JP5137621B2 - Image heating device - Google Patents

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  • Fixing For Electrophotography (AREA)

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画像加熱定着装置として用いれば好適な像加熱装置に関する。   The present invention relates to an image heating apparatus suitable for use as an image heating and fixing apparatus mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or an electrophotographic printer.

電子写真式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載する画像加熱定着装置(定着器)として、ベルト方式のものがある。   As an image heating fixing device (fixing device) mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer, there is a belt type.

ベルト方式の定着装置は、未定着トナー画像を担持する記録材や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未定着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。   The belt-type fixing device uses an endless belt to form a nip portion for heating while nipping and transporting a recording material such as an unfixed toner image or a recording material such as an OHP sheet. The width of the nip portion can be increased in the recording material conveyance direction. Therefore, even if the recording material conveyance speed is increased, the unfixed toner image can be heated for a sufficient time, and the printing speed can be increased.

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 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の定着装置が挙げられる。これは、熱源を内側に有し回転可能な定着ローラに、ベルトが所定角度巻きつけられて配設され、そのベルト内側に設けられた加圧部材によりベルトを定着ローラに接触させてニップ部が形成される。そして未定着トナー画像を担持する記録材をニップ部で挟持搬送し、未定着トナー画像を記録材に定着させる。   As an example of a configuration in which a belt and a roller are combined, there is a fixing device disclosed in Patent Document 1. This is because a belt is wound around a fixing roller that has a heat source on the inside and is rotatable, and a nip portion is formed by contacting the belt with the fixing roller by a pressure member provided inside the belt. It is formed. Then, the recording material carrying the unfixed toner image is nipped and conveyed at the nip portion, and the unfixed toner image is fixed on the recording material.

一方、ベルトとベルトを組み合わせた構成の例として、特許文献2の定着装置が挙げられる。これは、駆動ローラと従動ローラとに掛け渡した定着ベルトと、ベルトを介してそれぞれのローラに加圧させるローラ対に掛け渡した加圧ベルトによってニップ部を形成している。そして未定着トナー画像を担持した記録材をニップ部で挟持搬送し、未定着トナー画像を記録材に定着させるものである。   On the other hand, as an example of a configuration in which a belt and a belt are combined, there is a fixing device disclosed in Patent Document 2. The nip portion is formed by a fixing belt that is stretched between a driving roller and a driven roller, and a pressure belt that is stretched between a pair of rollers that press the respective rollers via the belt. The recording material carrying the unfixed toner image is nipped and conveyed at the nip portion, and the unfixed toner image is fixed on the recording material.

ベルト同士を接触させて形成されるニップ部途中での圧力低下を低減するために、ベルトの内部からベルトを押圧する機能を持つ部材をベルトの内部に設けた定着装置が特許文献3に記載されている。これは、2本のベルトと、それぞれのベルトの内周をガイドするベルトガイドと、それぞれのベルト内に配置されるローラと、を有する。そしてベルトを介してローラ同士、及びベルトガイド同士を加圧し2本のベルトを接触させてニップ部を形成している。この定着装置においては、ローラ同士を加圧させるニップ端部に比べて、ベルトガイド同士を加圧させるニップ中央部での圧力が相対的に低下することを防止できる。   Patent Document 3 discloses a fixing device in which a member having a function of pressing the belt from the inside of the belt is provided in the belt in order to reduce a pressure drop in the middle of the nip portion formed by contacting the belts. ing. This has two belts, a belt guide for guiding the inner circumference of each belt, and a roller disposed in each belt. Then, the rollers and the belt guides are pressed through the belt and the two belts are brought into contact with each other to form a nip portion. In this fixing device, it is possible to prevent the pressure at the center portion of the nip that pressurizes the belt guides from being relatively lowered as compared to the nip end portion that pressurizes the rollers.

記録材から発生する水蒸気がニップ途中に滞留することに起因して起こるトナー画像の乱れを防止するための発明として、特許文献4の定着装置が挙げられる。これは、定着ベルトの内側に設けられ定着ベルトの内周面と接触して定着ベルトを加熱する加熱板と、この加熱板と対向する位置で定着ベルトの外周面と接触してニップ部を形成する押圧ベルトと、を有する。そして押圧ベルトの基材はヤング率E(kgf/mm)及び厚さt(mm)がE×t≧0.6を満たすように形成されるものである。この定着装置においては、押圧ベルトの内側に設けられた複数の押圧部材に加えて、押圧ベルトを所定の剛性を満たすように形成することで、記録材が定着ベルトから浮くことを抑制し、画像乱れの発生を防止することができるとしている。
特開2001−356625号公報 特開平5−127551号公報 特開2005−173058号公報 特開2005−300590号公報
As an invention for preventing the disturbance of the toner image caused by the water vapor generated from the recording material staying in the middle of the nip, a fixing device disclosed in Patent Document 4 can be cited. This is a heating plate that is provided inside the fixing belt and that contacts the inner peripheral surface of the fixing belt to heat the fixing belt, and contacts the outer peripheral surface of the fixing belt at a position facing the heating plate to form a nip portion. A pressing belt. The base material of the pressing belt is formed so that Young's modulus E (kgf / mm 2 ) and thickness t (mm) satisfy E × t 3 ≧ 0.6. In this fixing device, in addition to a plurality of pressing members provided inside the pressing belt, the pressing belt is formed so as to satisfy a predetermined rigidity, so that the recording material is prevented from floating from the fixing belt. It is said that the occurrence of disturbance can be prevented.
JP 2001-356625 A JP-A-5-127551 JP 2005-173058 A JP-A-2005-300590

ベルト方式の定着装置は、記録材に担持された未定着トナー画像に乱れが発生しないようにするために、記録材のベルトからの浮きを抑制することが望まれている。   The belt type fixing device is desired to suppress the floating of the recording material from the belt in order to prevent the unfixed toner image carried on the recording material from being disturbed.

本発明の目的は、2つの無端ベルトを用いてニップ部を形成する像加熱装置において、記録材の無端ベルトからの浮きを抑制できるようにすることを課題とする。   An object of the present invention is to make it possible to suppress the floating of a recording material from an endless belt in an image heating apparatus that forms a nip portion using two endless belts.

