JP7552402B2 - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents

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Description

本開示は、定着装置および画像形成装置に関する。 This disclosure relates to a fixing device and an image forming device.

特開2019-184759号公報(特許文献1)には、パッド定着方式の定着装置が開示されている。定着装置は、定着ベルトと、定着ベルトに対向する対向面を含む定着パッドと、定着ベルトを介して定着パッドと対向して配置され定着パッドと定着ニップ部を形成する加圧ローラーとを備えている。対向面は、記録媒体の搬送方向の下流側に向かうにつれて加圧ローラーの中心に近づくように凹状に湾曲する曲面部と、曲面部に対して記録媒体の搬送方向の下流側に設けられ搬送方向の下流側に向かうにつれて加圧ローラーの中心から離れる延長部とを含んでいる。 JP 2019-184759 A (Patent Document 1) discloses a fixing device using a pad fixing method. The fixing device includes a fixing belt, a fixing pad including an opposing surface that faces the fixing belt, and a pressure roller that is disposed opposite the fixing pad via the fixing belt and forms a fixing nip with the fixing pad. The opposing surface includes a curved surface portion that is concavely curved so as to approach the center of the pressure roller as it moves downstream in the transport direction of the recording medium, and an extension portion that is provided downstream of the curved surface portion in the transport direction of the recording medium and moves away from the center of the pressure roller as it moves downstream in the transport direction.

特開2019-184759号公報JP 2019-184759 A

上記文献に記載の定着パッドは、記録媒体の搬送方向における定着ニップ部の下流側で加圧ローラーに対して凸の形状を有している。定着ニップ部の圧力が最も高くなる位置を搬送方向における下流側にすることで、トナーの溶融の効率の向上を図っている。 The fixing pad described in the above document has a convex shape toward the pressure roller downstream of the fixing nip in the transport direction of the recording medium. By positioning the position where the pressure of the fixing nip is highest downstream in the transport direction, the efficiency of melting the toner is improved.

しかし、定着パッドの凸部において記録媒体の表面の凹凸に対する定着ベルトの追従性が悪くなり、トナーの溶融不足が発生する場合がある。定着ニップ部において、特に定着ニップ部の入口付近で、定着パッドと定着ベルトとの摺動抵抗により未定着のトナーが記録媒体に対して相対移動すると、記録媒体の下地が露出することで画像の濃度が低下する。 However, the convex parts of the fixing pad can cause the fixing belt to be less able to follow the unevenness of the recording medium's surface, resulting in insufficient melting of the toner. In the fixing nip, particularly near the entrance to the fixing nip, if unfixed toner moves relative to the recording medium due to the sliding resistance between the fixing pad and the fixing belt, the base of the recording medium becomes exposed, resulting in a decrease in image density.

本開示では、画像品質を向上できる定着装置および画像形成装置が提案される。 This disclosure proposes a fixing device and an image forming device that can improve image quality.

本開示に従うと、記録媒体上に形成されたトナーの像を記録媒体に定着させる定着装置が提案される。定着装置は、定着ベルトと、定着ベルトを加熱する加熱部材と、定着ベルトに接触する第1加圧部材と、定着ベルトを介して第1加圧部材を押圧し、定着ベルトとの間に定着ニップを形成する第2加圧部材とを備えている。定着ニップの入口から、定着ニップの面圧が、定着ベルトが変形して記録媒体の表面の凹部に接触するために必要な面圧である凹凸追従必要圧に到達するまでの時間を、第1の時間とし、定着ニップの入口から、定着ニップを通過するトナーの温度が、定着ベルトと第1加圧部材との摺動抵抗による記録媒体に対するトナーの相対移動が発生しないために必要な温度に到達するまでの時間を、第1の時間よりも短い第2の時間とするように、定着装置は構成されている。 In accordance with the present disclosure, a fixing device is proposed that fixes a toner image formed on a recording medium to the recording medium. The fixing device includes a fixing belt, a heating member that heats the fixing belt, a first pressure member that contacts the fixing belt, and a second pressure member that presses the first pressure member through the fixing belt to form a fixing nip between the fixing belt and the fixing belt. The fixing device is configured so that the time from the entrance of the fixing nip until the surface pressure of the fixing nip reaches the necessary unevenness following pressure, which is the surface pressure required for the fixing belt to deform and contact the recesses on the surface of the recording medium, is a first time, and the time from the entrance of the fixing nip until the temperature of the toner passing through the fixing nip reaches a temperature required to prevent relative movement of the toner with respect to the recording medium due to the sliding resistance between the fixing belt and the first pressure member is a second time that is shorter than the first time.

上記の定着装置は、定着ニップの入口から、定着ニップを通過するトナーの温度が、トナーが記録媒体に十分定着するために必要な温度に到達するまでの時間を、第1の時間よりも長い第3の時間とするように、構成されてもよい。 The fixing device may be configured so that the time it takes for the temperature of the toner passing through the fixing nip from the entrance of the fixing nip to reach a temperature required for the toner to be sufficiently fixed to the recording medium is a third time that is longer than the first time.

上記の定着装置は、定着ニップの入口から第3の時間が経過した時点での定着ニップの面圧を、凹凸追従必要圧よりも高く維持するように、構成されてもよい。 The fixing device may be configured to maintain the surface pressure of the fixing nip at a point when a third time has elapsed from the entrance of the fixing nip, higher than the pressure required to follow the unevenness.

上記の定着装置において、記録媒体に対するトナーの相対移動が発生しないために必要な温度は、トナーの形状の変化が起こり始める温度であってもよい。 In the fixing device described above, the temperature required to prevent relative movement of the toner with respect to the recording medium may be the temperature at which the shape of the toner begins to change.

上記の定着装置において、トナーは離型剤を含み、離型剤はワックスを含み、記録媒体に対するトナーの相対移動が発生しないために必要な温度は、ワックスの融点であってもよい。 In the fixing device, the toner contains a release agent, the release agent contains wax, and the temperature required to prevent relative movement of the toner with respect to the recording medium may be the melting point of the wax.

上記の定着装置において、第1加圧部材は、定着ニップの入口から、定着ニップを通過するトナーの温度が記録媒体に十分定着するのに必要な温度に到達するまでの時間に相当する範囲において、平坦な形状の表面を有してもよい。 In the above fixing device, the first pressure member may have a flat surface in a range corresponding to the time from the entrance of the fixing nip until the temperature of the toner passing through the fixing nip reaches the temperature required for sufficient fixing on the recording medium.

本開示に従うと、記録媒体上にトナーの像を形成する画像形成部と、トナーの像を記録媒体に定着させる上記のいずれかの局面の定着装置とを備える、画像形成装置が提案される。 In accordance with the present disclosure, an image forming apparatus is proposed that includes an image forming section that forms a toner image on a recording medium, and a fixing device according to any of the above aspects that fixes the toner image to the recording medium.

本開示に係る定着装置および画像形成装置によれば、画像品質を向上することができる。 The fixing device and image forming device disclosed herein can improve image quality.

実施形態に従う画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an image forming apparatus according to an embodiment. 図1に示される画像形成装置の定着装置を示す概略図である。2 is a schematic diagram illustrating a fixing device of the image forming apparatus illustrated in FIG. 1 . 定着パッドの断面形状を示す拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the cross-sectional shape of the fixing pad. 用紙の搬送方向における定着ニップ内の圧力分布を示すグラフである。6 is a graph showing pressure distribution in the fixing nip in the paper transport direction. 用紙の搬送方向における定着ニップ内の温度変化を示すグラフである。6 is a graph showing a change in temperature in the fixing nip in the paper transport direction. ニップ入口におけるトナーの状態を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the state of toner at a nip entrance. トナーワックス融点に到達したときのトナーの状態を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the state of the toner when the toner wax melting point is reached. 必要圧到達時間が経過したときのトナーの状態を示す模式図である。11A and 11B are schematic diagrams showing the state of toner when the required pressure reaching time has elapsed. トナー樹脂軟化点に到達したときのトナーの状態を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the state of a toner when the toner resin reaches its softening point; 必要圧保持時間が経過したときのトナーの状態を示す模式図である。11A and 11B are schematic diagrams showing the state of toner when the required pressure holding time has elapsed.

以下、本開示に係る定着装置および画像形成装置の実施形態について、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。 Below, an embodiment of a fixing device and an image forming device according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts and components are given the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed descriptions thereof will not be repeated.

[画像形成装置100の構成]
図1は、実施形態に従う画像形成装置100の全体構成を概略的に示す図である。以下では、カラープリンターとしての画像形成装置100について説明するが、画像形成装置100は、カラープリンターに限定されない。たとえば、画像形成装置100は、モノクロプリンターであってもよいし、ファックスであってもよいし、スキャナー、プリンターおよびコピー機の機能を有する複合機(MFP:Multi-Functional Peripheral)であってもよい。
[Configuration of image forming apparatus 100]
1 is a diagram that shows a schematic overall configuration of an image forming apparatus 100 according to an embodiment. In the following, the image forming apparatus 100 will be described as a color printer, but the image forming apparatus 100 is not limited to a color printer. For example, the image forming apparatus 100 may be a monochrome printer, a fax machine, or a multi-functional peripheral (MFP) that has the functions of a scanner, printer, and copier.

