the other hand, when left in an environment at or above the outflow start temperature Tfb, the toner image T carried on the recording paper has started to melt, and it was clearly recognized that adhesion to the recording paper was improved.

次に、トナー画像Tの温度を、特にプレニップ部N1において、Tfb以上にすることが望ましい理由は、加圧力のかかる加圧ニップ部N2に至る前に、十分に溶融した状態を作っておく為である。   Next, the reason why it is desirable to set the temperature of the toner image T to Tfb or more, particularly in the pre-nip portion N1, is to make a sufficiently melted state before reaching the pressure nip portion N2 where pressure is applied. It is.

トナー画像Tを担持した記録紙Pは、引き続き、加圧力のかかっている加圧ニップ部N2で加圧力を受けて記録紙の紙繊維にトナー像Tを適度に浸透させ、定着画像を得る。   The recording paper P carrying the toner image T is continuously subjected to pressure at the pressure nip portion N2 to which pressure is applied, and the toner image T is appropriately permeated into the paper fibers of the recording paper to obtain a fixed image.

このとき、プレニップ部N1内において、すでにTfb以上の温度に到達していれば、加圧力のかかっている加圧ニップ部N2内全域に渡って、トナー画像Tは略流出開始温度以上の温度を維持できることになる。つまり、トナー画像Tは加圧ニップ部N2内全域に渡って、溶融変形する状態にあるので、加圧ニップN2で付与された加圧力は、無駄なく、トナー画像Tを記録紙Pへ浸透させるのに使われる。   At this time, if the temperature in the pre-nip portion N1 has already reached a temperature equal to or higher than Tfb, the toner image T has a temperature that is substantially equal to or higher than the outflow start temperature over the entire pressure nip portion N2 to which the applied pressure is applied. It can be maintained. That is, since the toner image T is in a state of being melted and deformed throughout the entire area of the pressure nip portion N2, the pressure applied by the pressure nip N2 allows the toner image T to penetrate the recording paper P without waste. Used for

一方、加圧ニップ内N2でトナーは流出開始温度Tfb以上の温度に達していない部分があると、トナー画像Tは変形しない状態にある。そのため、その部分で付与された加圧力は、粒子状のトナーを記録紙へ押し付ける力として無駄に使われ、記録紙Pへ効果的に浸透させる力が減少する。   On the other hand, if there is a portion in the pressure nip N2 where the toner has not reached the temperature equal to or higher than the outflow start temperature Tfb, the toner image T is not deformed. For this reason, the applied pressure applied at that portion is wasted as a force for pressing the particulate toner against the recording paper, and the force for effectively penetrating the recording paper P is reduced.

このように、付与した加圧力を効果的に使い、必要最小限の加圧力でトナー画像Tを定着させる為には、加圧力のかかっている加圧ニップ部N2内全域に渡って、トナー画像TをTfb以上の温度とする。つまり、プレニップ部N1内において、トナー画像Tの温度をフローテスターにおける流出開始温度Tfb以上とするのが好ましい。   As described above, in order to effectively use the applied pressure and fix the toner image T with the minimum necessary pressure, the toner image is spread over the entire pressure nip portion N2 where the pressure is applied. T is set to a temperature equal to or higher than Tfb. That is, it is preferable that the temperature of the toner image T is equal to or higher than the outflow start temperature Tfb in the flow tester in the pre-nip portion N1.

言うまでもないが、トナー画像Tの温度がプレニップ部N1において、Tfbに到達していないことによって、効果がなくなるわけではない。その場合も、プレニップ部N1内においてできるだけトナー画像Tの温度を上げておくことによって、最も効果の出る状態に近づけることができる。   Needless to say, the effect of the temperature of the toner image T not reaching Tfb in the pre-nip portion N1 does not mean that the effect is not lost. Even in this case, the temperature can be brought close to the most effective state by raising the temperature of the toner image T as much as possible in the pre-nip portion N1.

このように時間をかけて予熱されることによって、トナー画像Tは、その厚さ方向内においても、ほぼ均一に溶融し、トナー層の上層から下層に渡って、良好な溶融状態となっている。同時にこのプレニップ部N1内では圧力はほとんどかかっていないため、記録紙P上のトナー画像Tは図12(b)に示すように記録紙Pにあまり浸透することなく溶融した状態で存在する。   By being preheated over time in this way, the toner image T is melted almost uniformly even in the thickness direction, and is in a good melted state from the upper layer to the lower layer of the toner layer. . At the same time, almost no pressure is applied in the pre-nip portion N1, so that the toner image T on the recording paper P exists in a molten state without much penetration into the recording paper P as shown in FIG.

このようにプレニップ部N1において、十分に溶融した状態となった後、記録紙Pは加圧ニップ部N2に至り、図11に示されるような加圧力を受ける。   As described above, after the pre-nip portion N1 is sufficiently melted, the recording paper P reaches the pressure nip portion N2 and receives a pressure as shown in FIG.

このとき、トナー画像Tはプレニップ部N1において流出開始温度Tfb以上に到達しており、トナー画像Tはその厚さ方向に渡って十分に溶融していことから、
加えられた加圧力はトナー画像Tを記録紙Pに適度に浸透させるために効果的に作用させることができる。即ち、トナー画像Tが十分溶融していることから、高い加圧力を加えなくとも、紙繊維に適度に浸透して定着性を確保できる。このとき、高い加圧力は必要ないので、トナー画像Tは過度に紙繊維に浸透することはない。
At this time, the toner image T has reached or exceeded the outflow start temperature Tfb in the pre-nip portion N1, and the toner image T is sufficiently melted in the thickness direction.
The applied pressure can be effectively applied to allow the toner image T to permeate the recording paper P appropriately. That is, since the toner image T is sufficiently melted, it is possible to appropriately permeate the paper fiber and secure the fixing property without applying a high pressure. At this time, since a high pressing force is not required, the toner image T does not excessively penetrate into the paper fiber.

加圧ニップ部N2において加圧された記録紙Pは、トナー画像Tが適度に浸透したあと加圧ニップ部N2から排出されることによって、十分な定着性を有する定着画像を得られる(図12(c))。   The recording paper P pressurized at the pressure nip portion N2 is discharged from the pressure nip portion N2 after the toner image T has permeated appropriately, thereby obtaining a fixed image having sufficient fixability (FIG. 12). (C)).

以上のような過程を経て定着される本実施例の定着器で実現している定着プロセスの特徴は以下の3点である。   The fixing process realized by the fixing device of the present embodiment that is fixed through the above-described process has the following three features.

本実施例の定着器にを用いた定着プロセスにおける特徴の1つ目は、トナー画像Tの温度が十分に上昇するまではほとんど加圧力を付与しない点である。   The first feature of the fixing process using the fixing device of this embodiment is that almost no pressure is applied until the temperature of the toner image T is sufficiently increased.

トナーが溶融していない状態で加圧した場合、その加圧力は、粉体状のトナーを記録紙Pに押し付けるだけになってしまうため、全く定着に寄与しない。このときの加圧力は無駄になってしまう。即ち、効率よく定着を行うためには、トナー画像Tが十分に溶融した状態で加圧力を加えることが必要である。   When the pressure is applied in a state where the toner is not melted, the applied pressure only presses the powdery toner against the recording paper P, and thus does not contribute to fixing at all. The pressure applied at this time is wasted. That is, in order to perform the fixing efficiently, it is necessary to apply a pressing force in a state where the toner image T is sufficiently melted.

図11に示すように、トナー画像Tを加熱昇温させている過程であるプレニップ部N1の範囲では加圧力がかかっていない。   As shown in FIG. 11, no pressure is applied in the range of the pre-nip portion N1, which is a process in which the toner image T is heated and heated.

本実施例では、プレニップ部N1の領域内でトナー画像Tを担時した記録紙Pに対して積極的に加圧力を加えることなく予熱を行う構成を、定着ベルト11と加圧ベルト12で挟持されるプレニップ部N1をもって形成することによって実現している。   In this embodiment, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 sandwich a configuration in which preheating is performed without positively applying pressure to the recording paper P carrying the toner image T in the region of the pre-nip portion N1. This is realized by forming the pre-nip portion N1.

本実施例の定着器における特徴の2つ目は、加圧力のかかっている加圧ニップ部N2領域内に渡って、トナー画像Tの温度がフローテスターにおける流出開始温度Tfb以上に維持されていることにある。   The second feature of the fixing device of the present embodiment is that the temperature of the toner image T is maintained at or above the outflow start temperature Tfb in the flow tester over the pressure nip portion N2 region where the pressure is applied. There is.

図11に示すように加圧力のかかっている加圧ニップ部N2の領域内においてそのトナー画像Tの温度はフローテスターにおける流出開始温度Tfb以上の温度を維持している。   As shown in FIG. 11, the temperature of the toner image T is maintained at a temperature equal to or higher than the outflow start temperature Tfb in the flow tester in the region of the pressure nip portion N2 where pressure is applied.

これにより、トナー画像Tの温度がTfb以上に達し、十分に溶融した状態で加圧することによって、必要最小限の加圧力で記録材Pへの定着を行うことができる。   As a result, the temperature of the toner image T reaches Tfb or higher, and the toner image T is pressed in a sufficiently melted state, whereby the fixing to the recording material P can be performed with the minimum necessary pressure.

加圧ニップ部N2内において、特に「フローテスターにおける流出開始温度Tfb」以上とすることが望ましい理由は前述の通りである。   The reason why it is particularly preferable to set the pressure nip portion N2 to be equal to or higher than the “flow start temperature Tfb in the flow tester” is as described above.

このように、トナーが十分に溶融状態で加圧することによって、その加圧力を無駄にすることなく、溶融したトナーを適度に紙繊維に浸透させ、効率的に定着させることができる。   As described above, when the toner is sufficiently melted and pressed, the melted toner can be appropriately permeated into the paper fiber and efficiently fixed without wasting the applied pressure.

本実施例の定着器における特徴の3つ目は、トナー画像T上層の温度とトナー画像T下層の温度の差が少ない状態、即ち、トナー画像Tの厚さ方向で均一に近いトナーの溶融状態となったところで加圧するという点である。   The third feature of the fixing device of this embodiment is that the difference between the temperature of the upper layer of the toner image T and the temperature of the lower layer of the toner image T is small, that is, the toner melted almost uniformly in the thickness direction of the toner image T. It is a point to pressurize when it becomes.

本実施例の定着器の温度プロファイルは、図11に示すように、プレニップN1においてそのトナー画像Tの温度が上昇し、Tfb以上に到達する。トナー画像Tの温度変化の傾きはプレニップ部N1の後半に至るにつれて次第に緩やかになり、飽和する傾向を示している。   As shown in FIG. 11, in the temperature profile of the fixing device of this embodiment, the temperature of the toner image T rises in the pre-nip N1 and reaches Tfb or more. The inclination of the temperature change of the toner image T gradually becomes gentle toward the second half of the pre-nip portion N1, and shows a tendency to be saturated.