上記課題を達成するための構成は、2つの無端ベルトと、前記2つの無端ベルトの少なくとも一方の無端ベルトを加熱する手段と、を有し、前記2つの無端ベルトの外周面同士を互いに当接させてニップ部を形成するとともに、前記ニップ部でトナー画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
前記ニップ部は、加圧部材によるバックアップがない無端ベルトの領域同士によって形成されているプレニップ部と、前記加圧部材によるバックアップがある一方の無端ベルトの領域を他方の無端ベルトに当接させている加圧ニップ部と、によって形成されるとともに、前記ニップ部は、前記プレニップ部から始まり、記録材搬送方向下流側に連続して前記加圧ニップ部が形成されるよう、前記2つの無端ベルトを支持し、少なくとも一方の無端ベルト基層のヤング率E(kgf/mm)と厚さt(mm)、および前記プレニップ部に相当する無端ベルト領域の当接前の曲率半径R(mm)がEt/R≧0.05の関係にあることを特徴とする。
The configuration for achieving the above-described object has two endless belts and means for heating at least one endless belt of the two endless belts, and the outer peripheral surfaces of the two endless belts abut against each other. In the image heating apparatus that forms a nip portion and heats the recording material carrying a toner image at the nip portion while being nipped and conveyed,
The nip portion includes a pre-nip portion formed by regions of an endless belt that is not backed up by a pressure member, and a region of one endless belt that is backed up by the pressure member, in contact with the other endless belt. The two endless belts so as to form the pressure nip portion starting from the pre-nip portion and continuously downstream in the recording material conveyance direction. The Young's modulus E (kgf / mm 2 ) and thickness t (mm) of at least one endless belt base layer, and the radius of curvature R (mm) before contact of the endless belt region corresponding to the pre-nip portion It is characterized by the relationship Et 3 /R≧0.05.

また、前記少なくとも一方の無端ベルト基層のヤング率E(kgf/mm)と厚さt(mm)、およびプレニップ部に相当する無端ベルト領域の当接前の曲率半径R(mm)がEt/R≧0.17の関係にあることがさらに好ましい。 Further, the Young's modulus E (kgf / mm 2 ) and thickness t (mm) of the at least one endless belt base layer, and the curvature radius R (mm) before contact of the endless belt region corresponding to the prenip portion are Et 3. More preferably, the relationship is /R≧0.17.

本発明によれば、2つの無端ベルトを用いてニップ部を形成する像加熱装置において、記録材の無端ベルトからの浮きを抑制できる。   According to the present invention, in an image heating apparatus that forms a nip portion using two endless belts, it is possible to suppress the recording material from floating from the endless belt.

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17は本発明に係る像加熱装置を画像加熱定着装置として搭載でき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 FIG. 17 is a structural model diagram of an example of an image forming apparatus in which the image heating apparatus according to the present invention can be mounted as an image heating fixing apparatus. 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, along the rotation direction, 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. (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で未定着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に沿って画像加熱定着装置112へ搬送される。定着装置112は記録材P上の未定着トナー画像に熱と圧力を付与して未定着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 carrying the unfixed toner image at the transfer nip Tn is separated from the surface of the photosensitive drum 101 and conveyed to the image heating and fixing device 112 along the conveyance guide 111. The fixing device 112 applies heat and pressure to the unfixed toner image on the recording material P to heat and fix the unfixed 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
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 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 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11及び加圧ベルト12と、加圧部材としての定着ローラ13及び加圧ローラ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。   The fixing device 112 shown in this embodiment includes a fixing belt 11 and a pressure belt 12 as endless belts, a fixing roller 13 and a pressure roller 14 as pressure members, and a heating roller 16 and a tension roller 17 as rotating bodies. And having.

また、定着装置112は、加熱する手段(加熱手段)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18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(図2)。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(図4)。   The fixing device 112 includes a halogen heater 15 as a heating means (heating means) and a temperature detection element 18 such as a thermistor as a temperature detection means. Further, the fixing device 112 includes first frames 31L and 31R as support members for supporting the fixing roller 13, and second frames 33L and 33R as support members for supporting the pressure roller 14 (FIG. 2). . The fixing device 112 includes third frames 35L and 35R as support members for supporting the heating roller 16, and fourth frames 37L and 37R as support members for supporting the tension roller 17 (FIG. 4).

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18、定着ローラを支持する第1フレーム31L・31R、及び加熱ローラを支持する第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 includes the fixing belt 11, the fixing roller 13, the heating roller 16, the heater 15, the temperature detection element 18, the first frames 31L and 31R that support the fixing roller, and the third frames 35L and 35R that support the heating roller. 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 constituted by the pressure belt 12, the pressure roller 14, the tension roller 17, the second frames 33L and 33R for supporting the pressure roller 14 and the fourth frames 37L and 37R for supporting 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。   The layer configuration of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 will be described with reference to FIG.

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。   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5(a)・(b))。無端ベルト基層としての基層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100〜300μm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。具体的な適正値の範囲は本発明の条件で決まり、後で詳細に述べる。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. 5A and 5B). The base layers 11a and 12a as endless belt base layers 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 100 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 range of specific appropriate values is determined by the conditions of the present invention and will be described in detail later. 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11c・12c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 11c and 12c. 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14a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(図2)。   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 14a are rotatably supported by the second frames 33L and 33R via bearings 34L and 34R (FIG. 2).

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。   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.

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。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36L・36R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。   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. 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 36L and 36R at both ends of the heating roller 16 are attached with 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.

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。   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.

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46[mm]に設定して、弛み部11aを形成するようにした。このとき、弛み部11aの曲率半径Rすなわち後述のプレニップ部N1に相当する定着ベルト11領域(無端ベルト領域)の当接前の曲率半径は52mm程度になっている。   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 46 [mm] to form the slack portion 11a. At this time, the radius of curvature R of the slack portion 11a, that is, the radius of curvature before contact of the fixing belt 11 region (endless belt region) corresponding to the pre-nip portion N1 described later is about 52 mm.

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。   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.

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。   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.

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12aが形成される。   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 a 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.