画像形成装置100は、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kと、中間転写ベルト30と、一次転写ローラー31と、二次転写ローラー33と、カセット37と、従動ローラー38と、駆動ローラー39と、タイミングローラー40と、定着装置50と、制御装置101と、筐体102とを備えている。 The image forming apparatus 100 includes image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K, an intermediate transfer belt 30, a primary transfer roller 31, a secondary transfer roller 33, a cassette 37, a driven roller 38, a drive roller 39, a timing roller 40, a fixing device 50, a control device 101, and a housing 102.

筐体102は、画像形成装置100の外殻を規定している。筐体102は、内部に、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kと、中間転写ベルト30と、一次転写ローラー31と、二次転写ローラー33と、カセット37と、従動ローラー38と、駆動ローラー39と、タイミングローラー40と、定着装置50と、制御装置101とを収容している。 The housing 102 defines the outer shell of the image forming device 100. Inside the housing 102, there are housed the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K, the intermediate transfer belt 30, the primary transfer roller 31, the secondary transfer roller 33, the cassette 37, the driven roller 38, the drive roller 39, the timing roller 40, the fixing device 50, and the control device 101.

画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kと、中間転写ベルト30と、一次転写ローラー31と、二次転写ローラー33と、カセット37と、従動ローラー38と、駆動ローラー39と、タイミングローラー40とによって画像形成部が構成される。この画像形成部は、後述する搬送経路41に沿って搬送される記録媒体としての用紙S上にトナー画像を形成する。 The image forming unit is made up of image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K, intermediate transfer belt 30, primary transfer roller 31, secondary transfer roller 33, cassette 37, driven roller 38, drive roller 39, and timing roller 40. This image forming unit forms a toner image on paper S, which serves as a recording medium, transported along a transport path 41, which will be described later.

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

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

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

現像装置13は、現像ローラー14を回転させながら、現像ローラー14に現像バイアスを印加し、現像ローラー14の表面にトナーを付着させる。これにより、トナーが現像ローラー14から感光体10に転写され、静電潜像に応じたトナーの像が感光体10の表面に現像される。 The developing device 13 applies a developing bias to the developing roller 14 while rotating the developing roller 14, causing toner to adhere to the surface of the developing roller 14. This causes the toner to be transferred from the developing roller 14 to the photoreceptor 10, and a toner image corresponding to the electrostatic latent image is developed on the surface of the photoreceptor 10.

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

トナーは、樹脂と、樹脂に分散された着色剤とを含む。樹脂としては、従来公知の材料を特に限定されることなく用いることができ、たとえば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレンアクリル系共重合樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、または、酢酸ビニル樹脂等を挙げることができる。トナーは、樹脂および着色剤以外に、離型剤を含む。離型剤は、ワックスを含む。ワックスとしては、従来公知の材料を特に限定されることなく用いることができ、たとえば、合成エステルワックスを挙げることができる。 The toner contains a resin and a colorant dispersed in the resin. The resin may be any conventionally known material without any particular limitation, and examples of the resin include polyester resin, acrylic resin, styrene-acrylic copolymer resin, urethane resin, vinyl chloride resin, and vinyl acetate resin. In addition to the resin and colorant, the toner contains a release agent. The release agent includes wax. The wax may be any conventionally known material without any particular limitation, and examples of the wax include synthetic ester wax.

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

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

筐体102の底部のカセット37には、用紙Sがセットされる。用紙Sは、画像形成装置100において形成される画像を記録するために用いられる記録媒体の一例である。記録媒体は、普通紙、印画紙、厚紙、封筒などの紙製の記録媒体であってもよく、OHP(オーバーヘッド・プロジェクター)用紙などの樹脂製の記録媒体であってもよい。用紙Sは、カセット37から1枚ずつ、タイミングローラー40によって、搬送経路41に沿って二次転写ローラー33に送られる。 Paper S is set in cassette 37 at the bottom of housing 102. Paper S is an example of a recording medium used to record an image formed in image forming device 100. The recording medium may be a paper recording medium such as plain paper, photographic paper, cardboard, or an envelope, or a resin recording medium such as OHP (overhead projector) paper. Paper S is sent one sheet at a time from cassette 37 by timing roller 40 along transport path 41 to secondary transfer roller 33.

二次転写ローラー33は、ローラー形状を有し、回転可能に構成されている。二次転写ローラー33は、トナーの像と反対極性の転写電圧を搬送中の用紙Sに印加する。これにより、トナーの像は、中間転写ベルト30から二次転写ローラー33に引き付けられ、中間転写ベルト30上のトナーの像が用紙Sに転写される。一次転写ローラー31、中間転写ベルト30,および二次転写ローラー33は、トナーの像を感光体10から用紙Sに転写する転写部に相当する。 The secondary transfer roller 33 has a roller shape and is configured to be rotatable. The secondary transfer roller 33 applies a transfer voltage of the opposite polarity to the toner image to the paper S being transported. As a result, the toner image is attracted from the intermediate transfer belt 30 to the secondary transfer roller 33, and the toner image on the intermediate transfer belt 30 is transferred to the paper S. The primary transfer roller 31, the intermediate transfer belt 30, and the secondary transfer roller 33 correspond to a transfer section that transfers the toner image from the photoconductor 10 to the paper S.

二次転写ローラー33への用紙Sの搬送タイミングは、中間転写ベルト30上のトナーの像の位置に合わせてタイミングローラー40によって調整される。タイミングローラー40により、中間転写ベルト30上のトナーの像は、用紙Sの適切な位置に転写される。 The timing of transporting the paper S to the secondary transfer roller 33 is adjusted by the timing roller 40 to match the position of the toner image on the intermediate transfer belt 30. The timing roller 40 transfers the toner image on the intermediate transfer belt 30 to the appropriate position on the paper S.

定着装置50は、自身を通過する用紙Sを加圧および加熱する。これにより、用紙S上のトナーの像が用紙Sに定着する。このように、定着装置50は、搬送経路41に沿って搬送される用紙S上に形成されたトナーの像を、用紙Sに定着させる。トナーの像が定着された用紙Sは、トレイ48に排紙される。 The fixing device 50 applies pressure and heat to the paper S passing by it. This causes the toner image on the paper S to be fixed to the paper S. In this way, the fixing device 50 fixes the toner image formed on the paper S transported along the transport path 41 to the paper S. The paper S with the fixed toner image is discharged to the tray 48.

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

[定着装置50の構成]
続いて、定着装置50の構造について詳細に説明する。図2は、図1に示される画像形成装置100の定着装置50を示す概略図である。
[Configuration of Fixing Device 50]
Next, a detailed description will be given of the structure of the fixing device 50. Fig. 2 is a schematic diagram showing the fixing device 50 of the image forming apparatus 100 shown in Fig. 1.

図2に示されるように、定着装置50は、加圧ローラー51と、無端状の定着ベルト52と、定着ヒーター54を有する加熱ローラー53と、定着パッド56とを主に有している。 As shown in FIG. 2, the fixing device 50 mainly includes a pressure roller 51, an endless fixing belt 52, a heating roller 53 having a fixing heater 54, and a fixing pad 56.

加圧ローラー51は、定着ベルト52の外側に配置されている。加圧ローラー51は、定着パッド56に対向している。加圧ローラー51は、図示しない付勢部材の付勢力により、定着ベルト52を間に挟み込んで定着パッド56を加圧する。これにより、定着ベルト52が定着パッド56に押圧される。加圧ローラー51は、定着ベルト52を介して定着パッド56を押圧する。 The pressure roller 51 is disposed outside the fixing belt 52. The pressure roller 51 faces the fixing pad 56. The pressure roller 51 presses the fixing pad 56 by sandwiching the fixing belt 52 between them using the biasing force of a biasing member (not shown). This causes the fixing belt 52 to be pressed against the fixing pad 56. The pressure roller 51 presses the fixing pad 56 through the fixing belt 52.

加圧ローラー51が定着パッド56の形状にならうように圧縮変形することで、加圧ローラー51と定着ベルト52との間に、加圧ローラー51と定着ベルト52との接触領域である定着ニップ57が形成される。定着パッド56は、実施形態の第1加圧部材に相当する。加圧ローラー51は、実施形態の第2加圧部材に相当する。 When the pressure roller 51 is compressed and deformed to conform to the shape of the fixing pad 56, a fixing nip 57, which is a contact area between the pressure roller 51 and the fixing belt 52, is formed between the pressure roller 51 and the fixing belt 52. The fixing pad 56 corresponds to the first pressure member in the embodiment. The pressure roller 51 corresponds to the second pressure member in the embodiment.