このように温度変化が飽和する傾向を示しているということは、その付近での温度勾配が少なくなっていることを示している。   The fact that the temperature change tends to saturate in this way indicates that the temperature gradient in the vicinity thereof has decreased.

つまり、定着ベルト11の熱が十分に記録紙P側へと伝達されて、定着ベルト11と記録紙Pの温度差が小さくなってきていることを示している。   That is, the heat of the fixing belt 11 is sufficiently transmitted to the recording paper P side, and the temperature difference between the fixing belt 11 and the recording paper P is becoming smaller.

このことは同時に、記録紙Pの厚さ層方向についてもあてはまる。   This also applies to the thickness layer direction of the recording paper P.

つまり、このとき、記録紙Pの厚さ層方向での温度分布、実際にトナー画像Tを担持した状態であればそのトナー像Tの厚さ方向での温度分布が小さくなっていることを示している。   That is, at this time, the temperature distribution in the thickness layer direction of the recording paper P, that is, if the toner image T is actually carried, indicates that the temperature distribution in the thickness direction of the toner image T is small. ing.

トナー画像Tの厚さ方向での温度分布が小さくなっているということは、即ち、トナー画像T上層と下層でのトナーの溶融状態が近く、厚さ方向でほぼ均一に溶融させることができているということを示している(図12(b))。   The fact that the temperature distribution in the thickness direction of the toner image T is small, that is, the melting state of the toner in the upper and lower layers of the toner image T is close, and the toner image T can be melted almost uniformly in the thickness direction. (FIG. 12B).

トナー画像Tがこのように上層と下層で同じような溶融状態なったところで加圧ニップN2において加圧されることにより、溶融したトナーを適度に紙に浸透させ、同時に十分なグロスを実現している。   When the toner image T is melted in the same way in the upper layer and the lower layer as described above, it is pressurized in the pressure nip N2, so that the melted toner is appropriately permeated into the paper and at the same time sufficient gloss is realized. Yes.

以上説明したように、本実施例の定着装置は、プレニップ部N1において、トナー画像Tを担持した記録紙Pを十分に予熱し、トナー画像T上層の温度と、トナー画像T下層の温度の差の少ない状態とする。即ち、トナー画像Tの厚さ方向でほぼ均一なトナーの溶融状態とする。そしてトナーの溶融状態となった後に、加圧ニップ部N2において加圧することによって、溶融したトナーを適度に紙に浸透させて定着し、十分なグロスを出すことを実現している。   As described above, the fixing device of this embodiment sufficiently preheats the recording paper P carrying the toner image T in the pre-nip portion N1, and the difference between the temperature of the upper layer of the toner image T and the temperature of the lower layer of the toner image T. The state with less That is, the toner is almost uniformly melted in the thickness direction of the toner image T. Then, after the toner is in a molten state, pressurization is performed at the pressure nip portion N2, so that the melted toner is appropriately permeated into the paper and fixed, and sufficient gloss is produced.

以上のような効果は、実際にはフローテスターにおける流出開始温度Tfbに対して、およそ±5℃程度の範囲内でも得ることができた。   The above effects could actually be obtained even within a range of about ± 5 ° C. with respect to the outflow start temperature Tfb in the flow tester.

従って、流出開始温度Tfb±5℃程度の「略流出開始温度」とすれば同様の効果が得られる。   Therefore, if the “substantially outflow start temperature” is about the outflow start temperature Tfb ± 5 ° C., the same effect can be obtained.

本実施例の定着装置(定着器)112と比較するために作製した比較例1、比較例2、比較例3の定着装置(定着器)の断面図を図13、14、15に示す。ここで本実施例の定着器112と同一の部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。   Cross-sectional views of the fixing devices (fixing devices) of Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3 prepared for comparison with the fixing device (fixing device) 112 of this embodiment are shown in FIGS. Here, the same members / portions as those of the fixing device 112 of the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

比較例1として図13に示す定着器は、図6(a)に示すようにベルトを掛け回した定着ベルトユニットU1と、表層に離型層を有するローラ50によって、ニップ部N1aを形成したものである。このとき、記録材Pをガイドする定着入口ガイド51を、定着ベルト11に沿うように配置し、定着ベルト11からの輻射熱でトナー画像Tと記録材Pの予熱を行おうとしたものである。   As a comparative example 1, the fixing device shown in FIG. 13 has a nip portion N1a formed by a fixing belt unit U1 wound around a belt as shown in FIG. 6A and a roller 50 having a release layer on the surface layer. It is. At this time, the fixing inlet guide 51 for guiding the recording material P is disposed along the fixing belt 11, and the toner image T and the recording material P are preheated by radiant heat from the fixing belt 11.

比較例2として図14に示す定着器は、本実施例の定着器と同様、2つの無端ベルトを各々2つのローラ13・16、14・17に掛け回しその無担ベルト11・12同士を互いに圧接させてニップ部N1b・N2b・N3bを形成したものであるが、加熱ローラ16とテンションローラ17に相当するローラが互いに当接する方向に付勢され、加熱ローラ16とテンションローラ17に巻きかけられた各ベルト11・12表面同士が接触している点が本実施例の定着器と異なる。   As a comparative example 2, the fixing device shown in FIG. 14 is similar to the fixing device of the present embodiment. Two endless belts are wound around two rollers 13, 16, 14, 17, and the unsupported belts 11, 12 are mutually connected. The nip portions N1b, N2b, and N3b are formed by pressure contact. The rollers corresponding to the heating roller 16 and the tension roller 17 are urged in the direction in which they contact each other, and are wound around the heating roller 16 and the tension roller 17. Further, the fixing device of this embodiment is different in that the surfaces of the belts 11 and 12 are in contact with each other.

比較例3として図15に示す定着器は、本実施例の定着器の加圧ベルトユニットU2の代わりに、表層に離型層を有するローラ50を用い、定着ベルトユニットU1の定着ベルト11をローラ50の円周上に巻き掛けるようにして、比較例1の熱ローラ定着器に対して比較的長いニップ幅を形成したものである。   A fixing device shown in FIG. 15 as Comparative Example 3 uses a roller 50 having a release layer as a surface layer instead of the pressure belt unit U2 of the fixing device of this embodiment, and the fixing belt 11 of the fixing belt unit U1 is a roller. A comparatively long nip width is formed with respect to the heat roller fixing device of Comparative Example 1 so as to be wound around 50 circumferences.

上記の比較例1〜3のそれぞれの定着器について、本実施例の定着器と同様の方法にて加圧力分布及び、温度プロファイルの測定を行った。   For each of the fixing devices of Comparative Examples 1 to 3, the pressure distribution and the temperature profile were measured in the same manner as the fixing device of this example.

図16から図18はそれぞれ比較例1から3における加圧力分布、温度プロファイルの測定結果である。また、図19から図21はそれぞれ比較例1から3における記録材Pとトナー画像Tの溶融状態を示すモデル図である。   16 to 18 show the measurement results of the pressure distribution and the temperature profile in Comparative Examples 1 to 3, respectively. FIGS. 19 to 21 are model diagrams showing the melted state of the recording material P and the toner image T in Comparative Examples 1 to 3, respectively.

まず図13に示す比較例1の定着器において、定着動作を行った結果について説明する。   First, the result of performing the fixing operation in the fixing device of Comparative Example 1 shown in FIG. 13 will be described.

図19(a)は、比較例1の定着器において、ニップ部N1aに突入する直前における記録紙Pとトナー画像Tの状態を示す図であり、同様に図19(b)はニップ部N1aを出た後の状態を示すモデル図である。   FIG. 19A is a diagram illustrating a state of the recording paper P and the toner image T immediately before entering the nip portion N1a in the fixing device of the comparative example 1. Similarly, FIG. 19B illustrates the nip portion N1a. It is a model figure which shows the state after going out.

この比較例1の定着器では、トナー画像Tを担持した記録紙Pは、まず定着入口ガイド51に沿って搬送される。このとき、記録紙Pの温度はトナー画像T担持面側から、輻射熱によって加熱されるが、輻射による熱の伝達はわずかであるので、記録紙Pの温度はほとんど上昇しない。引き続き、トナー画像Tを担持した記録紙Pはニップ部N1aに突入し、定着ベルト11と接触して熱の付与を受け、同時に加圧され、排出される。   In the fixing device of the comparative example 1, the recording paper P carrying the toner image T is first conveyed along the fixing inlet guide 51. At this time, the temperature of the recording paper P is heated from the toner image T carrying surface side by radiant heat, but since the heat transfer by radiation is slight, the temperature of the recording paper P hardly increases. Subsequently, the recording paper P carrying the toner image T enters the nip portion N1a, contacts the fixing belt 11, receives heat, is simultaneously pressurized and discharged.

この比較例1の定着器で本実施例に用いたものと同じトナー画像Tを定着させたが、本実施例の定着器で得られた定着画像と同等以上のグロスを有する定着画像を得ることはできなかった。   The same toner image T as that used in this embodiment was fixed by the fixing device of Comparative Example 1, but a fixed image having a gloss equal to or higher than that of the fixed image obtained by the fixing device of this embodiment is obtained. I couldn't.

この比較例1の定着器で得られた定着画像を観察した。すると、記録紙Pが有する凹凸の凸部分に位置するトナーが記録紙Pに浸透して、紙繊維の地合いが見えてやすくなってしまい、定着したトナー画像Tと紙の地合いが混在して見える不均一な定着画像となってしまっていた。これにより、本実施例の定着器による定着画像と同等の光沢度(グロス)を実現することができていなかった。   The fixed image obtained with the fixing device of Comparative Example 1 was observed. Then, the toner located on the convex and concave portions of the recording paper P penetrates the recording paper P, and it becomes easy to see the texture of the paper fiber, and the fixed toner image T and the texture of the paper appear to be mixed. It was a non-uniform fixed image. As a result, the glossiness (gloss) equivalent to that of the fixed image by the fixing device of the present embodiment cannot be realized.

これは、以下のようなメカニズムによるものと推察される。   This is presumably due to the following mechanism.

図16は比較例1の定着器における加圧力分布、温度プロファイルの測定結果であるが、この比較例1の定着器と本実施例の定着器において大きく異なる点は、加圧力がかかっているニップ部N1a領域内での温度である。   FIG. 16 shows the measurement results of the pressure distribution and temperature profile in the fixing device of Comparative Example 1. The difference between the fixing device of Comparative Example 1 and the fixing device of this embodiment is that the nip where the pressing force is applied. This is the temperature within the part N1a region.

まず、この比較例1の定着器においてはN1aに到達するまではトナー画像Tの温度はほとんど上昇しないため、本実施例の定着器におけるトータルニップ幅よりも短いニップ部N1a領域で熱の付与を行う必要がある。短いニップ幅で熱を伝達するためには、記録紙に対する温度勾配を大きくする、つまり、本実施例の定着器の定着ベルト11温度よりも高い温度に設定する必要がある。   First, in the fixing device of Comparative Example 1, the temperature of the toner image T hardly rises until it reaches N1a. Therefore, heat is applied in the nip portion N1a region shorter than the total nip width in the fixing device of this embodiment. There is a need to do. In order to transfer heat with a short nip width, it is necessary to increase the temperature gradient with respect to the recording paper, that is, to set the temperature higher than the fixing belt 11 temperature of the fixing device of this embodiment.