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46[mm]に設定して、弛み部12aを形成するようにした。このとき、弛み部12aの曲率半径Rすなわち後述のプレニップ部N1に相当する定着ベルト11領域(無端ベルト領域)の当接前の曲率半径は52mm程度になっている。   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 46 [mm] to form the slack portion 12a. At this time, the radius of curvature R of the slack portion 12a, that is, the radius of curvature before contact of the fixing belt 11 region (endless belt region) corresponding to a pre-nip portion N1 described later is about 52 mm.

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。   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.

「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部分で形成されたニップ部である(図1)。つまり、プレニップ部は、定着ローラ13及び加圧ローラ14(加圧部材)によるバックアップがない定着ベルト11及び加圧ベルト12(無端ベルト)の領域同士によって形成されているニップ部である。「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の圧接部内において形成されたニップ部である(図1)。つまり、加圧ニップ部は、定着ローラ13及び加圧ローラ14(加圧部材)によるバックアップがある定着ベルト11(一方の無端ベルト)の領域を加圧ベルト12(他方の無端ベルト)に当接させて形成されているニップ部である。また、「プレニップ部」と「加圧ニップ部」を合わせたニップ領域を「トータルニップ」とする。   The “pre-nip portion” is a nip portion formed by a belt portion 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). That is, the pre-nip portion is a nip portion formed by regions of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 (endless belt) that are not backed up by the fixing roller 13 and the pressure roller 14 (pressure member). The “pressure nip portion” is a nip portion formed in the pressure contact portion of the fixing roller 13 and the pressure roller 14 respectively disposed on the inner surfaces of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 (FIG. 1). In other words, the pressure nip portion contacts the pressure belt 12 (the other endless belt) with the region of the fixing belt 11 (one endless belt) where there is a backup by the fixing roller 13 and the pressure roller 14 (pressure member). It is the nip part formed. A nip region including the “pre-nip portion” and the “pressure nip portion” is defined as a “total nip”.

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1フレームと、加圧ローラ14を支持する第2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14の外周面(表面)が接触する。つまり、定着ローラ13と加圧ローラ14は、定着ベルト11と加圧ベルト14の外周面同士が互いに当接する。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, a first frame that supports the fixing roller 13 and a second frame that supports the pressure roller 14 are respectively provided with pressure springs 41L and 41R as pressure means. 42L and 42R are 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 14 comes into contact. That is, the fixing roller 13 and the pressure roller 14 have the outer peripheral surfaces of the fixing belt 11 and the pressure belt 14 in contact with each other. 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11a・12a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 11a and 12a 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11a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12aを有する。   As described above, the fixing belt unit U1 in the non-pressurized state has the slack portion 11a as shown in FIG. Further, the pressure belt unit U2 in the non-pressurized state has a slack portion 12a as shown in FIG. 7B.

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との接触により加圧ニップ部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11a・12a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11a・12a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N1が形成される(図1)。   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 11a and 12a 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. In each of the slack portions 11a and 12a, the surface of the fixing belt 11 and the surface of the pressure belt 12 are in contact with each other 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 N1 is formed in the overlapping region (FIG. 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。   Therefore, 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 restoring force of 11 and 12 themselves. 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。つまり、トータルニップは、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。   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. . That is, the total nip starts from the pre-nip portion N1 and supports the fixing belt 11 and the pressure belt 12 which are two endless belts so that the pressure nip portion N2 is continuously formed downstream in the recording material conveyance direction. .

プレニップ部N1及び加圧ニップ部N2とで形成される、本実施例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9に測定された圧力分布の様子を示す。   The pressure distribution of the total nip in this example 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. 9 shows the measured pressure distribution.

図9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. 9, 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) Heat Fixing Operation of Fixing Device When the driving gear G (FIG. 2) provided at the end of the core bar 14a of the pressure roller 14 is rotationally driven by the fixing motor M, the pressure roller 14 is set to a predetermined level. 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 at 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。このことから、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. From this, 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。このことから、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). Become. 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18(図1)により検知され、その温度検知素子18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においてトナー画像Tをフローテスターにおける略流出開始温度Tfb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18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 18 (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 18 so that the heater 15 Perform temperature control. In other words, the energization control unit 41 outputs from the temperature detection element 18 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 Tfb in the flow tester in the prenip portion N1. The energization to the heater 15 is controlled based on the signal 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に未定着トナー画像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 heat-fixing the unfixed toner image T on the recording material P can be reduced. Therefore, the image forming apparatus A equipped with the fixing device 112 of the present embodiment can shorten the time (FPOT: First Printout 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、その状態で搬送される。   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 in that 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P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 the contact between the fixing belt 11 and the pressure belt 12 as shown in FIG. 3, when the recording material P is sandwiched, the fixing belt 11 and the pressure belt are respectively the recording material. This is a region in contact with only P.

すなわち、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 pre-nip 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に担持された未定着トナー画像Tは、プレニップ部N1において略流出開始温度Tfb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 unfixed toner image T carried on the recording material P is sufficiently heated above the substantially outflow start temperature Tfb at the pre-nip portion N1, and is subsequently sandwiched between the surface of the fixing belt 11 and the surface of the pressure belt 12 at the pressure nip portion N2. Pressurized while being conveyed.

これにより、記録材Pに担持された未定着トナー画像Tは、十分な定着性、光沢(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 unfixed 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で未定着トナー画像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で未定着トナー画像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。   In other words, the temperature distribution and the pressure distribution at which the unfixed toner image T is pressure-fixed on the recording material P at the pressure nip portion N2 after securing the time for the unfixed toner image T to sufficiently melt at the prenip portion N1 are pre-nip portion. N1 and the pressure nip N2 can be obtained.

これにより、未定着トナー画像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。   Thereby, the occurrence of fixing failure, blistering, offset and the like of the unfixed 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、トータルニップ内の各地点における記録材P上に担持されたトナー画像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 carried on the recording material P at each point in the total nip 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Pの搬送速度を乗ずることによって、定着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 state of temperature change with respect to time when passing through the nip portion. By multiplying this by the conveyance speed of the recording material P, a temperature profile at each position in the fixing nip is obtained. Can do.