加圧ローラー51は、たとえば、芯金、表層、および離型層で構成されている。芯金は、アルミニウムまたは鉄鋼などの金属製であり、中空円筒形状を有している。表層は、芯金の外周面を被覆している。表層は、たとえばシリコーンゴムなどの弾性層である。離型層は、表層を覆うように設けられている。離型層は、たとえば、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)またはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などによって構成されている。 The pressure roller 51 is composed of, for example, a core metal, a surface layer, and a release layer. The core metal is made of metal such as aluminum or steel, and has a hollow cylindrical shape. The surface layer covers the outer circumferential surface of the core metal. The surface layer is an elastic layer such as silicone rubber. The release layer is provided so as to cover the surface layer. The release layer is composed of, for example, PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer) or PTFE (polytetrafluoroethylene).

加圧ローラー51は、駆動モーター69からのトルクによって、図2中に示される矢印AR1方向に回転する。加圧ローラー51の回転に伴って、定着ベルト52が、図2中に示される矢印AR3方向に周回する。加圧ローラー51が回転することにより、定着ベルト52は、加圧ローラー51の回転方向と反対方向に回転する。加熱ローラー53は、定着ベルト52の周回運動に伴って、図2中に示される矢印AR4方向に回転する。 The pressure roller 51 rotates in the direction of the arrow AR1 shown in FIG. 2 due to the torque from the drive motor 69. As the pressure roller 51 rotates, the fixing belt 52 rotates in the direction of the arrow AR3 shown in FIG. 2. As the pressure roller 51 rotates, the fixing belt 52 rotates in the opposite direction to the rotation direction of the pressure roller 51. As the fixing belt 52 rotates, the heating roller 53 rotates in the direction of the arrow AR4 shown in FIG. 2.

加圧ローラー51は、定着ベルト52を従動回転させることによって、用紙Sを搬送する。定着パッド56および加圧ローラー51は、未定着のトナーTを担持した用紙Sを定着ニップ57で挟持して、所定の搬送方向に搬送しながら用紙Sを加熱および加圧する。用紙Sが定着ニップ57を通過する間にトナーTが加熱および加圧されることにより、用紙S上に形成されたトナーTが溶融して、トナーTの像が用紙Sに定着する。 The pressure roller 51 transports the paper S by rotating the fixing belt 52. The fixing pad 56 and pressure roller 51 clamp the paper S carrying unfixed toner T in the fixing nip 57 and heat and pressurize the paper S while transporting it in a specified transport direction. As the toner T is heated and pressurized while the paper S passes through the fixing nip 57, the toner T formed on the paper S melts and the image of the toner T is fixed to the paper S.

加圧ローラー51の軸方向(図2においては、紙面垂直方向)の長さは、使用可能な最大サイズの用紙Sの幅よりも長い。これは、定着ベルト52、加熱ローラー53および定着パッド56についても、同様である。なお、搬送経路41に沿う用紙Sの搬送方向を、図2中に矢印AR2で示す。用紙Sの幅とは、搬送方向に直交しかつ用紙Sの厚み方向に直交する方向(図2においては、紙面垂直方向)における用紙Sの寸法をいう。 The length of the pressure roller 51 in the axial direction (in FIG. 2, perpendicular to the paper surface) is longer than the width of the maximum size of paper S that can be used. The same is true for the fixing belt 52, the heating roller 53, and the fixing pad 56. The transport direction of the paper S along the transport path 41 is indicated by the arrow AR2 in FIG. 2. The width of the paper S refers to the dimension of the paper S in a direction perpendicular to the transport direction and perpendicular to the thickness direction of the paper S (in FIG. 2, perpendicular to the paper surface).

定着ベルト52は、無端状に形成されている。定着ベルト52の周回経路の内側に、定着パッド56、加熱ローラー53およびベルトガイド部材58が配置されている。定着ベルト52は、定着パッド56、加熱ローラー53およびベルトガイド部材58に、回転可能にかけ回されている。 The fixing belt 52 is formed in an endless shape. A fixing pad 56, a heating roller 53, and a belt guide member 58 are arranged inside the rotation path of the fixing belt 52. The fixing belt 52 is rotatably wrapped around the fixing pad 56, the heating roller 53, and the belt guide member 58.

定着ベルト52は、基層と、基層を被覆する弾性層と、弾性層を被覆する離型層とを有している。基層は、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、銅などの金属、または、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミドなどの樹脂で形成されてもよい。弾性層は、シリコーンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性の高い材料で形成されてもよい。離型層は、フッ素樹脂またはフッ素系コーティングなどの、離型性を付与した構成であってもよい。 The fixing belt 52 has a base layer, an elastic layer covering the base layer, and a release layer covering the elastic layer. The base layer may be made of a metal such as nickel, stainless steel (SUS), or copper, or a resin such as polyimide, polyamide, or polyimideamide. The elastic layer may be made of a material with high heat resistance such as silicone rubber or fluororubber. The release layer may be made of a material with releasability, such as a fluororesin or a fluorine-based coating.

加熱ローラー53は、定着ベルト52の内側に配置されている。加熱ローラー53は、定着パッド56から離れた位置に配置されている。加熱ローラー53は、アルミニウムまたはSUSなどの金属材料製の芯金を有している。芯金は、中空円筒形状を有している。芯金の外周面に、異物などによる外周面の傷の発生を抑制するために、PTFEなどをコーティングしてもよい。芯金の外周面に、耐熱離型層を被覆してもよい。 The heating roller 53 is disposed inside the fixing belt 52. The heating roller 53 is disposed at a position away from the fixing pad 56. The heating roller 53 has a core made of a metal material such as aluminum or SUS. The core has a hollow cylindrical shape. The outer circumferential surface of the core may be coated with PTFE or the like to prevent the outer circumferential surface from being scratched by foreign matter or the like. The outer circumferential surface of the core may be coated with a heat-resistant release layer.

芯金の内部に、定着ベルト52を加熱する加熱部材としての定着ヒーター54が配置されている。加熱ローラー53は、定着ヒーター54を内蔵している。定着ヒーター54は、芯金を内側から加熱する。定着ヒーター54の発生する熱は、加熱ローラー53を介して、定着ベルト52に伝達され、さらに、定着ベルト52を介して、定着ニップ57を通過する用紙Sに伝達される。 A fixing heater 54 is disposed inside the core metal as a heating member that heats the fixing belt 52. The heating roller 53 has the fixing heater 54 built in. The fixing heater 54 heats the core metal from the inside. The heat generated by the fixing heater 54 is transmitted to the fixing belt 52 via the heating roller 53, and is further transmitted to the paper S passing through the fixing nip 57 via the fixing belt 52.

定着ヒーター54は、たとえばハロゲンヒーターである。定着ヒーター54としてハロゲンヒーターを用いる場合、芯金の内周面を黒色にしてもよい。定着ベルト52を加熱する加熱部材は、ハロゲンヒーターの他に、誘導加熱式ヒーターまたはカーボンヒーターであってもよく、加熱ローラー53および定着ベルト52を抵抗発熱体として発熱させるものを利用してもよい。 The fixing heater 54 is, for example, a halogen heater. When a halogen heater is used as the fixing heater 54, the inner surface of the core metal may be black. The heating member that heats the fixing belt 52 may be an induction heating heater or a carbon heater other than a halogen heater, and the heating roller 53 and the fixing belt 52 may be used as resistance heating elements to generate heat.

定着パッド56は、定着ベルト52の内側に配置されている。定着パッド56は、定着ベルト52を間に挟んで加圧ローラー51に対向するように配置されている。定着パッド56は、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、または液晶ポリマーなどの、耐熱性の樹脂で形成されている。定着パッド56は回転不能であり、回転する定着ベルト52は定着パッド56の表面に対して摺動する。 The fixing pad 56 is disposed inside the fixing belt 52. The fixing pad 56 is disposed so as to face the pressure roller 51 with the fixing belt 52 sandwiched therebetween. The fixing pad 56 is formed of a heat-resistant resin such as polyphenylene sulfide, polyimide, or liquid crystal polymer. The fixing pad 56 is non-rotatable, and the rotating fixing belt 52 slides against the surface of the fixing pad 56.

図3は、定着パッド56の断面形状を示す拡大断面図である。図2および図3に示されるように、定着パッド56は、定着ベルト52の内周面に接触する接触面80と、支持部材55に当接する支持面81とを有している。接触面80は、定着ベルト52の内周面に対向している。加圧ローラー51は、接触面80の表面形状にならうように弾性変形する。 Figure 3 is an enlarged cross-sectional view showing the cross-sectional shape of the fixing pad 56. As shown in Figures 2 and 3, the fixing pad 56 has a contact surface 80 that contacts the inner circumferential surface of the fixing belt 52, and a support surface 81 that abuts against the support member 55. The contact surface 80 faces the inner circumferential surface of the fixing belt 52. The pressure roller 51 elastically deforms to follow the surface shape of the contact surface 80.

接触面80は、用紙Sの搬送方向の上流側から下流側に向かって順に、凸曲面状の第3面74と、平坦な形状の第1面71と、平坦な形状の第2面72とを有している。ここでいう「平坦」とは、おおよそ平坦であることを意味するものであり、微小な曲率を有し僅かに湾曲する面も「平坦」に含まれるものとする。定着装置50に封筒が通紙される場合に、封筒にシワが発生しない程度の湾曲であれば、平坦に含まれるものとしてもよい。 The contact surface 80 has, from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the paper S, a convex curved third surface 74, a flat first surface 71, and a flat second surface 72. The term "flat" here means roughly flat, and also includes a surface that has a small curvature and is slightly curved. If the curvature is such that no wrinkles are generated in the envelope when the envelope is passed through the fixing device 50, it may be considered to be flat.