しかしこのように、急激に熱を伝達しようとすると、被加熱体の層方向での温度差が生じやすくなることは明らかである。つまり、トナー画像T上層の温度とトナー画像T下層の温度の差が大きい状態となる。これは即ち、トナー画像T上層と下層の溶融状態が大きく異なることを意味している。   However, it is clear that a temperature difference in the layer direction of the object to be heated tends to occur when heat is suddenly transmitted in this way. That is, the difference between the temperature of the upper layer of the toner image T and the temperature of the lower layer of the toner image T is large. This means that the melting state of the upper layer and the lower layer of the toner image T is greatly different.

このときのトナー層の溶融状態を示すモデル図が図19(a)(b)である。   19A and 19B are model diagrams showing the melting state of the toner layer at this time.

図19(a)はニップ部N1a内でのトナー画像Tの状態、図19(b)はニップ部N1aを出た直後のトナー画像Tの状態を示している。   FIG. 19A shows the state of the toner image T in the nip portion N1a, and FIG. 19B shows the state of the toner image T immediately after exiting the nip portion N1a.

この図19(a)に示すように、ニップ部N1a領域において、トナー下層温度が適度の紙に浸透するのに最適な状態になったときには、トナー画像T上層はすでに過溶融の状態になってしまっている。このため、トナー画像上層のトナーは紙の繊維に過剰に浸透してしまうため、紙繊維の地合いが定着画像面表面に露出してしまう。   As shown in FIG. 19A, in the nip portion N1a region, when the toner lower layer temperature is in an optimum state for penetrating appropriate paper, the upper layer of the toner image T is already in an overmelted state. I'm stuck. For this reason, the toner in the upper layer of the toner image excessively penetrates into the paper fibers, and the texture of the paper fibers is exposed on the surface of the fixed image.

紙の繊維の地合いが定着画像面の表面に見えてしまうと、紙繊維の凸部分はトナー画像で覆われなくなり、「透け」が発生するのと同時に、紙表面の繊維上をトナー画像で均一の覆うことができていないことから、高い画像濃度を達成することが難しい。   When the texture of the paper fiber is visible on the surface of the fixed image surface, the convex portion of the paper fiber is not covered with the toner image, and “transparency” occurs, and at the same time, the fiber image on the paper surface is uniformly covered with the toner image. It is difficult to achieve a high image density.

また、定着画像面の平滑性が損なわれることから、高い光沢度(グロス)を達成することも困難である。   In addition, since the smoothness of the fixed image surface is impaired, it is difficult to achieve high glossiness (gloss).

一方で、このようなトナー画像T上層の過溶融を抑えるために、トナー画像Tの上層の温度がこれよりも低下するように定着ベルトの温度を下げて定着を試みた。   On the other hand, in order to suppress such over-melting of the upper layer of the toner image T, fixing was attempted by lowering the temperature of the fixing belt so that the temperature of the upper layer of the toner image T is lower than this.

このときのトナー層の溶融状態を示すモデル図が図19(c)(d)である。同様に、図19(c)はニップ部N1a領域内でのトナー画像Tの状態、図19(d)はニップ部N1a領域を出た直後のトナー画像Tの状態を示している。   FIGS. 19C and 19D are model diagrams showing the melting state of the toner layer at this time. Similarly, FIG. 19C shows the state of the toner image T in the nip portion N1a region, and FIG. 19D shows the state of the toner image T immediately after leaving the nip portion N1a region.

この場合は、トナー画像T上層のトナーは過溶融する温度まで到達することはなく、透けてしまう状態になることはなかった。しかし、同時に紙繊維下層の温度が低下するために紙繊維下層のトナーが十分に溶融せず、コールドオフセットが発生してしまった(図19(c)(d))。   In this case, the toner in the upper layer of the toner image T did not reach a temperature at which it was overmelted and did not pass through. However, at the same time, since the temperature of the paper fiber lower layer is lowered, the toner of the paper fiber lower layer is not sufficiently melted, and a cold offset occurs (FIGS. 19C and 19D).

このように、比較例1の定着器においては、定着ベルト11の温度を変化させたとしても、トナー画像Tの過溶融による記録紙Pへの浸透による光沢度の低下、一方でのトナーの溶融不足によるコールドオフセットの発生という課題がある。従って、比較例1の定着器においては、その2つの課題の狭間で、十分な光沢度(グロス)を有する定着画像を得ることはできなかった。   As described above, in the fixing device of Comparative Example 1, even when the temperature of the fixing belt 11 is changed, the glossiness decreases due to the penetration of the toner image T due to the overmelting of the toner image T, and the toner melts on the other hand. There is a problem of cold offset due to shortage. Therefore, in the fixing device of Comparative Example 1, a fixed image having sufficient glossiness (gloss) could not be obtained between the two problems.

次に比較例2の定着器において、定着を行った結果について説明する。   Next, the result of fixing in the fixing device of Comparative Example 2 will be described.

比較例2の定着器では、本実施例の定着器におけるニップ部(プレニップ部N1、加圧ニップ部N2)に加えて、加熱ローラ16とテンションローラ17に巻きかけられたベルト部分の当接で形成されるニップ領域を有する。   In the fixing device of Comparative Example 2, in addition to the nip portion (pre-nip portion N1 and pressure nip portion N2) in the fixing device of this embodiment, the belt portion wound around the heating roller 16 and the tension roller 17 is brought into contact. It has a nip area that is formed.

図14に示す比較例2の定着器では、記録材搬送方向上流から順に、加熱ローラ16とテンションローラ17に巻きかけられたベルト11・12部分で形成されるニップ部をN1b、ベルト11・12部分同士が接触しているニップ部をN2bとする。そして定着ローラ13と加圧ローラ14に巻きかけられたベルト11・12部分が接触しているニップ部をN3bとする。   In the fixing device of Comparative Example 2 shown in FIG. 14, the nip formed by the belts 11 and 12 wound around the heating roller 16 and the tension roller 17 in order from the upstream side in the recording material conveyance direction is N1b, and the belts 11 and 12. A nip portion where the portions are in contact with each other is designated as N2b. A nip portion where the belts 11 and 12 wound around the fixing roller 13 and the pressure roller 14 are in contact with each other is defined as N3b.

図20(a)はニップ部に突入する直前における記録紙Pとトナー画像Tの状態を示す図であり、図20(b)(c)(d)は、それぞれのニップ部N1b,N2b,N3bを通過した直後における記録紙Pとトナー画像Tの状態を示すモデル図である。   20A is a diagram showing the state of the recording paper P and the toner image T immediately before entering the nip portion. FIGS. 20B, 20C, and 20D are diagrams showing the nip portions N1b, N2b, and N3b, respectively. FIG. 6 is a model diagram illustrating a state of the recording paper P and the toner image T immediately after passing through.

この比較例2の定着器を用いて定着を行った際の工程を、順に説明する。   The steps when fixing is performed using the fixing device of Comparative Example 2 will be described in order.

まずトナー画像Tを担持した記録紙Pは、加熱ローラ16とテンションローラ17に巻きかけられたベルト11・12部分で形成されるニップ部N1bに導入され図17に示すように、熱の付与を受ける。これと同時にベルト11・12を介して付勢された加熱ローラ16とテンションローラ17によって加圧されることにより、トナー画像Tはある程度溶融を開始し、記録紙Pに浸透し始める(図20(b))。引き続いてニップ部N2bに記録紙Pが到達すると、このニップ部N2b領域では記録紙Pを挟み込む力が弱くなるため、ニップ部N1bに対して圧力が低くなってしまう。即ち、ベルト11・12同士と記録紙Pを密着性が不足し、いわゆる圧抜けが生じる(図20(c))。このような圧抜けが生じてしまうと、トナー画像Tの温度にかかわらず像ずれが発生する。   First, the recording paper P carrying the toner image T is introduced into the nip portion N1b formed by the belts 11 and 12 wound around the heating roller 16 and the tension roller 17, and is given heat as shown in FIG. receive. At the same time, the toner image T starts to melt to some extent and begins to penetrate into the recording paper P by being pressed by the heating roller 16 and the tension roller 17 urged through the belts 11 and 12 (FIG. 20 ( b)). When the recording paper P subsequently reaches the nip portion N2b, the force for sandwiching the recording paper P is weakened in the nip portion N2b region, so that the pressure is reduced with respect to the nip portion N1b. That is, the adhesion between the belts 11 and 12 and the recording paper P is insufficient, so-called pressure loss occurs (FIG. 20C). When such pressure loss occurs, image displacement occurs regardless of the temperature of the toner image T.

一度定着ベルト11が記録紙Pに対して押圧され、再び離れることになると、記録紙P上に担持されていたトナー画像Tは、記録紙P側に付着するものと、ベルト11側に付着するものに分かれてしまう。これはトナーが溶融しておらず粒子上であったとしても、或いは溶融した状態であったとしても同じである。   Once the fixing belt 11 is pressed against the recording paper P and separated again, the toner image T carried on the recording paper P adheres to the recording paper P side and to the belt 11 side. Divided into things. This is the same even if the toner is not melted and is on the particles, or it is in a melted state.

ニップ部N2b内においては記録紙Pは絶えず熱の付与をうけていることから、記録紙Pには収縮しようとする力が働いている。この状態で、定着ベルト11が紙を押圧する力が弱くなると、相対的に収縮度合いの異なる定着ベルト11と紙との間で、位置のずれが生じる。   In the nip portion N2b, since the recording paper P is constantly applied with heat, the recording paper P is subjected to a force to shrink. In this state, when the force with which the fixing belt 11 presses the paper is weakened, a positional shift occurs between the fixing belt 11 and the paper having different degrees of contraction.

この乱された画像状態のままニップ部N3bで加圧され定着されることになる(図20(d))。このため、定着後の画像はいわゆる「像ずれ」という異常画像なり、不均一な定着画像となってしまった。   In this disturbed image state, the image is pressed and fixed at the nip portion N3b (FIG. 20D). For this reason, the image after fixing becomes an abnormal image called “image shift” and becomes a non-uniform fixed image.

このように比較例2の構成の定着器においては、長いニップ幅を実現できるものの、そのニップ内において加圧力の分布に谷間が生じるために圧抜けが生じてしまい、像ずれを防ぐことが非常に困難であった。   As described above, in the fixing device having the configuration of the comparative example 2, although a long nip width can be realized, a valley is generated in the distribution of the applied pressure in the nip, so that a pressure drop occurs, and it is very important to prevent image displacement. It was difficult.

次に比較例3の定着器において、定着を行った結果について説明する。   Next, the result of fixing in the fixing device of Comparative Example 3 will be described.