このようにして測定した本実施形態のプレニップ部N1と第2の加圧ニップ部N2における温度プロファイルを図10に示す。この図中には、図9に示した加圧力の分布を、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. 10 shows temperature profiles in the pre-nip portion N1 and the second pressure nip portion N2 of the present embodiment measured in this way. In this figure, the distribution of the applied pressure shown in FIG. 9 is overlapped with the temperature profile after the position at each point of the nip is matched 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11に示す。   Further, 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11(a)は、ニップ突入前の記録材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。   FIG. 11A is a diagram showing the state of the recording material P and the toner image T before entering the nip. Similarly, FIG. 11B shows the state immediately after passing through the prenip portion N1, and FIG. 11C shows the passage through the pressure nip portion N2. It is a model figure which shows the state immediately after.

以下に、本定着器の実施形態の定着器をもってトナー画像Tが定着される過程を、図10の温度プロファイル、加圧力の分布、図11の記録材Pとトナー像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 according to the embodiment of the present fixing device, the temperature profile in FIG. 10, the distribution of the applied pressure, and the state of the recording material P and the toner image T in FIG. It explains from.

まず、トナー画像Tを担時した記録材Pは、プレニップ部N1に導入される。プレニップ部N1では図10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。このとき、その温度は図10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Tfb以上に到達している。   First, the recording material P carrying the toner image T is introduced into the pre-nip portion N1. In the pre-nip portion N1, as shown in FIG. 10, the toner image T is gradually preheated and its temperature rises. At this time, the temperature profile at the pre-nip portion N1 increases, and the inclination gradually becomes gentler toward the second half of the pre-nip portion N1, and shows a tendency to be saturated. At this time, as shown in FIG. 10, the temperature reaches substantially equal to or higher than the outflow start temperature Tfb in the flow tester within the range of the pre-nip portion N1.

まず、フローテスタ−における略流出開始温度Tfb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, the reason why it is preferable that the temperature be approximately equal to or higher than the outflow start temperature Tfb in the flow tester is as follows.

トナー画像Tが、実際に記録材Pに十分な強度をもって定着される為には、少なくとも記録材の繊維に浸透させ、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、このように記録材の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 material P with sufficient strength, the toner image T must be fixed with an anchor effect that penetrates at least the fibers of the recording material and is embedded and fixed between the fibers. In order to penetrate into the fibers of the recording material 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。すなわち、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。   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. That is, in the flow tester, 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 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。トナー画像Tを担持した記録材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、記録材上に担持されたトナー画像Tは全く変化しなかった。   This was confirmed experimentally as follows. When the recording material P carrying the toner image T was left unpressed and left in an environment below the outflow start temperature Tfb, the toner image T carried on the recording material 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、記録材上に担持されたトナー画像Tが溶融し始めており、明らかに記録材に対する付着力の向上が認められた。   On the other hand, when the toner image T is left in an environment of the outflow start temperature Tfb or higher, the toner image T carried on the recording material starts to melt, and it is apparent that the adhesion force to the recording material is 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を担持した記録材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材の繊維にトナー画像Tを適度に浸透させ、定着画像を得る。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Tfb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、加圧ニップ部N2で付与された加圧力は、無駄なく、トナー画像Tを記録材Pへ浸透させるのに使われる。   The recording material P carrying the toner image T continues to receive pressure at the pressure nip portion N2 to which pressure is applied, so that the toner image T permeates the fibers of the recording material to obtain a fixed image. 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 Tfb over the entire pressure nip portion N2 to which the pressure is applied. Can be maintained. That is, since the toner image T is in a state of being melted and deformed over the entire area in the pressure nip portion N2, the pressure applied at the pressure nip portion N2 penetrates the toner image T into the recording material P without waste. Used to make

一方、加圧ニップ部N2内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ので、その部分で付与された加圧力は、粒子状のトナーを記録材へ押し付ける力として無駄に使われる。その場合、トナーを記録材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 portion N2 where the toner does not reach the temperature equal to or higher than the outflow start temperature Tfb, the toner image T is in a state of not deforming. Is used as a force for pressing the toner to the recording material. In that case, the force for effectively penetrating the toner into the recording material 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−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、記録材P上のトナー画像Tは図11(b)に示すように記録材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, since almost no pressure is applied in the pre-nip portion N1, the toner image T on the recording material P exists in a molten state without much penetration into the recording material 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、記録材Pは加圧ニップ部N2に至り、図10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 material 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以上に到達している。そのためトナー画像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を記録材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。すなわち、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、記録材Pの繊維に適度に浸透して定着性を確保でき、このとき、トナー像Tは過度に記録材の繊維に浸透することはない。   At this time, the toner image T reaches the outflow start temperature Tfb or more at the pre-nip portion N1. Therefore, since 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 material P appropriately. That is, since the toner image T is sufficiently melted, the fixing property can be secured by appropriately penetrating the fibers of the recording material P without applying a high pressing force. At this time, the toner image T is excessively recorded. Does not penetrate the fiber.

加圧ニップ部N2において加圧された記録材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11(c))。   The recording material P pressurized in 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. 11). (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.

本実施例の定着器を用いた定着プロセスにおける1つ目の特徴は、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。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材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。すなわち、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。   The first feature in 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. When pressure is applied in a state where the toner is not melted, the applied pressure only presses the powdery toner against the recording material, 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 with the toner image T sufficiently melted.

図9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. 9, no pressure is applied in the range of the pre-nip portion N1, which is the process of heating and heating the toner image T.

本実施例では、プレニップ部N1の領域内でトナー画像Tを担時した記録材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を形成することによって実現している。   In the present embodiment, a configuration in which preheating is performed without positively applying pressure to the recording material P carrying the toner image T in the region of the pre-nip portion N1 is sandwiched between the fixing belt 11 and the pressure belt 12. This is realized by forming the pre-nip portion N1.

本実施例の定着器における2つ目の特徴は、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 applied pressure is applied. There is.

図10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。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 shown in FIG. 10, 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 N <b> 2 where pressure is applied. 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記録材の繊維に浸透させ、効率的に定着させることができる。   In this way, when the toner is sufficiently melted and pressed, the melted toner can be appropriately permeated into the fibers of the recording material and efficiently fixed without wasting the applied pressure.

本実施例の定着器における3つ目の特徴は、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、すなわち、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 the present 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.