第1面71を延長した仮想平面95と、第2面72を延長した仮想平面96とは、接触面80が加圧ローラー51に向かって突出するように、角度をもって交差している。第1面71と第2面72とは、互いに交差している。接触面80は、全体として、加圧ローラー51に向かって突出するように形成されている。第1面71と第2面72とが交わる凸部73が、接触面80が最大に突出する突出端となっている。 The imaginary plane 95 extending from the first surface 71 and the imaginary plane 96 extending from the second surface 72 intersect at an angle so that the contact surface 80 protrudes toward the pressure roller 51. The first surface 71 and the second surface 72 intersect with each other. The contact surface 80 as a whole is formed to protrude toward the pressure roller 51. The convex portion 73 where the first surface 71 and the second surface 72 intersect is the protruding end where the contact surface 80 protrudes the most.

凸部73は、用紙Sの搬送方向における定着ニップ57の上流側の始端であるニップ入口57Aと、搬送方向における定着ニップ57の下流側の終端であるニップ出口57Bとの間に設けられている。ニップ入口57Aは、定着ニップ57を通過する用紙SおよびトナーTへの圧力の付与が生じ始める開始端である。ニップ出口57Bは、定着ニップ57を通過する用紙SおよびトナーTへの圧力の付与が終了する終了端である。 The convex portion 73 is provided between the nip entrance 57A, which is the upstream start end of the fixing nip 57 in the transport direction of the paper S, and the nip exit 57B, which is the downstream end end of the fixing nip 57 in the transport direction. The nip entrance 57A is the start end where pressure begins to be applied to the paper S and toner T passing through the fixing nip 57. The nip exit 57B is the end end where pressure ends to the paper S and toner T passing through the fixing nip 57.

第1面71は、ニップ入口57Aと凸部73との間の平坦な面を含む。第2面72は、凸部73とニップ出口57Bとの間の平坦な面を含む。搬送方向において、第1面71は凸部73よりも上流側に位置し、第2面72は凸部73よりも下流側に位置している。凸部73は、搬送方向における第1面71の下流端を構成する。凸部73は、搬送方向における第2面72の上流端を構成する。 The first surface 71 includes a flat surface between the nip entrance 57A and the convex portion 73. The second surface 72 includes a flat surface between the convex portion 73 and the nip exit 57B. In the conveying direction, the first surface 71 is located upstream of the convex portion 73, and the second surface 72 is located downstream of the convex portion 73. The convex portion 73 constitutes the downstream end of the first surface 71 in the conveying direction. The convex portion 73 constitutes the upstream end of the second surface 72 in the conveying direction.

凸部73は、定着ニップ57の後半部分に設けられている。用紙Sの搬送方向における第1面71の長さは、用紙Sの搬送方向における第2面72の長さよりも長い。凸部73は、定着ニップ57の出口側に配置されている。用紙Sの搬送方向における、ニップ入口57Aから凸部73までの長さが、凸部73からニップ出口57Bまでの長さよりも、長くなっている。第1面71は、用紙Sの搬送方向の下流側に向かうに従って、加圧ローラー51側へ次第に突出している。第2面72は、用紙Sの搬送方向の下流側に向かうに従って、加圧ローラー51の中心から離れている。定着ニップ57における圧力は、ニップ入口57Aから凸部73に近づくにつれて大きくなり、凸部73からニップ出口57Bに近づくにつれて小さくなる。 The convex portion 73 is provided in the rear half of the fixing nip 57. The length of the first surface 71 in the transport direction of the paper S is longer than the length of the second surface 72 in the transport direction of the paper S. The convex portion 73 is disposed on the exit side of the fixing nip 57. The length from the nip entrance 57A to the convex portion 73 in the transport direction of the paper S is longer than the length from the convex portion 73 to the nip exit 57B. The first surface 71 gradually protrudes toward the pressure roller 51 as it moves downstream in the transport direction of the paper S. The second surface 72 moves away from the center of the pressure roller 51 as it moves downstream in the transport direction of the paper S. The pressure in the fixing nip 57 increases as it moves from the nip entrance 57A to the convex portion 73 and decreases as it moves from the convex portion 73 to the nip exit 57B.

第3面74は、平面状の第1面71を用紙Sの搬送方向の上流側に延長した仮想平面95よりも、搬送経路41から遠ざかる方向に、第1面71の上流端91から延伸した曲面である。第2面72の下流端98より搬送方向の下流側においても、定着パッド56は、曲面形状の表面を有している。 The third surface 74 is a curved surface extending from the upstream end 91 of the first surface 71 in a direction away from the transport path 41 beyond an imaginary plane 95 that is an extension of the flat first surface 71 upstream in the transport direction of the paper S. The fixing pad 56 also has a curved surface on the downstream side in the transport direction of the paper S from the downstream end 98 of the second surface 72.

図2に戻って、定着パッド56は、支持面81において、支持部材55により支持されている。支持部材55は、金属、たとえば、アルミニウムを材料として形成されている。支持部材55は、定着ベルト52の幅方向(図2においては紙面垂直方向)に沿って見た場合に、角張ったU字形状を有している。支持部材55は、U字形状の先端側が加圧ローラー51と反対側を向くように配置されている。支持部材55におけるU字形状の底部と、定着ベルト52の回転方向の上流側におけるU字形状の腕部とに、定着パッド56が支持されている。定着ベルト52の回転方向の下流側におけるU字形状の腕部に、ベルトガイド部材58が支持されている。 Returning to FIG. 2, the fixing pad 56 is supported by the support member 55 on the support surface 81. The support member 55 is made of a metal, for example, aluminum. When viewed along the width direction of the fixing belt 52 (perpendicular to the paper surface in FIG. 2), the support member 55 has an angular U-shape. The support member 55 is arranged so that the tip side of the U-shape faces away from the pressure roller 51. The fixing pad 56 is supported by the bottom of the U-shape of the support member 55 and the arm of the U-shape on the upstream side of the rotation direction of the fixing belt 52. The belt guide member 58 is supported by the arm of the U-shape on the downstream side of the rotation direction of the fixing belt 52.

支持部材55は、加圧ローラー51により圧力を受ける定着パッド56の変形を抑制することで、加圧ローラー51の軸方向(図2においては紙面垂直方向)で均一な幅の定着ニップ57を得られるようにしている。 The support member 55 suppresses deformation of the fixing pad 56 that receives pressure from the pressure roller 51, thereby enabling a fixing nip 57 of uniform width to be obtained in the axial direction of the pressure roller 51 (in FIG. 2, the direction perpendicular to the paper surface).

[定着装置50の動作の設定]
以上の構成を備えている定着装置50について、良好な画像品質を得るための動作の設定について説明する。図4は、用紙Sの搬送方向における定着ニップ57内の圧力分布を示すグラフである。図4の横軸は、用紙Sの搬送方向における、定着ニップ57内の(ニップ入口57Aからニップ出口57Bまでの)位置を示す。図4の縦軸に示されるニップ面圧(軸方向平均)とは、加圧ローラー51が定着パッド56を押圧する荷重を受ける定着ニップ57内の単位面積当たりに加わる圧力を、加圧ローラー51の軸方向において平均した結果を示す。
[Setting of Operation of Fixing Device 50]
The operation settings for obtaining good image quality for the fixing device 50 having the above configuration will be described. Fig. 4 is a graph showing the pressure distribution in the fixing nip 57 in the transport direction of the paper S. The horizontal axis of Fig. 4 indicates the position in the fixing nip 57 (from the nip entrance 57A to the nip exit 57B) in the transport direction of the paper S. The nip surface pressure (average in the axial direction) shown on the vertical axis of Fig. 4 indicates the average result of the pressure applied per unit area in the fixing nip 57 receiving the load of the pressure roller 51 pressing the fixing pad 56, in the axial direction of the pressure roller 51.

ニップ面圧は、加圧ローラー51による荷重付与中にシート状の圧力センサ(たとえば、ニッタ社製のタクタイルセンサ)を定着ニップ57内に挟み込ませることにより、計測することができる。用紙Sが定着ニップ57を通過する時間は、用紙Sの搬送速度、および、ニップ面圧の計測結果から算出することができる。 The nip surface pressure can be measured by inserting a sheet-shaped pressure sensor (e.g., a tactile sensor manufactured by Nitta Corporation) into the fixing nip 57 while the pressure roller 51 is applying a load. The time it takes for the paper S to pass through the fixing nip 57 can be calculated from the transport speed of the paper S and the measurement results of the nip surface pressure.