図15に示す比較例3の定着器では、本実施例の定着器における定着ベルトユニットU1に対し、比較例1の定着器と同様に表面に離型層を有するローラ50を当接させてニップ部を形成したものである。その際に、定着ベルトユニットU1の定着ベルト11をローラ50に巻きつけるように配置している。これによって、定着ベルト11に内包された定着ローラ13とローラ50との圧接領域で形成されているニップ部N2cの記録材搬送方向上流側に、定着ベルト11表面とローラ50表面との接触とでニップ部N1cを形成する。   In the fixing device of Comparative Example 3 shown in FIG. 15, a roller 50 having a release layer on the surface is brought into contact with the fixing belt unit U1 in the fixing device of this embodiment in the same manner as in the fixing device of Comparative Example 1 to The part is formed. At this time, the fixing belt 11 of the fixing belt unit U1 is arranged to be wound around the roller 50. As a result, the contact between the surface of the fixing belt 11 and the surface of the roller 50 on the upstream side of the nip portion N2c formed in the pressure contact region between the fixing roller 13 and the roller 50 included in the fixing belt 11 in the recording material conveyance direction. A nip portion N1c is formed.

このように比較例3の定着器は、ニップ部N2cの記録材搬送方向上流側にニップ部N1cを形成することにより、定着器全体として幅の広いニップ幅を確保しようとしたものである。   As described above, in the fixing device of Comparative Example 3, the nip portion N1c is formed on the upstream side in the recording material conveyance direction of the nip portion N2c, thereby securing a wide nip width as the entire fixing device.

比較例3の定着器において、定着ベルト11を巻きつける際に、より密着させてニップ部N1cを形成するため、定着ベルト11は定着ローラ13と加熱ローラ16とで適度に張った状態になるように保持されている。また、定着ベルト11に内包された定着ローラ13は、ローラ50に対して付勢され、定着に必要な加圧力をかけるようになっている。   In the fixing device of Comparative Example 3, when the fixing belt 11 is wound, the nip portion N1c is formed more closely, so that the fixing belt 11 is properly stretched between the fixing roller 13 and the heating roller 16. Is held in. The fixing roller 13 included in the fixing belt 11 is urged against the roller 50 so as to apply a pressing force necessary for fixing.

図21(a)はニップ部N1c内における記録紙Pとトナー画像Tの状態を示す図である。図21(b)、(c)は、それぞれのニップ部N1c・N2c内における記録紙Pとトナー画像Tの状態、ニップ部N2cを通過した直後における記録紙Pとトナー画像Tの状態を示すモデル図である。   FIG. 21A is a diagram illustrating a state of the recording paper P and the toner image T in the nip portion N1c. FIGS. 21B and 21C are models showing the state of the recording paper P and the toner image T in each of the nip portions N1c and N2c, and the state of the recording paper P and the toner image T immediately after passing through the nip portion N2c. FIG.

この比較例3の定着器を用いて定着を行った際の定着工程、及びその定着工程で得られた定着画像の特徴について、順に説明する。   The fixing process when fixing is performed using the fixing device of Comparative Example 3, and the characteristics of the fixed image obtained in the fixing process will be described in order.

まずトナー画像Tを担持した記録紙Pは、定着ベルト11とローラ50とで形成されるニップ部N1cに導入される。ここでトナー画像Tを担持した記録紙Pはベルト11からの熱の付与を受ける。これと同時に、図18に示すようにベルト11の巻きつけ部分であるニップ部N1cにおいてもある程度の加圧力がかかっていることから、トナーは溶融を開始すると同時に、記録紙P上に押し付けられる。引き続いて、ニップ部N2cに入り、図18の加圧力分布に現れている加圧力を受けると同時に、トナーの温度も上昇してくるので、トナーは次第に溶融が進み、記録紙Pに浸透し定着することとなる。   First, the recording paper P carrying the toner image T is introduced into a nip portion N1c formed by the fixing belt 11 and the roller 50. Here, the recording paper P carrying the toner image T receives heat from the belt 11. At the same time, as shown in FIG. 18, a certain amount of pressure is also applied to the nip portion N1c, which is the winding portion of the belt 11, so that the toner is pressed onto the recording paper P at the same time as the melting starts. Subsequently, the toner enters the nip portion N2c and receives the applied pressure appearing in the applied pressure distribution in FIG. 18 and at the same time the temperature of the toner rises, so that the toner gradually melts and penetrates into the recording paper P and is fixed. Will be.

この比較例3の定着器で得られた定着画像を観察したところ、比較例1の定着器と同様であった。即ち、記録紙Pが有する凹凸の凸部分が位置するトナーが記録紙Pに過剰に浸透していて、紙繊維の地合いが見えてやすくなってしまい、「透け」が発生するのと同時に、定着したトナー画像Tと紙の地合いが混在して見える不均一な定着画像となってしまっていた。このように紙の地合いが定着画像面に露出して見えてしまうと、定着画像面の平滑性が損なわれる為、当然のことながら光沢度(グロス)も低くなりがちである。   When the fixed image obtained by the fixing device of Comparative Example 3 was observed, it was the same as that of the fixing device of Comparative Example 1. In other words, the toner on which the convex and concave portions of the recording paper P are located is excessively permeated into the recording paper P, and it becomes easy to see the texture of the paper fiber, and at the same time as the “through” occurs, the fixing is performed. As a result, the toner image T and the paper texture were mixed, resulting in a non-uniform fixed image. If the texture of the paper is exposed on the fixed image surface in this way, the smoothness of the fixed image surface is impaired, and naturally the glossiness (gloss) tends to be low.

このため、この比較例3の定着器で得られた定着画像は、本実施例の定着器による定着画像と同等の光沢度(グロス)を実現することができていなかった。   For this reason, the fixed image obtained by the fixing device of Comparative Example 3 could not achieve the same glossiness (gloss) as the fixed image obtained by the fixing device of the present embodiment.

この比較例3の定着器で得られた定着画像がこのような定着画像面になってしまうのは、以下のような理由によるものであると考えられる。   It is considered that the fixed image obtained by the fixing device of Comparative Example 3 has such a fixed image surface for the following reason.

図18は比較例3の定着器における加圧力分布、温度プロファイルであるが、本実施例の定着器に対して大きく異なる点は、本実施例で実現しているトータルニップ幅に対して、ニップ部N1cとニップ部N2cとで形成されるニップ幅が短いという点である。   FIG. 18 shows the pressure distribution and the temperature profile in the fixing device of Comparative Example 3. The difference from the fixing device of this embodiment is that the nip width is different from the total nip width realized in this embodiment. The nip width formed by the portion N1c and the nip portion N2c is short.

加圧力がかかっているニップ部N2cは、加圧力の調整等によって、本実施例の加圧ニップ幅N2と同等の長さを形成することは可能である。しかしながら、比較例3の定着器においてはニップ部N2cの記録材搬送方向上流側で形成されているニップ部N1cを本実施例のプレニップ部N1と同等以上に形成することが困難である。   The nip portion N2c to which the pressure is applied can be formed to have a length equivalent to the pressure nip width N2 of the present embodiment by adjusting the pressure. However, in the fixing device of Comparative Example 3, it is difficult to form the nip portion N1c formed on the upstream side in the recording material conveyance direction of the nip portion N2c to be equal to or more than the pre-nip portion N1 of this embodiment.

これは、比較例3の定着器はベルト11をローラ50に巻きつけることによってニップ部N1cを形成しているためであり、容易にこのニップ部N1cを長くすることができない。このN1cを長くする手段としては、定着ベルト11をローラ50にさらに巻きつけることが考えられるが、このような方法では定着の過程で記録紙を長く湾曲させることになるため、定着後の紙のカールが悪化してしまう。   This is because the fixing device of Comparative Example 3 forms the nip portion N1c by winding the belt 11 around the roller 50, and the nip portion N1c cannot be easily elongated. As a means for lengthening the N1c, it is conceivable that the fixing belt 11 is further wound around the roller 50. However, in such a method, the recording paper is bent long in the fixing process, so that the paper after the fixing is fixed. The curl gets worse.

他の手段としては、ローラ50の外径を大きくすることによって、曲率を小さく保ったまま、N1cを長くする方法が考えられる。しかしながらこの場合も、定着器が大型化すると共に、ローラ50の大径化に伴って熱容量が増大し、ウォームアップ時間の増加、放熱面積の増加などによって、定着器の省エネ性が低下するという弊害が発生してしまう。   As another means, a method of increasing N1c while keeping the curvature small by increasing the outer diameter of the roller 50 can be considered. However, in this case as well, the fixing device is enlarged, the heat capacity increases with the increase in the diameter of the roller 50, and the energy-saving performance of the fixing device is reduced due to an increase in warm-up time and an increase in the heat radiation area. Will occur.

このように、比較例3の定着器構成においては、弊害を誘発することなく、本実施例の定着器と同等以上の長さのニップ幅を形成することが困難である。   As described above, in the fixing device configuration of Comparative Example 3, it is difficult to form a nip width equal to or longer than that of the fixing device of this embodiment without inducing harmful effects.

従って、比較例3の定着器構成においては本実施例の定着器におけるトータルニップ幅よりも短いニップ部N1c・N2cで熱の付与を行う必要がある。   Therefore, in the fixing device configuration of Comparative Example 3, it is necessary to apply heat at the nip portions N1c and N2c that are shorter than the total nip width in the fixing device of this embodiment.

短いニップ幅で熱を伝達するためには、比較例1と同様に記録紙に対する温度勾配を大きくする、つまり、本実施例の定着器の定着ベルト11温度よりも高い温度に設定する必要がある。   In order to transfer heat with a short nip width, it is necessary to increase the temperature gradient with respect to the recording paper as in Comparative Example 1, that is, to set the temperature higher than the fixing belt 11 temperature of the fixing device of this embodiment. .

しかしこのように、急激に熱を伝達しようとする、つまり定着ベルト11と記録紙Pの温度勾配を大きくしようとすると、同時に、被加熱材であるトナー画像T、記録紙Pの層方向内部での温度差が生じやすくなることは明らかである。つまり、図21(a)(b)に示すように、ニップ部N1c、N2c領域内おいてトナー画像Tの上層と下層で温度の差が生じ、厚さ方向全体を十分に暖めておくことができていない。   However, in this way, when heat is suddenly transmitted, that is, when the temperature gradient between the fixing belt 11 and the recording paper P is increased, at the same time, the toner image T that is a heated material and the inside of the recording paper P in the layer direction. It is clear that the temperature difference is likely to occur. That is, as shown in FIGS. 21A and 21B, a temperature difference occurs between the upper layer and the lower layer of the toner image T in the nip portions N1c and N2c, and the entire thickness direction is sufficiently warmed. Not done.

図21(a)(b)に示すように、トナー画像T下層温度が適度の紙に浸透するのに最適な状態になったときには、トナー像T上層はすでに過溶融の状態になってしまっている。   As shown in FIGS. 21 (a) and 21 (b), when the toner image T lower layer temperature is in an optimum state for penetrating appropriate paper, the upper layer of the toner image T is already in an overmelted state. Yes.