本実施形態の定着装置の温度プロファイルは、図10に示すようにプレニップ部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。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。つまり、定着ベルト11の熱が十分に記録材P側へと伝達されて、定着ベルト11と記録材Pの温度差が小さくなってきていることを示している。   In the temperature profile of the fixing device of the present embodiment, the temperature of the toner image T rises at the pre-nip portion N1 as shown in FIG. 10 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. The fact that the temperature change tends to saturate in this way indicates that the temperature gradient in the vicinity thereof has decreased. That is, it is indicated that the heat of the fixing belt 11 is sufficiently transmitted to the recording material P side, and the temperature difference between the fixing belt 11 and the recording material P is getting smaller.

このことは同時に、記録材Pの厚さ層方向についてもあてはまる。つまり、このとき、記録材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画像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。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、すなわち、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11(b))。   This also applies to the thickness layer direction of the recording material P. That is, at this time, the temperature distribution in the thickness layer direction of the recording material P, and if the toner image T is actually carried, the temperature distribution in the thickness direction of the toner image T is reduced. ing. 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. 11 (b)).

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部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 portion N2, so that the melted toner is appropriately permeated into the paper and at the same time sufficient gloss is realized. ing.

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を担持した記録材Pを十分に予熱し、トナー画像上層の温度と、トナー画像下層の温度の差が少ない状態となった後に、加圧ニップ部N2においてトナー画像を加圧する。つまり、トナー画像T上層の温度と、トナー画像T下層の温度の差が少ない状態、すなわち、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なった後に、加圧ニップ部N2においてトナー画像Tを加圧する。これによって溶融したトナーを適度に記録材Pの繊維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 the present embodiment sufficiently preheats the recording material P carrying the toner image T in the pre-nip portion N1, and there is little difference between the temperature of the toner image upper layer and the temperature of the toner image lower layer. After reaching the state, the toner image is pressurized in the pressure nip portion N2. That is, after the temperature 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 is almost uniformly melted in the thickness direction of the toner image T, the pressure nip N2 The toner image T is pressurized. As a result, the melted toner is appropriately permeated into the fibers of the recording material P to be fixed, and a sufficient gloss is obtained.

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。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。   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. Therefore, if the “substantially outflow start temperature” is about the outflow start temperature Tfb ± 5 ° C., the same effect can be obtained.

なお、本実施形態においては、加熱源としてハロゲンヒータ15を用い、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ものである。熱源としてのハロゲンヒータ15の配置はこれに限定されるものではなく、定着ローラの位置に配置してもよい。また、さらに複数のローラ内に設けてもなんら問題ない。また、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。   In the present embodiment, the halogen heater 15 is used as a heating source and is arranged in the heating roller 16 of the fixing belt unit U1 so as to heat the fixing belt 11. The arrangement of the halogen heater 15 as a heat source is not limited to this, and it may be arranged at the position of the fixing roller. Further, there is no problem even if it is provided in a plurality of rollers. Further, the heat supply to the surface of the fixing belt 11 may be heating by radiant heat, heating by hot air, or heating by induction heating when the belt base layer is a metal.

(4)ベルト基層のヤング率と厚さ、および曲率半径の関係
本実施例の定着装置112は、さらに高画質化を実現するために、ベルト基層11a・12aのヤング率E(kgf/mm)と厚さt(mm)、弛み部の曲率半径R(mm)はEt/R≧0.17の関係を満たすように設定している。この関係が必要な理由を以下に述べる。
(4) Relationship between Young's Modulus, Thickness, and Curvature Radius of Belt Base Layer In the fixing device 112 of this embodiment, the Young's modulus E (kgf / mm 2 ) of the belt base layers 11a and 12a is used in order to achieve higher image quality. ), Thickness t (mm), and radius of curvature R (mm) of the slack portion are set so as to satisfy the relationship Et 3 /R≧0.17. The reason why this relationship is necessary will be described below.

プレニップ部N1では、トナー画像Tを担持した記録材Pを挟持搬送する際に、定着ベルト11と、加圧ベルト12と、記録材Pが安定して均一に接触していなければならない。このとき、接触が不安定になって記録材Pがベルトから浮くと、トナー画像Tが乱れ、画像不良が発生してしまう。   In the pre-nip portion N1, when the recording material P carrying the toner image T is nipped and conveyed, the fixing belt 11, the pressure belt 12, and the recording material P must be in stable and uniform contact. At this time, if the contact becomes unstable and the recording material P is lifted from the belt, the toner image T is disturbed and an image defect occurs.

プレニップ部N1において、無端ベルトはある幅、長さ、厚さ、曲率を持った剛体であると仮定する。剛性(変形しにくさ)への寄与率の大きい「厚さ」と、弛み部を形成するための「曲率半径」を考慮すると、剛体の応力σは、ヤング率E、厚さt、曲率半径Rとの間に、σ∝E・t/Rの関係がある。ある曲率半径で形成されたベルト弛み部を、他方のベルトに当接させるとき、弛み部はその形状から決まる応力で他方のベルトを押し返し、力がつりあった状態で弛み当接部が形成される。このときの弛み部の応力が大きいほど、より強く均一に他方のベルトに当接し、記録材Pの浮きを抑えることができる。 In the pre-nip portion N1, it is assumed that the endless belt is a rigid body having a certain width, length, thickness, and curvature. Considering the “thickness” having a large contribution rate to rigidity (hardness to deform) and the “curvature radius” for forming the slack portion, the stress σ of the rigid body is Young's modulus E, thickness t, radius of curvature. There is a relationship of σ∝E · t 3 / R with R. When a belt slack portion formed with a certain radius of curvature is brought into contact with the other belt, the slack portion pushes back the other belt with a stress determined by its shape, and the slack contact portion is formed in a state where the force is balanced. . At this time, the greater the stress of the slack portion, the stronger and evenly abuts against the other belt, and the floating of the recording material P can be suppressed.