図4のグラフ中の横軸に平行な破線は、定着ニップ57内において加圧ローラー51が定着パッド56を押圧する荷重により定着ベルト52の表面の弾性層が変形して用紙Sの表面の凹部に接触するために必要な面圧(以下、凹凸追従必要圧Pと称する)を示す。用紙Sは複数の長い繊維が絡み合って構成されているため、絡み合う繊維と繊維との間に凹型の空隙(凹部)が形成される。一般的な普通紙においても表面に凹凸が存在する。エンボス紙は普通紙よりも大きい凹凸を有する。 The dashed line parallel to the horizontal axis in the graph of FIG. 4 indicates the surface pressure (hereinafter referred to as the required pressure P for unevenness tracking) required for the elastic layer on the surface of the fixing belt 52 to deform and contact the recesses on the surface of the paper S due to the load of the pressure roller 51 pressing against the fixing pad 56 in the fixing nip 57. Because the paper S is composed of multiple long fibers intertwined, concave voids (recesses) are formed between the intertwined fibers. Even ordinary plain paper has unevenness on its surface. Embossed paper has larger unevenness than plain paper.

凹凸追従必要圧Pは、定着ベルト52の表面が、通紙可能な各種類の用紙Sの表面における凹凸高さのうちの最大値に対応する変形をするために必要な圧力である。定着装置50に、普通紙のみが通紙されることが想定されている場合と、普通紙とエンボス紙との両方が通紙されることが想定されている場合とでは、凹凸追従必要圧Pは異なり、後者の方が凹凸追従必要圧Pが高くなる。凹凸追従必要圧Pは、定着ベルト52の表面の弾性層の硬度、用紙Sの表面の凹凸高さ、用紙Sの表面の凹凸の搬送方向における周期から、計算機シミュレーションまたは実測により求めることができる。 The unevenness-following pressure P is the pressure required for the surface of the fixing belt 52 to deform to correspond to the maximum unevenness height on the surface of each type of paper S that can be passed through. The unevenness-following pressure P differs when it is assumed that only plain paper will be passed through the fixing device 50 from when it is assumed that both plain paper and embossed paper will be passed through, with the unevenness-following pressure P being higher in the latter case. The unevenness-following pressure P can be determined by computer simulation or actual measurement from the hardness of the elastic layer on the surface of the fixing belt 52, the unevenness height on the surface of the paper S, and the period of the unevenness on the surface of the paper S in the transport direction.

図4に示されるように、ニップ面圧は、ニップ入口(図4中の点A。図3に示されるニップ入口57Aに相当)から用紙Sの搬送方向に増加し、凹凸追従必要圧Pよりも大きくなるまで増加する。図4中の点Bは、計測ばらつきを考慮しても確実にニップ面圧が凹凸追従必要圧P以上に保たれる領域の上流端の、搬送方向の位置を示す。定着ニップ57内を搬送される用紙Sが点A(ニップ入口)から点Bに到達するまでの時間を、必要圧到達時間t1と称する。必要圧到達時間t1は、実施形態の第1の時間に相当する。 As shown in FIG. 4, the nip surface pressure increases from the nip entrance (point A in FIG. 4, which corresponds to nip entrance 57A shown in FIG. 3) in the transport direction of the paper S, and increases until it becomes greater than the necessary pressure P for unevenness tracking. Point B in FIG. 4 indicates the position in the transport direction of the upstream end of the region where the nip surface pressure is reliably maintained at or above the necessary pressure P for unevenness tracking, even when measurement variation is taken into account. The time it takes for the paper S transported through the fixing nip 57 to reach point B from point A (nip entrance) is referred to as the necessary pressure arrival time t1. The necessary pressure arrival time t1 corresponds to the first time in the embodiment.

図4中の点Cは、計測ばらつきを考慮しても確実にニップ面圧が凹凸追従必要圧P以上に保たれる領域の下流端の、搬送方向の位置を示す。定着ニップ57内を搬送される用紙Sが点Bから点Cに到達するまでの時間を、必要圧保持時間t2と称する。 Point C in FIG. 4 indicates the position in the conveying direction of the downstream end of the region where the nip surface pressure is reliably maintained at or above the required unevenness-following pressure P, even when measurement variation is taken into account. The time it takes for the paper S conveyed through the fixing nip 57 to reach point C from point B is referred to as the required pressure holding time t2.

点Bと点Cとの間に、ニップ面圧が最大値となる点が存在する。図4に示されるように、ニップ面圧は、ニップ入口から点Bに至るまで急に増加し、点Bから最大圧力に至るまで緩やかに増加し、最大圧力に至った後点Cまで緩やかに減少し、点Cから急に減少する分布をとる。 Between points B and C, there is a point where the nip surface pressure is at its maximum value. As shown in FIG. 4, the nip surface pressure increases suddenly from the nip entrance to point B, increases gradually from point B to the maximum pressure, decreases gradually after reaching the maximum pressure to point C, and then decreases suddenly from point C.

必要圧到達時間t1および必要圧保持時間t2は、定着パッド56の形状および寸法、加圧ローラー51の外周面の硬度、加圧ローラー51の寸法、加圧ローラー51が定着パッド56を押圧する荷重から、求めることができる。 The required pressure reaching time t1 and the required pressure holding time t2 can be calculated from the shape and dimensions of the fixing pad 56, the hardness of the outer peripheral surface of the pressure roller 51, the dimensions of the pressure roller 51, and the load with which the pressure roller 51 presses against the fixing pad 56.

図5は、用紙Sの搬送方向における定着ニップ57内の温度変化を示すグラフである。図5の横軸は、図4と同様に、用紙Sの搬送方向における、定着ニップ57内の(ニップ入口57Aからニップ出口57Bまでの)位置を示す。図5の縦軸は、定着ニップ57内の各位置における温度を示す。図5においては、定着ベルト52の表面の温度が実線で、用紙S上のトナーTの温度が一点鎖線で、用紙Sの表面の温度が二点鎖線で図示されている。 Figure 5 is a graph showing the temperature change in the fixing nip 57 in the transport direction of the paper S. As with Figure 4, the horizontal axis of Figure 5 indicates the position in the fixing nip 57 (from the nip entrance 57A to the nip exit 57B) in the transport direction of the paper S. The vertical axis of Figure 5 indicates the temperature at each position in the fixing nip 57. In Figure 5, the temperature of the surface of the fixing belt 52 is shown by a solid line, the temperature of the toner T on the paper S is shown by a dashed line, and the temperature of the surface of the paper S is shown by a dashed line.

用紙Sが定着ニップ57を通過する間のトナーTの温度および用紙Sの表面の温度の推移は、計算機シミュレーションで求めることができる。トナーTの温度および用紙Sの表面の温度は、定着ヒーター54の制御方法、定着ヒーター54から加熱ローラー53への熱伝達量、加熱ローラー53から定着ベルト52への熱伝達量などの定着装置50の物性および構造、ならびにトナーTの物性値から、求めることができる。または、定着ベルト52に接触する側の表面に所定の温度センサ、たとえば熱電対など、を固定した用紙Sを定着ニップ57に通過させることにより、トナーTの温度および用紙Sの表面の温度を実測することができる。 The temperature of the toner T and the temperature of the surface of the paper S while the paper S passes through the fixing nip 57 can be determined by computer simulation. The temperature of the toner T and the temperature of the surface of the paper S can be determined from the physical properties and structure of the fixing device 50, such as the control method of the fixing heater 54, the amount of heat transferred from the fixing heater 54 to the heating roller 53, and the amount of heat transferred from the heating roller 53 to the fixing belt 52, as well as the physical properties of the toner T. Alternatively, the temperature of the toner T and the temperature of the surface of the paper S can be actually measured by passing the paper S, to which a predetermined temperature sensor, such as a thermocouple, is fixed on the surface that contacts the fixing belt 52, through the fixing nip 57.

図5のグラフ中の横軸に平行な2つの破線のうち横軸に近い側の線は、トナーTに含まれる離型剤に含まれるワックスの融点(以下、トナーワックス融点Twmと称する)を示す。図5のグラフ中の横軸に平行な2つの破線のうち横軸から離れる側の線は、トナーTを構成する樹脂の軟化点温度(以下、トナー樹脂軟化点Tmと称する)を示す。 Of the two dashed lines parallel to the horizontal axis in the graph of FIG. 5, the line closer to the horizontal axis indicates the melting point of the wax contained in the release agent contained in toner T (hereinafter referred to as the toner wax melting point Twm).Of the two dashed lines parallel to the horizontal axis in the graph of FIG. 5, the line farther from the horizontal axis indicates the softening point temperature of the resin that constitutes toner T (hereinafter referred to as the toner resin softening point Tm).