これにより、トナー画像T上層のトナーは紙の繊維に過剰に浸透してしまうため、紙繊維の地合いが定着画像面に露出して。「透け」が発生する(図21(c))のと同時に紙表面の繊維上をトナー画像で均一の覆うことができていないことから、高い画像濃度を達成することができなかった。   As a result, the toner in the upper layer of the toner image T penetrates excessively into the paper fibers, and the texture of the paper fibers is exposed on the fixed image surface. At the same time as “transparency” occurs (FIG. 21C), the fiber on the paper surface cannot be uniformly covered with the toner image, so that a high image density cannot be achieved.

また、同時に定着画像面の平滑性が損なわれることから、本実施例の定着器のよる定着画像と同等の高い光沢度(グロス)を達成することもできなかった。   At the same time, since the smoothness of the fixed image surface is impaired, a high glossiness (gloss) equivalent to that of the fixed image by the fixing device of this embodiment could not be achieved.

一方、このようなトナー画像T上層の過溶融を抑えるために、トナー画像Tの上層の温度がこれよりも低下するように定着ベルト11の温度を下げて定着を試みた。このときのトナー画層の溶融状態を示すモデル図が図21(d)(e)(f)である。   On the other hand, in order to suppress such overmelting of the upper layer of the toner image T, fixing was attempted by lowering the temperature of the fixing belt 11 so that the temperature of the upper layer of the toner image T is lower than this. FIGS. 21D, 21E and 21F are model diagrams showing the melting state of the toner image layer at this time.

図21(d)は、定着ベルト11の温度を下げて定着を行った際の、ニップ部N1c内における記録紙Pとトナー画像Tの状態を示すモデル図である。図21(e)は、定着ベルト11の温度を下げて定着を行った際の、ニップ部N2c内における記録紙Pとトナー画像Tの状態を示すモデル図である。図21(f)は、定着ベルト11の温度を下げて定着を行った際の、ニップ部N2cを通過した直後における記録紙Pとトナー画像Tの状態を示すモデル図である。   FIG. 21D is a model diagram illustrating a state of the recording paper P and the toner image T in the nip portion N1c when the fixing is performed with the temperature of the fixing belt 11 lowered. FIG. 21E is a model diagram illustrating a state of the recording paper P and the toner image T in the nip portion N2c when the fixing is performed with the temperature of the fixing belt 11 lowered. FIG. 21F is a model diagram illustrating a state of the recording paper P and the toner image T immediately after passing through the nip portion N2c when fixing is performed with the temperature of the fixing belt 11 lowered.

この場合は、トナー画像T上層のトナーは過溶融する温度まで到達することはなく(図21(d)(e))、透けてしまう状態になることはなかった。しかし、同時に紙繊維下層の温度が低下するために紙繊維下層のトナーが十分に溶融せず、コールドオフセットが発生してしまった(図18(f))。   In this case, the toner in the upper layer of the toner image T did not reach a temperature at which it was overmelted (FIGS. 21D and 21E), and did not become transparent. However, at the same time, the temperature of the paper fiber lower layer was lowered, so that the toner of the paper fiber lower layer was not sufficiently melted and a cold offset occurred (FIG. 18 (f)).

このように、比較例3の定着器構成においても、比較例1と同様、ニップ部内でトナー画像Tの上層と下層部分での温度差が生じた状態で加圧することになる。そのため、比較例3の定着器においても、トナー画像Tの過溶融による記録紙Pへの浸透による光沢度の低下、一方でトナーの溶融不足によるコールドオフセットの発生という課題の狭間で、十分な光沢度(グロス)を有する定着画像を得ることはできない。   As described above, in the fixing device configuration of Comparative Example 3 as well, as in Comparative Example 1, pressure is applied in a state where a temperature difference occurs between the upper layer and the lower layer of the toner image T in the nip portion. For this reason, the fixing device of Comparative Example 3 also has sufficient gloss between the problems of a decrease in glossiness due to permeation of the recording paper P due to overmelting of the toner image T, and a cold offset due to insufficient melting of the toner. A fixed image having a degree (gross) cannot be obtained.

以上説明したように、本実施例の定着装置112は、意図的に、弛み部分を有する定着ベルトユニットU1(図6(b))と、加圧ベルトユニットU2(図7(b))を互いに当接させて、ベルトの弾性のみによって形成されるプレニップ部N1を作ることによって、本実施例の定着器を用いた定着プロセスは、
(i)トナー画像Tの温度が十分に上昇するまではほとんど加圧力を付与しない。
(ii)加圧力のかかっている加圧ニップ部N2領域内に渡って、トナー画像Tの温度がフローテスターにおける略流出開始温度Tfb以上に維持されている。
(iii)トナー画像T上層の温度とトナー画像T下層の温度の差少ない状態、即ち、トナー画像Tの厚さ方向で均一に近いトナーの溶融状態となったところで加圧する。
という特徴を有する、図11に示すような加圧力分布、温度プロファイルを実現することが可能になった。
As described above, the fixing device 112 of this embodiment intentionally connects the fixing belt unit U1 (FIG. 6B) having the slack portion and the pressure belt unit U2 (FIG. 7B) to each other. By making the pre-nip portion N1 formed only by the elasticity of the belt by abutting, the fixing process using the fixing device of this embodiment is as follows:
(I) Almost no pressure is applied until the temperature of the toner image T rises sufficiently.
(Ii) The temperature of the toner image T is maintained at a temperature substantially equal to or higher than the outflow start temperature Tfb in the flow tester over the pressure nip portion N2 region where the applied pressure is applied.
(Iii) The pressure is applied when the difference between the temperature of the upper layer of the toner image T and the temperature of the lower layer of the toner image T is small, that is, when the toner is almost uniformly melted in the thickness direction of the toner image T.
It has become possible to realize a pressure distribution and temperature profile as shown in FIG.

このような加圧力分布、温度プロファイル実現することによって、高速化に対応可能な幅の広いニップ幅を実現できると同時に、像ずれなどの異常画像の発生原因となる圧抜けがなく、十分な光沢度(グロス)を有する定着画像を得ることができる。   By realizing such a pressure distribution and temperature profile, it is possible to realize a wide nip width that can accommodate high speeds, and at the same time, there is no pressure loss that causes abnormal images such as image displacement and sufficient gloss A fixed image having a degree of gloss can be obtained.

本実施例では、互いに弛み部を有する定着ベルトユニットU1(図6(b))と加圧ベルトユニットU2(図7(b))とで構成された定着器構成について説明したが、定着器構成はこれに限られない。即ち、ベルト11・12同士の弾性のみによって形成されるプレニップ部N1が、加圧ニップ部N2の記録材搬送方向上流側に形成されている定着装置であれば、同様の作用効果を得ることができる。   In the present embodiment, the fixing device configuration including the fixing belt unit U1 (FIG. 6B) and the pressure belt unit U2 (FIG. 7B) having the slack portions is described. Is not limited to this. That is, if the pre-nip portion N1 formed only by the elasticity of the belts 11 and 12 is a fixing device formed on the upstream side of the pressure nip portion N2 in the recording material conveyance direction, the same effect can be obtained. it can.

本実施例の定着装置112においては、図9に示したように、定着ベルト11と加圧ベルト12は同じ仕様であり、また、定着ローラ13と加圧ローラ14が共に同じ仕様である場合について説明した。   In the fixing device 112 of the present embodiment, as shown in FIG. 9, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 have the same specifications, and the fixing roller 13 and the pressure roller 14 both have the same specifications. explained.

この定着装置112は、記録材搬送方向上流側から、定着ベルト11と加圧ベルト12が、それぞれ定着ローラ13、加圧ローラ14のバックアップなしで当接することによって形成されたプレニップ部N1を有する。そしてそのプレニップ部N1に引き続き、定着ベルト11と加圧ベルト12が、それぞれ定着ローラ13加圧ローラ14によってバックアップされた状態で当接することによって加圧ニップ部N2をプレニップ部N1と連続して有するものであった。   The fixing device 112 has a pre-nip portion N1 formed by contacting the fixing belt 11 and the pressure belt 12 without backing up the fixing roller 13 and the pressure roller 14 from the upstream side in the recording material conveyance direction. Then, following the pre-nip portion N1, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are in contact with each other while being backed up by the fixing roller 13 and the pressure roller 14, respectively, so that the pressure nip portion N2 is continuously provided with the pre-nip portion N1. It was a thing.

一方で、定着ベルト11と加圧ベルト12が例えば図22のような当接状態になっていたとしても同様の作用効果を得ることができる。   On the other hand, even if the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are in contact with each other as shown in FIG. 22, for example, the same effect can be obtained.

図22は本実施例の定着装置112の定着ベルト11と加圧ベルト12との他の当接状態を示した説明図であって、トータルニップ内での定着ベルト11及び加圧ベルト12の当接状態を示した図である。図22において、加圧ローラ14として外径をφ28mm、アスカーC硬度(9.8N荷重時)で40°の弾性ローラを用いている。定着ローラ13として外径をφ36mm、アスカーC硬度(9.8N荷重時)で40°の弾性ローラを用いている。   FIG. 22 is an explanatory view showing another contact state between the fixing belt 11 and the pressure belt 12 of the fixing device 112 of this embodiment, and the contact between the fixing belt 11 and the pressure belt 12 in the total nip. It is the figure which showed the contact state. In FIG. 22, an elastic roller having an outer diameter of 28 mm and Asker C hardness (at 9.8 N load) of 40 ° is used as the pressure roller 14. As the fixing roller 13, an elastic roller having an outer diameter of 36 mm and an Asker C hardness (at 9.8 N load) of 40 ° is used.

この場合、定着ローラ13の外径が加圧ローラ14の外径よりも大きいことから、定着ローラ13が定着ベルト11の内面に接触してバックアップしている長さは、加圧ローラ14が加圧ベルト12をバックアップしている長さに対してわずかに長くなる。   In this case, since the outer diameter of the fixing roller 13 is larger than the outer diameter of the pressure roller 14, the length of the fixing roller 13 contacting the inner surface of the fixing belt 11 for backup is added by the pressure roller 14. It becomes slightly longer than the length of backing up the pressure belt 12.

これによって、定着ベルト11と加圧ベルト12がそれぞれ定着ローラ13、加圧ローラ14のバックアップなしで当接することによって形成されるプレニップ部N1のあとには、中間ニップ部N2−aが形成される。その中間ニップ部N2−aは、裏面から加圧ローラ14にバックアップされていない加圧ベルト12の領域と、裏面から定着ローラ13にバックアップされている定着ベルト11の領域と、が当接することによって形成されている。   As a result, an intermediate nip portion N2-a is formed after the pre-nip portion N1 formed by the contact between the fixing belt 11 and the pressure belt 12 without back-up of the fixing roller 13 and the pressure roller 14, respectively. . The intermediate nip portion N2-a is in contact with the area of the pressure belt 12 that is not backed up by the pressure roller 14 from the back surface and the area of the fixing belt 11 that is backed up by the fixing roller 13 from the back surface. Is formed.