図12はEt/R≧0.05の関係が成り立つときのプレニップ部N1近傍における定着ベルト11と加圧ベルト12と記録材Pの関係を表わした横断面模式図である。ここでは定着ベルト11、加圧ベルト12ともに弛み部を持ち、Et/Rの値が等しい場合を示している。E、t、R、Et/Rのそれぞれの値は、例えばE=2×10kgf/mm、t=0.075mm、R=52mm、Et/R=0.17である。 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the relationship among the fixing belt 11, the pressure belt 12, and the recording material P in the vicinity of the pre-nip portion N1 when the relationship Et 3 /R≧0.05 is established. Here, a case where both the fixing belt 11 and the pressure belt 12 have slack portions and the values of Et 3 / R are equal is shown. The values of E, t, R, and Et 3 / R are, for example, E = 2 × 10 4 kgf / mm 2 , t = 0.075 mm, R = 52 mm, and Et 3 /R=0.17.

記録材Pがプレニップ部N1を通過するとき、記録材Pは先端突入部や湾曲部などに生じる応力によって、定着ベルト11および加圧ベルト12を押し返そうとする。その力は記録材Pの種類や坪量、厚さなどによって異なる。   When the recording material P passes through the pre-nip portion N1, the recording material P tries to push back the fixing belt 11 and the pressure belt 12 due to the stress generated in the tip entry portion or the curved portion. The force varies depending on the type, basis weight, thickness, etc. of the recording material P.

Et/R≧0.05とすることで、定着ベルト11と加圧ベルト12は本実施形態で使用可能な記録材Pの応力に負けずに記録材Pを押さえつけることができる。これにより、記録材Pの定着ベルト11表面及び加圧ベルト12表面からの浮きを抑制でき、定着ベルト11と加圧ベルト12と記録材Pとの接触性が安定する。よって、記録材Pに担持された未定着トナー画像Tに乱れが発生することがなく未定着トナー画像Tの良好な加熱定着が可能となる。 By setting Et 3 /R≧0.05, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 can press the recording material P without losing the stress of the recording material P usable in this embodiment. Thereby, the floating of the recording material P from the surface of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 can be suppressed, and the contact property between the fixing belt 11, the pressure belt 12 and the recording material P is stabilized. Therefore, the unfixed toner image T carried on the recording material P is not disturbed, and the unfixed toner image T can be fixed with good heat.

また好ましくはEt/R≧0.17とすると、更に坪量、厚さの大きな記録材でも効果が得られる。 Further, when Et 3 /R≧0.17, it is possible to obtain the effect even with a recording material having a larger basis weight and thickness.

図16(a)は弛み部を形成するベルト基層のヤング率E、厚さt、曲率半径Rを変化させたとき、各種記録材Pに担持されたトナー画像Tの定着状態を示した表である。   FIG. 16A is a table showing the fixing state of the toner images T carried on various recording materials P when the Young's modulus E, thickness t, and curvature radius R of the belt base layer forming the slack portion are changed. is there.

図16(b)は本実施例で使用した記録材Pの一例である。画像良好であった場合は○、画像の乱れやグロスムラが発生した場合は×で示してある。ベルト基層の金属材料の例としてNi、耐熱樹脂材料の例としてポリイミド(PI)の値を示している。Et/Rの値と画像の関係を見ると、Et/R≧0.05であれば、記録材(1)、(2)に対して良好な画像が得られ、更にEt/R≧0.17であれば、記録材(3)に対しても良好な画像が得られることが分かった。 FIG. 16B is an example of the recording material P used in this embodiment. When the image is good, it is indicated by ◯, and when the image is disturbed or gross unevenness is indicated by ×. The value of Ni is shown as an example of the metal material of the belt base layer, and the value of polyimide (PI) is shown as an example of the heat resistant resin material. Looking at the relationship between the value of Et 3 / R and the image, if Et 3 /R≧0.05, a good image is obtained with respect to the recording materials (1) and (2), and Et 3 / R. It was found that when ≧ 0.17, a good image was obtained even for the recording material (3).

図16(c)はベルトを構成するその他の材質のヤング率E、厚さt、曲率半径RとEt/Rの値を示している。曲率半径R=50mmで比較すると、弾性層や離型層のEt/Rの値は基層(Ni、PIなど)の値よりも十分小さいため、無視しても問題はない。 FIG. 16C shows values of Young's modulus E, thickness t, radius of curvature R, and Et 3 / R of other materials constituting the belt. Compared with the curvature radius R = 50 mm, the value of Et 3 / R of the elastic layer and the release layer is sufficiently smaller than the value of the base layer (Ni, PI, etc.), so there is no problem even if ignored.

以上の理由から、本実施例におけるベルト基層11a・12aのヤング率Eと厚さt、および曲率半径RはEt/R≧0.05、好ましくはEt/R≧0.17の関係になっていることが必要である。これにより、定着ベルト11及び加圧ベルト12についてベルト内側から押圧する部材等を追加することなく、最小限の部材で定着装置112全体の熱容量を低減しつつ幅の長いプレニップ部N1を形成できる。そして、様々な記録材Pに対して画像の乱れやグロスムラ等の画像不良を低減することができる。これによって、高速、高画質で省エネルギー性に優れた定着装置112を提供することが可能となる。 For the above reasons, the Young's modulus E, thickness t, and radius of curvature R of the belt base layers 11a and 12a in this embodiment are in the relationship of Et 3 /R≧0.05, preferably Et 3 /R≧0.17. It is necessary to become. Accordingly, it is possible to form the wide pre-nip portion N1 while reducing the heat capacity of the entire fixing device 112 with a minimum number of members without adding a member or the like that presses the fixing belt 11 and the pressure belt 12 from the inside of the belt. In addition, image defects such as image disturbance and gloss unevenness can be reduced for various recording materials P. Accordingly, it is possible to provide the fixing device 112 that is high speed, high image quality, and excellent in energy saving.

本実施例の定着装置112におけるEt/R>0.05、好ましくはEt/R>0.17の関係は、ベルト方式の定着装置において2つのベルトが互いのベルトにのみ接触してニップ部を形成する構成の定着装置に適用してもよい。この場合でも本実施例の定着装置112と同様の作用効果を得ることができる。 Et 3 /R>0.05 in the fixing device 112 of this embodiment, preferably the relationship of Et 3 /R>0.17 the two belt in the fixing device of the belt type is in contact only with each other in the belt nip You may apply to the fixing device of the structure which forms a part. Even in this case, the same effect as that of the fixing device 112 of this embodiment can be obtained.