トナーワックス融点Twmは、トナー樹脂軟化点Tmより低く、定着ベルト52と定着パッド56との摺動抵抗によるせん断力が働くことで用紙Sに対するトナーTの相対移動が発生しない程度に、トナーTに含まれるワックスが溶融する温度であればよい。適度にトナーTが溶融する前にトナーTに大きなせん断力が作用するとトナーTの相対移動が発生するため、これを防止する目的である。トナーTの温度は、トナーTが適度に溶融していることを確認するための指標として用いられる。トナーTの温度は、用紙S上に形成されるトナーTの層の厚み方向における中心の温度であってもよい。トナーTの温度は、トナーTと用紙Sとの界面の温度であってもよい。 The toner wax melting point Twm is lower than the toner resin softening point Tm, and may be a temperature at which the wax contained in the toner T melts to such an extent that the toner T does not move relative to the paper S due to the shear force caused by the sliding resistance between the fixing belt 52 and the fixing pad 56. If a large shear force acts on the toner T before the toner T is adequately melted, the toner T will move relative to the paper S, and this is intended to prevent this. The temperature of the toner T is used as an index for confirming that the toner T is adequately melted. The temperature of the toner T may be the temperature at the center in the thickness direction of the layer of the toner T formed on the paper S. The temperature of the toner T may be the temperature at the interface between the toner T and the paper S.

トナー樹脂軟化点Tmは、トナーTが完全に溶融するための条件として既定される。トナーTの表面に接触する定着ベルト52からの伝熱によりトナーTと用紙Sとの界面の温度がトナー樹脂軟化点Tm以上であれば、トナーTが用紙Sに十分定着しているとの考えである。トナーTと用紙Sとの界面の温度は、用紙Sの表面の凹凸形状の凹部における温度に限定してもよい。凹部内に存在するトナーTが完全に用紙Sに固着していない状態でのせん断力の作用でトナーTが相対移動することを防止する目的である。 The toner resin softening point Tm is set as a condition for the toner T to completely melt. It is considered that the toner T is sufficiently fixed to the paper S if the temperature of the interface between the toner T and the paper S is equal to or higher than the toner resin softening point Tm due to heat transfer from the fixing belt 52 that contacts the surface of the toner T. The temperature of the interface between the toner T and the paper S may be limited to the temperature at the concave portion of the uneven surface of the paper S. The purpose is to prevent the toner T in the concave portion from moving relative to the paper S due to the action of shear force when the toner T present in the concave portion is not completely fixed to the paper S.

トナーワックス融点Twmとトナー樹脂軟化点Tmとは、トナーTに含まれる樹脂およびワックスの種類、トナーT中に含有されるワックスの比率、トナーTの粒子径などの、トナーTの物性値に従って決定される。なお、トナーTの温度がトナーワックス融点Twm以上トナー樹脂軟化点Tm以下の間は、加圧ローラー51の押圧によるトナーTを用紙Sに対して固着させる力が、せん断力によるトナーTを用紙Sに対して相対移動させる力よりも大きくなる。 The toner wax melting point Twm and the toner resin softening point Tm are determined according to the physical properties of the toner T, such as the types of resin and wax contained in the toner T, the ratio of wax contained in the toner T, and the particle size of the toner T. When the temperature of the toner T is between the toner wax melting point Twm and the toner resin softening point Tm, the force of the pressure roller 51 that fixes the toner T to the paper S is greater than the force that moves the toner T relative to the paper S due to the shear force.

図5中の点A,B,Cは、図4を参照して説明した通りである。点Dは、トナーTの温度を示す曲線とトナーワックス融点Twmとの交点であり、トナーTの温度がトナーワックス融点Twmに到達する位置を示す。点Eは、トナーTの温度を示す曲線とトナー樹脂軟化点Tmとの交点であり、トナーTの温度がトナー樹脂軟化点Tmに到達する位置を示す。 Points A, B, and C in Figure 5 are as described with reference to Figure 4. Point D is the intersection of the curve showing the temperature of toner T with the toner wax melting point Twm, and indicates the position where the temperature of toner T reaches the toner wax melting point Twm. Point E is the intersection of the curve showing the temperature of toner T with the toner resin softening point Tm, and indicates the position where the temperature of toner T reaches the toner resin softening point Tm.

図5に示されるように、定着装置50は、定着ニップ57を通過するトナーTの温度がトナーワックス融点Twmに到達するまでの時間が、必要圧到達時間t1よりも短くなるように設定されている。図4,5に示される点Aから点BまでトナーTが搬送される所要時間が、図5に示される点Aから点DまでトナーTが搬送される所要時間よりも長く設定されている。定着装置50は、ニップ入口57Aから面圧が凹凸追従必要圧Pに到達するまでの時間が、定着ニップ57を通過中のトナーTの温度が用紙Sに対するトナーTの相対移動が発生しないために必要な温度に到達するまでの時間より長くなるように、構成されている。ニップ入口57Aから、定着ニップ57を通過するトナーTの温度がトナーワックス融点Twmに到達するまでの時間は、実施形態の第2の時間に相当する。 As shown in FIG. 5, the fixing device 50 is set so that the time required for the temperature of the toner T passing through the fixing nip 57 to reach the toner wax melting point Twm is shorter than the required pressure reaching time t1. The time required for the toner T to be transported from point A to point B shown in FIG. 4 and 5 is set longer than the time required for the toner T to be transported from point A to point D shown in FIG. 5. The fixing device 50 is configured so that the time required for the surface pressure to reach the unevenness following required pressure P from the nip entrance 57A is longer than the time required for the temperature of the toner T passing through the fixing nip 57 to reach the temperature required to prevent relative movement of the toner T with respect to the paper S. The time required for the temperature of the toner T passing through the fixing nip 57 to reach the toner wax melting point Twm from the nip entrance 57A corresponds to the second time in the embodiment.

定着装置50は、定着ニップ57を通過するトナーTの温度がトナー樹脂軟化点Tmに到達するまでの時間が、必要圧到達時間t1よりも長くなるように設定されている。トナーTがニップ入口57Aに到達してから、トナーTの温度がトナー樹脂軟化点Tmに到達するまでの時間は、定着ニップ57を通過中のトナーTが用紙Sに十分定着するのに必要な時間であるといえる。図4,5に示される点Aから点BまでトナーTが搬送される所要時間が、図5に示される点Aから点EまでトナーTが搬送される所要時間よりも短く設定されている。定着装置50は、ニップ入口57Aから面圧が凹凸追従必要圧Pに到達する迄の時間が、定着ニップ57内を通過中のトナーTの温度が用紙Sに対して十分定着するのに必要な温度に到達するまでの時間より短くなるように、構成されている。ニップ入口57Aから、定着ニップ57を通過するトナーTの温度がトナー樹脂軟化点Tmに到達するまでの時間は、実施形態の第3の時間に相当する。 The fixing device 50 is set so that the time until the temperature of the toner T passing through the fixing nip 57 reaches the toner resin softening point Tm is longer than the required pressure reaching time t1. The time from when the toner T reaches the nip entrance 57A until the temperature of the toner T reaches the toner resin softening point Tm can be said to be the time required for the toner T passing through the fixing nip 57 to be sufficiently fixed to the paper S. The time required for the toner T to be transported from point A to point B shown in Figures 4 and 5 is set shorter than the time required for the toner T to be transported from point A to point E shown in Figure 5. The fixing device 50 is configured so that the time from the nip entrance 57A until the surface pressure reaches the unevenness following required pressure P is shorter than the time until the temperature of the toner T passing through the fixing nip 57 reaches the temperature required for sufficient fixing to the paper S. The time from the nip entrance 57A until the temperature of the toner T passing through the fixing nip 57 reaches the toner resin softening point Tm corresponds to the third time in the embodiment.

定着装置50は、必要圧到達時間t1と必要圧保持時間t2との合計が、トナーTの温度がトナー樹脂軟化点Tmに到達するまでの時間よりも長くなるように設定されている。図4,5に示される点Aから点CまでトナーTが搬送される所要時間が、図5に示される点Aから点EまでトナーTが搬送される所要時間よりも長く設定されている。定着装置50は、ニップ入口57Aから凹凸追従必要圧Pを維持する時間が、定着ニップ57内を通過中の用紙Sの表面(トナーTの像が形成されている画像面)の温度が、トナーTの温度が用紙Sに対して十分定着するのに必要な温度に到達するまでの時間より長くなるように、構成されている。定着装置50は、ニップ入口57Aから定着ニップ57内を通過中のトナーTの温度が用紙Sに対して十分定着するのに必要な温度に到達するまでの時間が経過した時点での定着ニップ57の面圧を、凹凸追従必要圧Pよりも高く維持するように、構成されている。 The fixing device 50 is set so that the sum of the required pressure reaching time t1 and the required pressure holding time t2 is longer than the time required for the temperature of the toner T to reach the toner resin softening point Tm. The time required for the toner T to be transported from point A to point C shown in Figures 4 and 5 is set longer than the time required for the toner T to be transported from point A to point E shown in Figure 5. The fixing device 50 is configured so that the time for maintaining the unevenness following required pressure P from the nip entrance 57A is longer than the time required for the temperature of the surface of the paper S (the image surface on which the image of the toner T is formed) passing through the fixing nip 57 to reach the temperature required for the temperature of the toner T to be sufficiently fixed to the paper S. The fixing device 50 is configured to maintain the surface pressure of the fixing nip 57 higher than the unevenness following required pressure P at the time when the time has elapsed from the nip entrance 57A until the temperature of the toner T passing through the fixing nip 57 reaches the temperature required for the temperature of the toner T to be sufficiently fixed to the paper S.