そして、これに引き続いて裏面から加圧ローラ14にバックアップされている加圧ベルト12の領域と、裏面から定着ローラ13にバックアップされている定着ベルト11の領域と、が当接する本ニップ部N2−bが形成される。従って、加圧ニップ部N2の領域内には、加圧部材である定着ローラ13と加圧ローラ14とによるバックアップがある無端ベルト領域同士、即ち定着ベルト11及び加圧ベルト14の領域同士によって形成された部分として、本ニップ部N2−bを有する。つまり、プレニップ部N1に引き続いて形成される加圧ニップN2として、中間ニップ部N2−aと本ニップ部N2−bが形成されている状態である。   Subsequently, the main nip portion N2- where the region of the pressure belt 12 backed up from the back surface to the pressure roller 14 and the region of the fixing belt 11 backed up from the back surface to the fixing roller 13 come into contact with each other. b is formed. Accordingly, in the area of the pressure nip portion N2, the endless belt areas that are backed up by the fixing roller 13 and the pressure roller 14 as pressure members are formed, that is, areas of the fixing belt 11 and the pressure belt 14 are formed. As a portion thus formed, the main nip portion N2-b is provided. That is, the intermediate nip portion N2-a and the main nip portion N2-b are formed as the pressure nip N2 formed subsequent to the pre-nip portion N1.

この場合は記録材搬送方向上流側から、バックアップのないベルト11・12同士の当接によって形成されたプレニップ部N1があり、次にバックアップがある定着ベルト11とバックアップのない加圧ベルト12の接触で形成された中間ニップN2−aがある。そしてその中間ニップN2−aに引き続き、各ローラ13・14にバックアップされたベルト11・12同士の接触によって形成される加圧ニップ部N2−bが中間ニップN2−aと連続して形成された状態となる。   In this case, there is a pre-nip portion N1 formed by the contact between the belts 11 and 12 without backup from the upstream side in the recording material conveyance direction, and then the contact between the fixing belt 11 with backup and the pressure belt 12 without backup. There is an intermediate nip N2-a formed in Subsequently to the intermediate nip N2-a, a pressure nip portion N2-b formed by contact between the belts 11 and 12 backed up by the rollers 13 and 14 is formed continuously with the intermediate nip N2-a. It becomes a state.

図22に示すトータルニップ内での定着ベルト11と加圧ベルト12の他の当接状態は、図23、図24、図25、図26に示す各定着装置112にも適用してよい。   The other contact states of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 in the total nip shown in FIG. 22 may be applied to the fixing devices 112 shown in FIGS. 23, 24, 25, and 26.

このような当接状態であっても、本実施例の定着装置112においては、バックアップのないベルト11・12同士の接触によりプレニップ部N1を形成している。これによって、トナー画像Tを担持した記録紙Pを十分に予熱し、トナー画像T上層の温度とトナー画像T下層の温度の差が少ない状態とすることができる。即ち、トナー画像Tの厚さ方向でほぼ均一なトナーの溶融状態とすることができる。そしてトナーの溶融状態となった後に、加圧ニップ部N2において加圧することによって、溶融したトナーを適度に紙に浸透させて定着する。つまり、プレニップ部N1でトナー画像Tを担持した記録紙Pを十分に予熱してトナーを溶融状態とし、加圧ニップ部N2で溶融したトナーを適度に紙に浸透させて定着することが本質であることから、図9に示すものと全く同様の作用効果を得ることができる。   Even in such a contact state, in the fixing device 112 of the present embodiment, the pre-nip portion N1 is formed by the contact between the belts 11 and 12 without backup. As a result, the recording paper P carrying the toner image T can be sufficiently preheated so that the difference between the temperature of the upper layer of the toner image T and the temperature of the lower layer of the toner image T is small. That is, the toner can be melted almost uniformly in the thickness direction of the toner image T. Then, after the toner is in a molten state, pressure is applied at the pressure nip portion N2, whereby the molten toner is appropriately permeated into the paper and fixed. That is, it is essential that the recording paper P carrying the toner image T in the pre-nip portion N1 is sufficiently preheated to make the toner in a molten state, and the toner melted in the pressure nip portion N2 is appropriately permeated into the paper and fixed. Therefore, the same effects as those shown in FIG. 9 can be obtained.

即ち、高速化に対応可能な幅の広いニップ幅を実現できると同時に、像ずれなどの異常画像の発生原因となる圧抜けがなく、十分な光沢度(グロス)を有する定着画像を実現するという効果に変わりはない。   That is, it is possible to realize a wide nip width that can cope with high speed, and at the same time, to realize a fixed image having sufficient glossiness (gross) without causing pressure loss that causes an abnormal image such as image shift. The effect remains the same.

また、ここでは、中間ニップ部N2−aが裏面から加圧ローラ14にバックアップされていない加圧ベルト12の領域と、裏面から定着ローラ13にバックアップされている定着ベルト11の領域と、が当接することによって形成されている場合について述べた。
これとは逆に、裏面から加圧ローラ14にバックアップされている加圧ベルト12の領域と、裏面から定着ローラ13にバックアップされていない定着ベルト11の領域と、が当接することによって形成されている場合でも、プレニップ部N1が形成されていればよい。このような定着器構成であっても、本質的に作用効果は変わりはない。
Further, here, the region of the pressure belt 12 where the intermediate nip portion N2-a is not backed up from the back surface to the pressure roller 14 and the region of the fixing belt 11 backed up from the back surface to the fixing roller 13 are matched. The case where it is formed by contact is described.
Conversely, the area of the pressure belt 12 backed up by the pressure roller 14 from the back surface and the area of the fixing belt 11 not backed up by the fixing roller 13 from the back surface are in contact with each other. Even if it exists, the prenip part N1 should just be formed. Even with such a fixing device configuration, the effect is essentially the same.

一方、図22に示したような当接状態、つまり、バックアップのないベルト11・12同士の当接によって形成されたプレニップ部N1があり、次にバックアップがあるベルト11とバックアップのないベルト12の接触で形成された中間ニップ部N2−aがある。そしてその中間ニップ部N2−aに引き続き、各ローラ13・14にバックアップされたベルト11・12同士の接触によって形成される本ニップ部N2−bが中間ニップ部N2−aと連続して形成される例としては、以下のような場合も挙げられる。
・定着ローラ13と加圧ローラ14で外径が異なる場合
・定着ローラ13と加圧ローラ14とで硬度が異なる場合
・定着ベルト11と加圧ベルト12とで外径が異なる場合
・定着ベルト11と加圧ベルト12とで層構成が異なり、それぞれの剛性が異なる場合
・テンションローラ17、加熱ローラ16の外径、配置を本実施例から変えた場合
上記、いずれの場合にも、バックアップのないベルト11・12同士の接触によりプレニップ部N1を形成することが本質であることから、上で説明したように同様の作用効果を得ることができる。
On the other hand, there is a pre-nip portion N1 formed by the contact state as shown in FIG. 22, that is, the contact between the belts 11 and 12 without backup, and the belt 11 with backup and the belt 12 without backup are next. There is an intermediate nip N2-a formed by contact. Subsequently to the intermediate nip portion N2-a, a main nip portion N2-b formed by contact between the belts 11 and 12 backed up by the rollers 13 and 14 is formed continuously with the intermediate nip portion N2-a. Examples include the following cases.
When the fixing roller 13 and the pressure roller 14 have different outer diameters When the fixing roller 13 and the pressure roller 14 have different hardnesses When the fixing belt 11 and the pressure belt 12 have different outer diameters The fixing belt 11 When the layer configuration is different between the pressure belt 12 and the rigidity thereof is different. When the outer diameter and arrangement of the tension roller 17 and the heating roller 16 are changed from the present embodiment. In either case, there is no backup. Since it is essential to form the pre-nip portion N1 by the contact between the belts 11 and 12, similar effects can be obtained as described above.

例えば、図6(a)に示した定着ベルト11を張架した状態の定着ベルトユニットU1と、図7(b)に示した加圧ベルト12を弛ませた状態の加圧ベルトユニットU2と、を用いた場合にも、互いのベルト11・12がオーバーラップする領域が形成されることになる。そのため、ベルト11・12は弾性によって当接し、プレニップ部N1が形成される。   For example, the fixing belt unit U1 in a state where the fixing belt 11 shown in FIG. 6A is stretched, and the pressure belt unit U2 in a state where the pressure belt 12 shown in FIG. Even when the belt is used, a region where the belts 11 and 12 overlap each other is formed. Therefore, the belts 11 and 12 come into contact with each other by elasticity, and a pre-nip portion N1 is formed.

つまり、2つの無端ベルトである定着ベルト11と加圧ベルト12のうち、少なくとも一方のベルトに弛み部を形成し、その弛み部を他方のベルトに当接させた「弛み当接部」であるプレニップ部N1をニップ部としてのトータルニップに有している。そしてそのプレニップ部N1をトータルニップの記録材搬送方向の最上流側に形成している。   That is, it is a “slack contact portion” in which a slack portion is formed on at least one of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 which are two endless belts, and the slack portion is in contact with the other belt. The pre-nip portion N1 is included in the total nip as the nip portion. The pre-nip portion N1 is formed on the most upstream side in the recording material conveyance direction of the total nip.

逆に、図6(b)に示した定着ベルト11を弛ませた状態の定着ベルトユニットU1と、図7(a)に示した加圧ベルト12を張架した状態の加圧ベルトユニットU2と、を組み合わせた場合も同様である。この場合には、定着ベルト11と加圧ベルト12のうち、記録材上のトナー画像担持面に対向する定着ベルト11に弛み部を形成している。   Conversely, the fixing belt unit U1 in a state where the fixing belt 11 shown in FIG. 6B is slackened, and the pressure belt unit U2 in a state where the pressure belt 12 shown in FIG. 7A is stretched. The same applies to a combination of. In this case, of the fixing belt 11 and the pressure belt 12, a slack portion is formed on the fixing belt 11 facing the toner image carrying surface on the recording material.

また、ベルト11・12同士の当接領域全体に渡ってわずかに湾曲している場合においても同様の作用効果を得ることができる。   Further, even when the belts 11 and 12 are slightly curved over the entire contact area, the same effect can be obtained.

例えば、図6(b)に示した定着ベルト11を弛ませた状態の定着ベルトユニットU1と、図23に示すような、加圧ベルト12が共に同じ向きに凹形状になる状態で弛んでいるベルトユニットU2と、を互いに接近するよう付勢して設置する。そしてバックアップのないベルト11・12同士の接触でプレニップ部N1が形成されていれば同様の作用効果を得ることができる。   For example, the fixing belt unit U1 in a state where the fixing belt 11 shown in FIG. 6B is loosened and the pressure belt 12 as shown in FIG. 23 are both loose in a concave shape in the same direction. The belt unit U2 and the belt unit U2 are installed so as to approach each other. If the pre-nip portion N1 is formed by the contact between the belts 11 and 12 without backup, the same effect can be obtained.