[比較例1]
図13は本実施例の定着装置112の比較例1を表わす図である。ここでは定着ベルト11、加圧ベルト12ともに、Et/R≧0.05の関係が成り立たないときのプレニップ部N1近傍の横断面模式図である。
[Comparative Example 1]
FIG. 13 is a diagram illustrating a comparative example 1 of the fixing device 112 according to the present exemplary embodiment. Here, both the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are schematic cross-sectional views in the vicinity of the pre-nip portion N1 when the relationship Et 3 /R≧0.05 does not hold.

本比較例では、図12と同様、定着ベルト11、加圧ベルト12ともに弛み部を持ち、Et/Rの値が等しい場合を示している。 In this comparative example, as in FIG. 12, both the fixing belt 11 and the pressure belt 12 have slack portions and the same value of Et 3 / R is shown.

記録材Pがプレニップ部N1を通過するとき、記録材Pには様々な要因から定着ベルト11および加圧ベルト12を押し返す応力が生じる。例えば厚みのある記録材Pの先端部がプレニップ部N1に突入することで、定着ベルト11および加圧ベルト12は記録材P先端部から応力を受けて微小に湾曲する。また、記録材Pの急激な水分変化や、搬送力のムラに起因して記録材Pに発生するしわによって、定着ベルト11および加圧ベルト12は応力を受ける。また、プレニップ部N1突入前の記録材Pの姿勢(湾曲のしかた)によっても、定着ベルト11および加圧ベルト12は応力を受ける。   When the recording material P passes through the pre-nip portion N1, the recording material P is subjected to stress that pushes back the fixing belt 11 and the pressure belt 12 due to various factors. For example, when the leading end portion of the thick recording material P enters the prenip portion N1, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are slightly bent by receiving stress from the leading end portion of the recording material P. Further, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are subjected to stress due to a wrinkle generated in the recording material P due to a sudden change in moisture of the recording material P or unevenness of the conveying force. Further, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are also subjected to stress depending on the posture (how to bend) of the recording material P before entering the pre-nip portion N1.

Et/R≧0.05が成り立たない場合は、定着ベルト11および加圧ベルト12が記録材Pから受ける応力に負け、変形してしまう。その結果、記録材Pと定着ベルト11および加圧ベルト12との間に浮きが生じ、未定着トナー画像Tが乱れたり、熱伝達不良によるグロスムラ等の画像不良を引き起こしてしまう。 When Et 3 /R≧0.05 does not hold, the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are damaged by the stress received from the recording material P and are deformed. As a result, floating occurs between the recording material P, the fixing belt 11 and the pressure belt 12, and the unfixed toner image T is disturbed, or image defects such as gloss unevenness due to poor heat transfer are caused.

これは、プレニップ部N1において、定着ベルト11および加圧ベルト12を内部から押圧する部材がなく、ベルト自体の剛性を利用して接触しているために、特に現れやすい現象である。   This is a phenomenon that is particularly likely to occur because there is no member that presses the fixing belt 11 and the pressure belt 12 from the inside in the pre-nip portion N1, and the contact is made using the rigidity of the belt itself.

[実施例2]
定着装置の他の例を説明する。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についても同様とする。
[Example 2]
Another example of the fixing device will be described. 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.

図14はEt/R≧0.05の関係が成り立つときのプレニップ部N1近傍における定着ベルト11と加圧ベルト12と記録材Pの関係を表わした横断面模式図である。 FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the relationship between the fixing belt 11, the pressure belt 12, and the recording material P in the vicinity of the pre-nip portion N1 when the relationship Et 3 /R≧0.05 is established.

本実施例に示す定着装置112は、定着ベルト11と加圧ベルト12ともに弛み部を持ち、それぞれのE・t/Rの値を意図的に変えてある。ここではE,t、Rの内の一つ、あるいは複数の値を変えることで、加圧ベルト12の剛性を相対的に定着ベルト11よりも小さくしている。これにより、図14に示すようにベルト軌跡を湾曲させてプレニップ部N1を長く形成し、高速条件下でも予熱時間を十分に取ることが出来る。また、プレニップ部N1において、相対的に剛性の弱い加圧ベルト12は、剛性の強い定着ベルト11の形状変化に追従しようとする。したがって振動などの外乱に対しては、同じ剛性のベルト同士の場合と比べて、より安定してプレニップ部N1を維持することが出来る。 In the fixing device 112 shown in this embodiment, both the fixing belt 11 and the pressure belt 12 have slack portions, and the values of E · t 3 / R are intentionally changed. Here, the rigidity of the pressure belt 12 is relatively smaller than that of the fixing belt 11 by changing one or a plurality of values of E, t, and R. As a result, as shown in FIG. 14, the belt trajectory is curved to form a long pre-nip portion N1, and a sufficient preheating time can be taken even under high speed conditions. In the pre-nip portion N1, the pressure belt 12 having relatively low rigidity tends to follow the shape change of the fixing belt 11 having high rigidity. Therefore, with respect to disturbances such as vibration, the pre-nip portion N1 can be maintained more stably than in the case of belts having the same rigidity.

なお、定着ベルト11と加圧ベルト12のEt/Rの値は、その大小関係に関わらず、それぞれが0.05以上、好ましくは0.17以上であれば、本発明の効果が得られる。 Note that the effect of the present invention can be obtained if the Et 3 / R values of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 are 0.05 or more, preferably 0.17 or more, regardless of the magnitude relationship. .

[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15は定着ベルト11のみにおいてEt/R≧0.05の関係が成り立つときのプレニップ部N1近傍における定着ベルト11と加圧ベルト12と記録材Pの関係を表わした横断面模式図である。 FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing the relationship between the fixing belt 11, the pressure belt 12, and the recording material P in the vicinity of the prenip portion N1 when the relationship Et 3 /R≧0.05 is established only in the fixing belt 11. .