図3を併せて参照して、定着パッド56の接触面80は、平坦な形状の第1面71を有している。第1面71は、用紙Sの搬送方向に対して平行に延びている。第1面71は、用紙Sの搬送方向に対して湾曲していない。定着パッド56は、ニップ入口57Aから、トナーTの温度がトナー樹脂軟化点Tmに到達するまでの時間に相当する範囲において、平坦な形状の表面を有している。定着パッド56は、ニップ入口57Aから、定着ニップ57内を通過中のトナーTの温度が用紙Sに十分定着するのに必要な温度に到達するまでの範囲において、平坦な形状の表面を有している。 Referring also to FIG. 3, the contact surface 80 of the fixing pad 56 has a flat first surface 71. The first surface 71 extends parallel to the transport direction of the paper S. The first surface 71 is not curved relative to the transport direction of the paper S. The fixing pad 56 has a flat surface in a range from the nip entrance 57A to the time it takes for the temperature of the toner T to reach the toner resin softening point Tm. The fixing pad 56 has a flat surface in a range from the nip entrance 57A to the time it takes for the temperature of the toner T passing through the fixing nip 57 to reach a temperature required for sufficient fixing to the paper S.

必要圧保持時間t2は、変更可能である。必要圧保持時間t2の終了時の定着ニップ57内の位置(図4,5に示される点Cに相当)が、トナーTの温度がトナー樹脂軟化点Tm以上になる定着ニップ57内の位置(図5に示される点Eに相当)よりも、定着ニップ57の下流側(ニップ出口57Bにより近い位置)であればよい。必要圧保持時間t2をより長くすることで、用紙Sの表面の凹部のトナーTを効率的に用紙Sに定着させることができる。必要圧保持時間t2を、画像形成装置100を使用するユーザーの好み、定着装置50に通紙される紙種に合わせて変更してもよい。光沢設計、紙種対応などにより、画像形成装置100の機種毎に必要圧保持時間t2を設定してもよい。 The required pressure holding time t2 can be changed. The position in the fixing nip 57 at the end of the required pressure holding time t2 (corresponding to point C shown in Figs. 4 and 5) may be located downstream of the fixing nip 57 (closer to the nip exit 57B) than the position in the fixing nip 57 where the temperature of the toner T becomes equal to or higher than the toner resin softening point Tm (corresponding to point E shown in Fig. 5). By making the required pressure holding time t2 longer, the toner T in the recesses on the surface of the paper S can be efficiently fixed to the paper S. The required pressure holding time t2 may be changed according to the preference of the user who uses the image forming apparatus 100 and the type of paper passed through the fixing device 50. The required pressure holding time t2 may be set for each model of the image forming apparatus 100 according to the gloss design, paper type compatibility, etc.

[定着ニップ57内におけるトナーTの溶融]
図6は、ニップ入口におけるトナーTの状態を示す模式図である。図6には、用紙Sが定着ニップ57の入口(図3に示されるニップ入口57A、図4,5に示される点A)を通過するときの、用紙S上に形成されたトナーTが模式的に示されている。図6および後述する図7~10に示される矢印AR2は、図2を参照して説明した用紙Sの搬送方向である。矢印Xは、定着ベルト52と定着パッド56との摺動摩擦抵抗が定着ベルト52に作用する方向を示す。
[Melting of Toner T in Fixing Nip 57]
Fig. 6 is a schematic diagram showing the state of toner T at the nip entrance. Fig. 6 also shows a schematic diagram of toner T formed on paper S when paper S passes through the entrance of fixing nip 57 (nip entrance 57A shown in Fig. 3, point A shown in Figs. 4 and 5). Arrow AR2 shown in Fig. 6 and Figs. 7 to 10 described below indicates the conveyance direction of paper S described with reference to Fig. 2. Arrow X indicates the direction in which the sliding friction resistance between fixing belt 52 and fixing pad 56 acts on fixing belt 52.

図5を併せて参照して、ニップ入口57Aでは、定着ベルト52からトナーTへの熱伝達量が小さく、トナーTの温度はトナーワックス融点Twmよりも低い。そのため、全てのトナーTが溶融しておらず、トナーTは粒子状の形状を保持している。ニップ入口57Aでは、加圧ローラー51の押圧により定着ベルト52に作用する荷重も低く、そのため用紙Sに対するトナーTの相対移動も発生していない。 Referring also to FIG. 5, at the nip entrance 57A, the amount of heat transferred from the fixing belt 52 to the toner T is small, and the temperature of the toner T is lower than the toner wax melting point Twm. Therefore, not all of the toner T is melted, and the toner T maintains its particulate shape. At the nip entrance 57A, the load acting on the fixing belt 52 due to the pressure of the pressure roller 51 is also low, and therefore no relative movement of the toner T occurs with respect to the paper S.

図7は、トナーワックス融点Twmに到達したときのトナーTの状態を示す模式図である。図7には、用紙Sが点Dの位置を通過するときの、用紙S上に形成されたトナーTが模式的に示されている。図7および後述する図8~10に示される下向きの白抜き矢印は、加圧ローラー51の押圧により定着ベルト52に作用する荷重を模式的に示すものである。 Figure 7 is a schematic diagram showing the state of toner T when it reaches the toner wax melting point Twm. Figure 7 also shows a schematic of toner T formed on paper S when paper S passes the position of point D. The downward white arrows shown in Figure 7 and Figures 8 to 10 described below show a schematic of the load acting on fixing belt 52 due to the pressure of pressure roller 51.

図7に示されるように、トナーTの温度がトナーワックス融点Twmに到達した時点で、定着ベルト52との界面側のトナーTは一部溶融しているが、加圧ローラー51の押圧の作用による荷重が低いため、トナーTが変形するには至っていない。トナーTの温度がトナーワックス融点Twmよりも高くなると、トナーTが変形し始める。トナーワックス融点Twmは、トナーTの形状の変化が起こり始める温度であるといえる。 As shown in FIG. 7, when the temperature of the toner T reaches the toner wax melting point Twm, the toner T at the interface with the fixing belt 52 is partially melted, but the load caused by the pressure of the pressure roller 51 is low, so the toner T does not deform. When the temperature of the toner T becomes higher than the toner wax melting point Twm, the toner T begins to deform. The toner wax melting point Twm can be said to be the temperature at which the shape of the toner T begins to change.

図8は、必要圧到達時間t1が経過したときのトナーTの状態を示す模式図である。図8には、用紙Sが点Bの位置を通過するときの、用紙S上に形成されたトナーTが模式的に示されている。 Figure 8 is a schematic diagram showing the state of the toner T when the required pressure reaching time t1 has elapsed. Figure 8 shows a schematic diagram of the toner T formed on the paper S when the paper S passes the position of point B.

図5を併せて参照して、トナーTの温度がトナーワックス融点Twmよりも高くなっていることで、トナーTは一部溶解している。図4を併せて参照して、ニップ面圧が凹凸追従必要圧Pよりも高くなっており、トナーTの変形に必要なニップ面圧が作用している。加圧ローラー51の押圧の作用による荷重を受けて、定着ベルト52との界面側の一部のトナーTが変形している。 Referring also to FIG. 5, the temperature of the toner T is higher than the toner wax melting point Twm, so the toner T is partially melted. Referring also to FIG. 4, the nip surface pressure is higher than the necessary pressure P for conforming to the irregularities, so the nip surface pressure required for the deformation of the toner T is acting. Due to the load caused by the pressing action of the pressure roller 51, a portion of the toner T on the interface side with the fixing belt 52 is deformed.

加圧ローラー51が定着ベルト52を介して定着パッド56を押圧する荷重が増大することで、定着ベルト52と定着パッド56との摺動抵抗が増大している。これにより、定着ベルト52からトナーTに矢印X方向の摩擦力が作用する。このとき、定着ベルト52との界面にある溶融したトナーTが変形することにより、用紙Sとの界面にあるトナーTの用紙Sに対する相対移動は発生しない。 The load with which the pressure roller 51 presses against the fixing pad 56 via the fixing belt 52 increases, increasing the sliding resistance between the fixing belt 52 and the fixing pad 56. This causes a frictional force to act on the toner T from the fixing belt 52 in the direction of the arrow X. At this time, the molten toner T at the interface with the fixing belt 52 deforms, so that the toner T at the interface with the paper S does not move relative to the paper S.

図9は、トナー樹脂軟化点Tmに到達したときのトナーTの状態を示す模式図である。図9には、用紙Sが点Eの位置を通過するときの、用紙S上に形成されたトナーTが模式的に示されている。 Figure 9 is a schematic diagram showing the state of toner T when it reaches the toner resin softening point Tm. Figure 9 also shows the toner T formed on paper S when paper S passes the position of point E.