本実施例の定着装置においては、加熱源としてハロゲンヒータ15を用い、そのヒータ15を定着ベルトユニットU1の加熱ローラ16内に配置し、定着ベルト11を加熱するようにしたがヒータ15の配置はこれに限定されない。例えば、ヒータ15を定着ローラ13の位置に配置してもよい。また、定着ベルト11を掛け回す複数のローラ(不図示)内にヒータ15を設けてもなんら問題ない。   In the fixing device of this embodiment, a halogen heater 15 is used as a heating source, and the heater 15 is disposed in the heating roller 16 of the fixing belt unit U1 to heat the fixing belt 11. It is not limited to this. For example, the heater 15 may be disposed at the position of the fixing roller 13. Further, there is no problem even if the heaters 15 are provided in a plurality of rollers (not shown) around which the fixing belt 11 is wound.

[実施例2]
定着装置の他の例を説明する。
[Example 2]
Another example of the fixing device will be described.

実施例1の定着装置112と同一の部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。実施例3から実施例5についても同様とする。   The same members / portions as those of the fixing device 112 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The same applies to Example 3 to Example 5.

図24は本実施例に係る定着装置の一例の横断面模型図である。   FIG. 24 is a schematic cross-sectional view of an example of a fixing device according to this embodiment.

本実施例に示す定着装置113は、実施例1の定着装置112において回転自在の定着ローラ13に代えて長手方向に細長い固定部材(加圧部材)20を用いた点を除いて、実施例1の定着装置112と同じ構成としてある。   The fixing device 113 shown in the present embodiment is the same as the first embodiment except that a fixing member (pressure member) 20 that is elongated in the longitudinal direction is used in place of the rotatable fixing roller 13 in the fixing device 112 of the first embodiment. The fixing device 112 has the same configuration.

実施例1の定着装置112における定着ローラ13は定着ベルト11と接触して回転するが、本実施例の定着装置112における固定部材20は定着ベルト11と摺動する構成となっている。これにより、本実施例の定着装置112においては熱容量を下げることができ、定着器としての立上がり時間を早くすることができた。   The fixing roller 13 in the fixing device 112 according to the first embodiment rotates in contact with the fixing belt 11, but the fixing member 20 in the fixing device 112 according to this embodiment is configured to slide with the fixing belt 11. As a result, in the fixing device 112 of this embodiment, the heat capacity can be reduced, and the rise time as the fixing device can be shortened.

このように、実施例1の定着装置112における定着ローラ13を固定部材20としたとしても、ベルト同士の弾性のみによって形成されるプレニップ部N1が、加圧ニップ部N2の記録材搬送方向上流側に形成されていれば、同様の作用効果を得ることができる。   Thus, even if the fixing roller 13 in the fixing device 112 of the first embodiment is used as the fixing member 20, the pre-nip portion N1 formed only by the elasticity of the belts is upstream of the pressure nip portion N2 in the recording material conveyance direction. If it is formed in the same manner, the same effect can be obtained.

また、固定部材20を用いるのは、実施例1の定着装置112の定着ローラ13の相当する部分に限らず、ベルトを支持する他のローラを固定部材に変更したとしても何ら問題はなく、実施例1の定着装置112と同様の作用効果を得ることができる。   Further, the use of the fixing member 20 is not limited to the portion corresponding to the fixing roller 13 of the fixing device 112 of the first embodiment, and there is no problem even if another roller supporting the belt is changed to the fixing member. The same effects as those of the fixing device 112 of Example 1 can be obtained.

[実施例3]
定着装置の他の例を説明する。
[Example 3]
Another example of the fixing device will be described.

図25は本実施例に係る定着装置の一例の横断面模型図である。   FIG. 25 is a schematic cross-sectional view of an example of a fixing device according to this embodiment.

本実施例に示す定着装置112は、実施例1の定着装置112において加熱ローラ16を廃し、代わりに定着ローラ13の外周面上に加熱源としてのハロゲンヒータ15を内包した加熱ローラ22を当接するように配置したものである。   In the fixing device 112 shown in the present embodiment, the heating roller 16 is eliminated from the fixing device 112 of the first embodiment, and instead a heating roller 22 including a halogen heater 15 as a heating source is brought into contact with the outer peripheral surface of the fixing roller 13. It is arranged as follows.

この加熱ローラ22は、トナー画像Tを担持した記録材Pに直接接触する定着ベルト11の外周面(表面)と接することから、加熱ローラ22の外周面(表面)に離型層を有する。そしてその加熱ローラ22は、定着ベルト11表面と接している位置において定着ベルト11の内周面を定着ローラ13表面に当接させる。これによって、定着ベルト11の回転軌跡が規制され、定着ベルト11の回転が安定する。   Since the heating roller 22 is in contact with the outer peripheral surface (surface) of the fixing belt 11 that directly contacts the recording material P carrying the toner image T, the heating roller 22 has a release layer on the outer peripheral surface (surface) of the heating roller 22. The heating roller 22 brings the inner peripheral surface of the fixing belt 11 into contact with the surface of the fixing roller 13 at a position in contact with the surface of the fixing belt 11. As a result, the rotation locus of the fixing belt 11 is restricted, and the rotation of the fixing belt 11 is stabilized.

このように、定着ローラ13の外周面上に定着ベルト11を加熱し、かつ定着ベルト11の回転軌跡を規制するような加熱ローラ22を配置することによっても、実施例1の定着装置と同様、ベルト11・12同士の弾性のみによってプレニップ部N1が形成できる。そしてそのプレニップ部が加圧ニップ部の記録材搬送方向上流側に形成されているので、実施例1の定着装置112と同様の作用効果を得ることができる。   As described above, the heating roller 22 that heats the fixing belt 11 on the outer peripheral surface of the fixing roller 13 and restricts the rotation trajectory of the fixing belt 11 is also disposed in the same manner as the fixing device of the first embodiment. The pre-nip portion N1 can be formed only by the elasticity of the belts 11 and 12. Since the pre-nip portion is formed on the upstream side of the pressure nip portion in the recording material conveyance direction, the same effect as the fixing device 112 of the first embodiment can be obtained.

[実施例4]
定着装置の他の例を説明する。
[Example 4]
Another example of the fixing device will be described.

図26は本実施例に係る定着装置の一例の横断面模型図である。   FIG. 26 is a schematic cross-sectional view of an example of a fixing device according to this embodiment.

本実施例に示す定着装置112は、実施例1の定着装置112において、加熱手段を誘導加熱方式としたものである。   The fixing device 112 shown in the present embodiment is the same as the fixing device 112 of the first embodiment except that the heating means is an induction heating method.

即ち、実施例1の定着装置112における加熱ローラ16を、SUS製φ10mmの芯金17aの外周に厚さ4mmのシリコンスポンジゴム層からなる弾性層17bを設けた上テンションローラ17に変更したものである。また、定着ベルト11外周面に沿って、磁束発生手段としての電磁誘導加熱部80を配置したものである。その2つ点を除いて、実施例1の定着装置112と同じ構成としてある。   That is, the heating roller 16 in the fixing device 112 of the first embodiment is changed to the upper tension roller 17 in which an elastic layer 17b made of a silicon sponge rubber layer having a thickness of 4 mm is provided on the outer periphery of a SUS φ10 mm cored bar 17a. is there. In addition, an electromagnetic induction heating unit 80 serving as a magnetic flux generation unit is disposed along the outer peripheral surface of the fixing belt 11. Except for these two points, the configuration is the same as that of the fixing device 112 of the first embodiment.

上テンションローラ17は、実施例1の定着装置112の加熱ローラ16と同様、第3フレーム35L・35Rに回動可能に支持されている。   The upper tension roller 17 is rotatably supported by the third frames 35L and 35R, similarly to the heating roller 16 of the fixing device 112 of the first embodiment.

電磁誘導加熱部80は、図示していないが、電気絶縁性の樹脂によって形成された誘導加熱部筐体及び、前記誘導加熱部筐体に内蔵された磁性体コア(以下、コアと略記する)と誘導加熱コイル(以下、コイルと略記する)とを備えている。コアは、例えば、フェライトコアや積層コアから形成されている。コイルは、例えば、表面に融着層と絶縁層とを持つ銅線が複数回巻かれて構成されている。   Although not shown, the electromagnetic induction heating unit 80 is an induction heating unit casing formed of an electrically insulating resin, and a magnetic core (hereinafter abbreviated as a core) built in the induction heating unit casing. And an induction heating coil (hereinafter abbreviated as a coil). The core is formed from, for example, a ferrite core or a laminated core. The coil is configured, for example, by winding a copper wire having a fusion layer and an insulating layer on the surface a plurality of times.

この電磁誘導加熱部80は、例えばリッツ線を横長・扁平のシート状渦巻き状に巻回してなるコイルと、このコイルを覆わせたコアとを電気絶縁性の樹脂により形成された誘導加熱部筐体に収納した横長・薄板状の部材である。誘導加熱部筐体内において、コアは、定着ベルト11に対向領域面以外に磁束が漏れることのないように配置されている。この電磁誘導加熱部80は、定着ベルト11の外周面に対して所定の距離だけ離した状態で近接配置されている。   The electromagnetic induction heating unit 80 includes, for example, an induction heating unit housing in which a coil formed by winding a litz wire in a horizontally long and flat sheet-like spiral shape and a core covering the coil are formed of an electrically insulating resin. It is a horizontally long and thin plate member housed in the body. In the induction heating unit casing, the core is arranged so that the magnetic flux does not leak to the fixing belt 11 other than the facing area surface. The electromagnetic induction heating unit 80 is disposed close to the outer peripheral surface of the fixing belt 11 with a predetermined distance.

誘導加熱方式においては、磁束を発生させる電磁誘導加熱部と、磁束を吸収して発熱する被加熱体の距離によって、発熱量が変動しやすい。そこで、この電磁誘導加熱部80は、上テンションローラ17を支持する第3フレーム35L・35Rに対して固定することにより上テンションローラ17外周面から電磁誘導加熱部80の距離が変動しないようにする。これと同時に、上テンションローラ17に掛け回される定着ベルト11と上テンションローラ17の接触する部分とが、電磁誘導加熱部80からの発生磁束で発熱する領域と重なるように配置した。   In the induction heating method, the amount of heat generation is likely to vary depending on the distance between the electromagnetic induction heating unit that generates magnetic flux and the heated object that absorbs the magnetic flux and generates heat. Therefore, the electromagnetic induction heating unit 80 is fixed to the third frames 35L and 35R that support the upper tension roller 17 so that the distance of the electromagnetic induction heating unit 80 from the outer peripheral surface of the upper tension roller 17 does not vary. . At the same time, the fixing belt 11 wound around the upper tension roller 17 and the portion where the upper tension roller 17 contacts are arranged so as to overlap with a region where heat is generated by the magnetic flux generated from the electromagnetic induction heating unit 80.