本実施例に示す定着装置112は、定着ベルト11に弛み部を設け、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ている。図15に示すように定着ベルト11の弛み部はテンションを張った加圧ベルト12に当接し、プレニップ部N1を形成している。以上の点を除いて、実施例1の定着装置112と同じ構成としてある。   In the fixing device 112 shown in this embodiment, the fixing belt 11 is provided with a slack portion, and the pressure belt 12 is wound around the pressure roller 14 and the tension roller 17 in a tensioned state as shown in FIG. Has been. As shown in FIG. 15, the slack portion of the fixing belt 11 abuts the tensioned pressure belt 12 to form a pre-nip portion N1. Except for the above points, the configuration is the same as the fixing device 112 of the first embodiment.

このように定着ベルト11と加圧ベルト12のどちらか一方にのみ弛み部を設け、他方はテンションを張った状態であっても、弛み部を設けたベルトにおいてEt/R≧0.05、好ましくはEt/R≧0.17の関係が成り立っていれば同様の効果を得ることが出来る。 In this way, even if either one of the fixing belt 11 and the pressure belt 12 is provided with a slack portion and the other is in a tensioned state, the belt provided with the slack portion has Et 3 /R≧0.05, The same effect can be obtained if the relationship Et 3 /R≧0.17 is satisfied.

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 the fixing belt is wound around the fixing roller and the heating roller with the shortest path length. FIG. It is a figure showing the state hung around. (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最短経路長さで掛け回した状態を表わす図、(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 the pressure belt is wound around the pressure roller and the tension roller by the shortest path length, and (b) is a state in which the pressure belt is stretched between the pressure roller and the tension roller and the shortest path length It is a figure showing the state hung around with allowances. 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. 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. 記録材上のトナー溶融状態を表した説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a toner melting state on a recording material. 実施例1に係る定着装置において、E・t/R≧0.05の関係が成り立つときのニップ部近傍における定着ベルトと加圧ベルトと記録材の関係を表わした横断面模式図である。5 is a schematic cross-sectional view illustrating a relationship between a fixing belt, a pressure belt, and a recording material in the vicinity of a nip portion when a relationship of E · t 3 /R≧0.05 is established in the fixing device according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る定着装置の比較例を表わす図であって、E・t/R≧0.05の関係が成り立たないときのニップ部近傍における定着ベルトと加圧ベルトと記録材の関係を表わした横断面模式図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a comparative example of the fixing device according to the first exemplary embodiment, and shows the relationship between the fixing belt, the pressure belt, and the recording material in the vicinity of the nip portion when the relationship of E · t 3 /R≧0.05 does not hold. It is the represented cross-sectional schematic diagram. 実施例2に係る定着装置において、E・t/R≧0.05を満たし、定着ベルトと加圧ベルトのE・t/Rの値に差を設けたときのニップ部近傍における定着ベルトと加圧ベルトと記録材の関係を表わした横断面模式図である。In the fixing device according to the second exemplary embodiment, the fixing belt in the vicinity of the nip portion when E · t 3 /R≧0.05 is satisfied and the value of E · t 3 / R between the fixing belt and the pressure belt is different. 2 is a schematic cross-sectional view showing the relationship between the pressure belt and the recording material. 実施例2に係る定着装置において、定着ベルトのみについてE・t/R≧0.05の関係が成り立つときのニップ部近傍における定着ベルトと加圧ベルトと記録材の関係を表わした横断面模式図である。In the fixing device according to the second exemplary embodiment, a schematic cross-sectional view showing the relationship between the fixing belt, the pressure belt, and the recording material in the vicinity of the nip portion when the relationship of E · t 3 /R≧0.05 holds only for the fixing belt. FIG. ベルト基層のヤング率、厚さ、曲率半径と記録材種毎の画質の一例を表わす説明図である。It is explanatory drawing showing an example of the Young's modulus of a belt base layer, thickness, a curvature radius, and the image quality for every recording material type. 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、11a:ベルト基層、12:加圧ベルト、12a:ベルト基層、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, 11a: belt base layer, 12: pressure belt, 12a: belt base layer, 15: halogen heater, 16: heating roller, 17: tension roller, N1: pre-nip portion, N2: pressure nip portion

Claims (2)

2つの無端ベルトと、前記2つの無端ベルトの少なくとも一方の無端ベルトを加熱する手段と、を有し、前記2つの無端ベルトの外周面同士を互いに当接させてニップ部を形成するとともに、前記ニップ部でトナー画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
前記ニップ部は、加圧部材によるバックアップがない無端ベルトの領域同士によって形成されているプレニップ部と、前記加圧部材によるバックアップがある一方の無端ベルトの領域を他方の無端ベルトに当接させている加圧ニップ部と、によって形成されるとともに、前記ニップ部は、前記プレニップ部から始まり、記録材搬送方向下流側に連続して前記加圧ニップ部が形成されるよう、前記2つの無端ベルトを支持し、少なくとも一方の無端ベルト基層のヤング率E(kgf/mm)と厚さt(mm)、および前記プレニップ部に相当する無端ベルト領域の当接前の曲率半径R(mm)がEt/R≧0.05の関係にあることを特徴とする像加熱装置。
Two endless belts, and means for heating at least one endless belt of the two endless belts, the outer peripheral surfaces of the two endless belts are brought into contact with each other to form a nip portion, and In an image heating apparatus that heats a recording material carrying a toner image at the nip portion while nipping and conveying the recording material,
The nip portion includes a pre-nip portion formed by regions of an endless belt that is not backed up by a pressure member, and a region of one endless belt that is backed up by the pressure member, in contact with the other endless belt. The two endless belts so as to form the pressure nip portion starting from the pre-nip portion and continuously downstream in the recording material conveyance direction. The Young's modulus E (kgf / mm 2 ) and thickness t (mm) of at least one endless belt base layer, and the radius of curvature R (mm) before contact of the endless belt region corresponding to the pre-nip portion An image heating apparatus having a relationship of Et 3 /R≧0.05.
前記少なくとも一方の無端ベルト基層のヤング率E(kgf/mm)と厚さt(mm)、およびプレニップ部に相当する無端ベルト領域の当接前の曲率半径R(mm)がEt/R≧0.17の関係にあることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。 The Young's modulus E (kgf / mm 2 ) and thickness t (mm) of the at least one endless belt base layer, and the curvature radius R (mm) before contact of the endless belt region corresponding to the pre-nip portion are Et 3 / R. The image heating apparatus according to claim 1, wherein a relationship of ≧ 0.17 is established.
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