本実施例の定着装置112は、定着動作時には不図示の励磁回路からコイルに10k〜1MHzの交番電流を流すことによって金属製の定着ベルト11の基層11aを誘導加熱している。即ち、コイルに対する通電により、定着ベルト11に供給される磁束が発生する。この磁束は、電磁誘導加熱部80と定着ベルト11との対向領域部において、定着ベルト11の発熱層である基層11aに吸収され、その基層11aに渦状の誘導電流が発生し、該基層11aがその固有抵抗により発熱するものである。   In the fixing device 112 of this embodiment, the base layer 11a of the metal fixing belt 11 is induction-heated by supplying an alternating current of 10 k to 1 MHz to a coil from an excitation circuit (not shown) during a fixing operation. That is, the magnetic flux supplied to the fixing belt 11 is generated by energizing the coil. This magnetic flux is absorbed by the base layer 11a, which is the heat generating layer of the fixing belt 11, in a region where the electromagnetic induction heating unit 80 and the fixing belt 11 are opposed to each other, and a vortex induced current is generated in the base layer 11a. It generates heat due to its specific resistance.

本実施形態のように、加熱手段を誘導加熱方式としても、ベルト11・12同士の弾性のみによって形成されるプレニップ部N1が、加圧ニップ部N2の記録材搬送方向上流側に形成されているので、実施例1の定着装置112と同様の作用効果を得ることができる。   As in this embodiment, even if the heating means is an induction heating method, the pre-nip portion N1 formed only by the elasticity of the belts 11 and 12 is formed upstream of the pressure nip portion N2 in the recording material conveyance direction. Therefore, the same effect as the fixing device 112 of the first embodiment can be obtained.

[その他]
1)定着ベルト11、加圧ベルト12、定着ローラ13、加圧ローラ14、加熱ローラ15、テンションローラ17などの各部材に関する層構成、厚さ、外径等は本実施例の限定されるものでなく、実際に製品化される定着装置に応じて適宜設定されるものである。
[Others]
1) The layer configuration, thickness, outer diameter, etc. of each member such as the fixing belt 11, the pressure belt 12, the fixing roller 13, the pressure roller 14, the heating roller 15, and the tension roller 17 are limited to those in this embodiment. Instead, it is appropriately set according to the fixing device that is actually commercialized.

2)定着ベルト11表面への熱供給も、輻射熱による加熱、熱風による加熱、ベルト基層が金属である場合には、誘導加熱による加熱であっても良い。   2) Heat supply to the surface of the fixing belt 11 may also be heating by radiant heat, heating by hot air, or heating by induction heating when the belt base layer is a metal.

3)定着ローラ13、加圧ローラ14の構成についても、実際に製品化される定着装置のスペックの要求に応じて、外径、芯金径、弾性層の材質、厚さ等を適宜変更することにより、加圧ニップ部N1幅を変更することが可能であることはいうまでもない。   3) Regarding the configuration of the fixing roller 13 and the pressure roller 14, the outer diameter, the core metal diameter, the material of the elastic layer, the thickness, and the like are appropriately changed according to the requirements of the specifications of the fixing device that is actually commercialized. It goes without saying that the width of the pressure nip portion N1 can be changed.

実施例1に係る定着装置の一例の横断面模型図である。1 is a cross-sectional model diagram of an example of a fixing device according to Embodiment 1. FIG. 図1に示す定着装置のII−II線矢視断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the fixing device illustrated in FIG. 1. 図1に示す定着装置のIII−III線矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of the fixing device illustrated in FIG. 1. 図1に示す定着装置のIV−IV線矢視断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the fixing device illustrated in FIG. 1. (a)は定着ベルトの層構成の一例を表わす断面図、(b)は加圧ベルトの層構成の一例を表わす断面図である。(A) is a sectional view showing an example of a layer configuration of a fixing belt, and (b) is a sectional view showing an example of a layer configuration of a pressure belt. (a)は定着ローラと加熱ローラとに定着ベルトをその定着ベルトの最短経路長さで掛け回した状態を表わす図、(b)は定着ローラと加熱ローラとに定着ベルトをその定着ベルトの最短経路長さよりも余裕を持たせて掛け回した状態を表わす図である。(A) is a diagram showing a state in which a fixing belt is wound around a fixing roller and a heating roller by the shortest path length of the fixing belt, and (b) is a shortest length of the fixing belt between the fixing roller and the heating roller. It is a figure showing the state hung with allowance rather than the path length. (a)は加圧ローラとテンションローラとに加圧ベルトをその加圧ベルトの最短経路長さで掛け回した状態を表わす図である。(b)は加圧ローラとテンションローラとに加圧ベルトをその加圧ベルトの最短経路長さよりも余裕を持たせて掛け回した状態を表わす図である。(A) is a figure showing the state which wound the pressure belt on the pressure roller and the tension roller by the shortest path length of the pressure belt. (B) is a diagram showing a state where a pressure belt is wound around a pressure roller and a tension roller with a margin longer than the shortest path length of the pressure belt. 加圧ニップ部の形成に伴い定着ベルトと加圧ベルトのそれぞれの弛み部によって形成されるプレニップ部の説明図である。It is explanatory drawing of the pre-nip part formed of each slack part of a fixing belt and a pressure belt with formation of a pressure nip part. 実施例1に係るプレニップ部と加圧ニップ部における定着ベルトと加圧ベルトの当接状態を示した説明図である。3 is an explanatory diagram illustrating a contact state between a fixing belt and a pressure belt at a pre-nip portion and a pressure nip portion according to Embodiment 1. FIG. プレニップ部及び加圧ニップ部内における圧力分布を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the pressure distribution in a pre-nip part and a press nip part. 加熱定着過程におけるプレニップ部と加圧ニップ部中でのトナーの温度変化を表した説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a change in toner temperature in a pre-nip portion and a pressure nip portion in a heat fixing process. 実施例1の定着過程においての記録材とトナー画像の溶融状態を示すモデル図である。FIG. 3 is a model diagram illustrating a molten state of a recording material and a toner image in a fixing process of Example 1. 比較例1の定着装置の横断面模型図である。3 is a schematic cross-sectional view of a fixing device of Comparative Example 1. FIG. 比較例2の定着装置の横断面模型図である。10 is a cross-sectional model view of a fixing device of Comparative Example 2. FIG. 比較例3の定着装置の横断面模型図である。10 is a cross-sectional model view of a fixing device of Comparative Example 3. FIG. 比較例1の定着装置の加圧力分布及び温度プロファイルを表した説明図である。6 is an explanatory diagram showing a pressure distribution and a temperature profile of a fixing device of Comparative Example 1. FIG. 比較例2の定着装置の加圧力分布及び温度プロファイルを表した説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a pressure distribution and a temperature profile of a fixing device of Comparative Example 2. 比較例3の定着装置の加圧力分布及び温度プロファイルを表した説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a pressure distribution and a temperature profile of a fixing device of Comparative Example 3. 比較例1の定着装置の定着過程においての記録材Pとトナー画像の溶融状態を示すモデル図である。FIG. 6 is a model diagram illustrating a melting state of a recording material P and a toner image in a fixing process of a fixing device of Comparative Example 1. 比較例2の定着装置の定着過程においての記録材Pとトナー画像の溶融状態を示すモデル図である。FIG. 10 is a model diagram illustrating a melting state of a recording material P and a toner image in a fixing process of a fixing device of Comparative Example 2. 比較例3の定着装置の定着過程においての記録材Pとトナー画像の溶融状態を示すモデル図である。FIG. 10 is a model diagram illustrating a melting state of a recording material P and a toner image in a fixing process of a fixing device of Comparative Example 3. 実施例1に係る定着装置の定着ベルトと加圧ベルトの他の当接状態を示した説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating another contact state of the fixing belt and the pressure belt of the fixing device according to the first exemplary embodiment. 実施例1に係る定着装置における他のベルト形態の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of another belt configuration in the fixing device according to the first exemplary embodiment. 実施例2に係る定着装置の一例の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of an example of a fixing device according to Embodiment 2. FIG. 実施例3に係る定着装置の一例の概略断面図である。10 is a schematic cross-sectional view of an example of a fixing device according to Embodiment 3. FIG. 実施例4に係る定着装置の一例の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of an example of a fixing device according to Embodiment 4. FIG. 画像形成装置の一例の構成模型図である。1 is a configuration model diagram of an example of an image forming apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

11:定着ベルト、12:加圧ベルト、13:定着ローラ、14:加圧ローラ、15:ハロゲンヒータ、16:加熱ローラ、17:テンションローラ、N1:プレニップ部、N2:加圧ニップ部 11: fixing belt, 12: pressure belt, 13: fixing roller, 14: pressure roller, 15: halogen heater, 16: heating roller, 17: tension roller, N1: pre-nip portion, N2: pressure nip portion

Claims (3)

第1の無端ベルトと、前記第1の無端ベルトの外周面に接触する第2の無端ベルトと、少なくとも前記第1の無端ベルトと前記第2の無端ベルトのうちの一方を加熱する加熱部材と、前記第1の無端ベルトの内周面に接触する第1の加圧部材と、前記第2の無端ベルトの内周面に接触する第2の加圧部材と、を有し、前記第1の加圧部材と前記第2の加圧部材で前記第1の無端ベルトと前記第2の無端ベルトを挟み込んでおり、前記第1の無端ベルトと前記第2の無端ベルトの間に形成されるニップ部で未定着トナー画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱し、未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、A first endless belt; a second endless belt in contact with an outer peripheral surface of the first endless belt; and a heating member that heats at least one of the first endless belt and the second endless belt; And a first pressure member that contacts an inner peripheral surface of the first endless belt, and a second pressure member that contacts an inner peripheral surface of the second endless belt, The first endless belt and the second endless belt are sandwiched between the pressure member and the second pressure member, and are formed between the first endless belt and the second endless belt. In a fixing device for fixing a non-fixed toner image to a recording material by heating while nipping and conveying a recording material carrying an unfixed toner image at a nip portion,
前記第1及び第2の無端ベルトのうち少なくとも一方の無端ベルトは弛んだ状態で配置されており、前記ニップ部は、一方の無端ベルトの弛みによって他方の無端ベルトとの間に形成されている第1のニップ領域と、前記第1の加圧部材によるバックアップがある前記第1の無端ベルトの領域と前記第2の加圧部材によるバックアップがある前記第2の無端ベルトの領域同士が接触して形成されている第2のニップ領域と、を有し、前記ニップ部は、記録材搬送方向において前記第1のニップ領域から始まり、前記第1のニップ領域の直後に前記第2のニップ領域を有することを特徴とする定着装置。Of the first and second endless belts, at least one endless belt is disposed in a slack state, and the nip portion is formed between one endless belt and the other endless belt. A first nip region, a region of the first endless belt having a backup by the first pressure member, and a region of the second endless belt having a backup by the second pressure member are in contact with each other. The nip portion starts from the first nip region in the recording material conveyance direction, and immediately after the first nip region, the second nip region A fixing device.
少なくとも未定着トナー像と接触する側の無端ベルトが弛んだ状態で配置されていることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。2. The fixing device according to claim 1, wherein at least the endless belt on the side in contact with the unfixed toner image is disposed in a slack state. 記録材が前記第1のニップ領域を通過する間に、未定着トナー画像をフローテスターにおける略流出開始温度以上の温度に加熱することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。The fixing device according to claim 1, wherein the unfixed toner image is heated to a temperature equal to or higher than a substantially outflow start temperature in a flow tester while the recording material passes through the first nip region.
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