トナーTの温度がトナー樹脂軟化点Tmに到達することで、図9に示されるように、定着ベルト52との界面にあるトナーTが溶融して一体化した層構造を形成している。図8を参照して説明した通り、定着ベルト52との界面にある溶融したトナーTの変形が矢印X方向の摩擦力を吸収することにより、用紙Sとの界面にあるトナーTの用紙Sに対する相対移動は発生しない。 When the temperature of the toner T reaches the toner resin softening point Tm, the toner T at the interface with the fixing belt 52 melts and forms an integrated layer structure, as shown in FIG. 9. As explained with reference to FIG. 8, the deformation of the molten toner T at the interface with the fixing belt 52 absorbs the frictional force in the direction of the arrow X, so that the toner T at the interface with the paper S does not move relative to the paper S.

図10は、必要圧保持時間t2が経過したときのトナーTの状態を示す模式図である。図9には、用紙Sが点Cの位置を通過するときの、用紙S上に形成されたトナーTが模式的に示されている。 Figure 10 is a schematic diagram showing the state of the toner T when the required pressure holding time t2 has elapsed. Figure 9 shows a schematic diagram of the toner T formed on the paper S when the paper S passes the position of point C.

図5を併せて参照して、用紙Sの表面の温度もトナー樹脂軟化点Tmに到達することで、トナーTの全体が溶融する。溶融したトナーTが、用紙Sの表面の凹凸形状に合わせて変形する。これにより、トナーTの像の用紙Sへの定着が完了する。 Referring also to FIG. 5, when the temperature of the surface of the paper S reaches the toner resin softening point Tm, the entire toner T melts. The melted toner T deforms to fit the uneven shape of the surface of the paper S. This completes the fixing of the toner T image to the paper S.

[作用および効果]
上述した説明と一部重複する記載もあるが、本実施形態の特徴的な構成および作用効果についてまとめて記載すると、以下の通りである。
[Action and Effects]
Although some of the description overlaps with the above description, the characteristic configuration and effects of this embodiment can be summarized as follows.

定着装置50は、図5に示されるように、ニップ入口57Aから、定着ニップ57を通過するトナーTの温度が、定着ベルト52と定着パッド56との摺動抵抗による用紙Sに対するトナーTの相対移動が発生しないために必要な温度に到達するまでの時間を、必要圧到達時間t1よりも短くするように、構成されている。より具体的には、トナーTの温度が、トナーTの形状の変化が起こり始める温度、つまりトナーワックス融点Twmに到達するまでの時間が、必要圧到達時間t1よりも短く設定されている。 5, the fixing device 50 is configured so that the time taken for the temperature of the toner T passing through the fixing nip 57 from the nip entrance 57A to reach a temperature required to prevent relative movement of the toner T with respect to the paper S due to the sliding resistance between the fixing belt 52 and the fixing pad 56 is shorter than the required pressure arrival time t1. More specifically, the time taken for the temperature of the toner T to reach the temperature at which the shape of the toner T begins to change, that is, the toner wax melting point Twm, is set to be shorter than the required pressure arrival time t1.

ニップ面圧が凹凸追従必要圧Pに到達するよりも前にトナーTの温度をトナーワックス融点Twmに到達させることで、図7,8に示されるように、用紙Sの表面の未定着のトナーTがせん断力により搬送方向の下流に相対移動する前に、ワックスを溶融させることができる。未定着のトナーTが本来の位置からずれることが抑制される結果、用紙Sの全体のトナーTの被覆率の低下が抑制され、画像濃度の低下を効率的に抑制できる。したがって、実施形態の定着装置50および画像形成装置100は、画像品質を向上することができる。 By making the temperature of the toner T reach the toner wax melting point Twm before the nip surface pressure reaches the unevenness-following pressure P, as shown in Figures 7 and 8, the wax can be melted before the unfixed toner T on the surface of the paper S moves relatively downstream in the transport direction due to shear force. As a result of preventing the unfixed toner T from shifting from its original position, the decrease in the coverage rate of the toner T on the entire paper S is prevented, and the decrease in image density can be efficiently prevented. Therefore, the fixing device 50 and image forming apparatus 100 of the embodiment can improve image quality.

図5に示されるように、定着装置50は、ニップ入口57Aから、定着ニップ57を通過するトナーTの温度が、トナーTが用紙Sに十分定着するために必要な温度、具体的にはトナー樹脂軟化点Tm、に到達するまでの時間を、必要圧到達時間t1よりも長くするように、構成されている。 As shown in FIG. 5, the fixing device 50 is configured so that the time it takes for the temperature of the toner T passing through the fixing nip 57 from the nip entrance 57A to reach the temperature required for the toner T to be sufficiently fixed to the paper S, specifically the toner resin softening point Tm, is longer than the required pressure reaching time t1.

ニップ面圧が凹凸追従必要圧Pに到達した後に、トナーTの温度をトナー樹脂軟化点Tmに到達させることで、図9,10に示されるように、トナーTの全体を溶融させることができる。用紙Sの表面の凹部に存在するトナーTにも十分な圧力と熱量とを付与してトナーTを確実に凹部に定着させることができるので、画像濃度の低下を抑制でき、画像品質を向上することができる。 After the nip surface pressure reaches the pressure P required to follow the unevenness, the temperature of the toner T is allowed to reach the toner resin softening point Tm, so that the entire toner T can be melted, as shown in Figures 9 and 10. Sufficient pressure and heat can be applied to the toner T present in the recesses on the surface of the paper S to ensure that the toner T is fixed to the recesses, thereby preventing a decrease in image density and improving image quality.

図4,5に示されるように、定着装置50は、トナーTの温度がトナー樹脂軟化点Tmに到達した時点でのニップ面圧を、凹凸追従必要圧Pよりも高く維持するように、構成されている。 As shown in Figures 4 and 5, the fixing device 50 is configured to maintain the nip surface pressure at the time when the temperature of the toner T reaches the toner resin softening point Tm higher than the required pressure P for following the unevenness.

トナーTの温度がトナー樹脂軟化点Tmに到達するまで、凹凸追従必要圧Pよりも高いニップ面圧が維持されるので、図9,10に示されるように、溶融したトナーTを用紙Sの表面の凹凸形状に合わせて変形させ、トナーTを確実に凹部に定着させることができる。 Until the temperature of the toner T reaches the toner resin softening point Tm, the nip surface pressure higher than the required pressure P for conforming to the irregularities is maintained, so that the molten toner T can be deformed to conform to the irregularities on the surface of the paper S, as shown in Figures 9 and 10, and the toner T can be reliably fixed to the recesses.

図3に示されるように、定着パッド56は、ニップ入口57Aから、トナーTの温度がトナー樹脂軟化点Tmに到達するまでの時間に相当する範囲において、平坦な形状の表面を有している。 As shown in FIG. 3, the fixing pad 56 has a flat surface in the range from the nip entrance 57A to the area corresponding to the time it takes for the temperature of the toner T to reach the toner resin softening point Tm.

トナーTが十分に溶融する前に定着ベルト52に接触する定着パッド56の形状を平坦にすることで、定着ベルト52と定着パッド56との摺動抵抗によるせん断力を抑制できる効果が好適に得られる。 By flattening the shape of the fixing pad 56 that comes into contact with the fixing belt 52 before the toner T is sufficiently melted, it is possible to effectively suppress the shear force caused by the sliding resistance between the fixing belt 52 and the fixing pad 56.

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

50 定着装置、51 加圧ローラー、52 定着ベルト、53 加熱ローラー、54 定着ヒーター、55 支持部材、56 定着パッド、57 定着ニップ、57A ニップ入口、57B ニップ出口、58 ベルトガイド部材、69 駆動モーター、71 第1面、72 第2面、73 凸部、74 第3面、80 接触面、81 支持面、91 上流端、95,96 仮想平面、98 下流端、100 画像形成装置。 Reference Signs List 50 Fixing device, 51 Pressure roller, 52 Fixing belt, 53 Heating roller, 54 Fixing heater, 55 Support member, 56 Fixing pad, 57 Fixing nip, 57A Nip inlet, 57B Nip outlet, 58 Belt guide member, 69 Drive motor, 71 First surface, 72 Second surface, 73 Convex portion, 74 Third surface, 80 Contact surface, 81 Support surface, 91 Upstream end, 95, 96 Virtual plane , 98 Downstream end, 100 Image forming apparatus.

Claims (4)

記録媒体上に形成されたトナーの像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、
前記定着ベルトに接触する第1加圧部材と、
前記定着ベルトを介して前記第1加圧部材を押圧し、前記定着ベルトとの間に定着ニップを形成する第2加圧部材とを備え、
前記トナーは、樹脂と、前記樹脂に分散された着色剤と、離型剤とを含み、前記離型剤はワックスを含み、
前記第1加圧部材は、前記定着ニップの入口から、前記定着ニップを通過する前記トナーの温度が前記トナーを構成する前記樹脂の軟化点温度に到達するまでの時間に相当する範囲において、平坦な形状の表面を有し、
前記定着ニップの入口から、前記定着ニップの面圧が、前記定着ベルトが変形して前記記録媒体の表面の凹部に接触するために必要な面圧である凹凸追従必要圧に到達するまでの時間を、第1の時間とし、前記定着ニップの入口から、前記定着ニップを通過する前記トナーの温度が、前記離型剤に含まれる前記ワックスの融点に到達するまでの時間を、前記第1の時間よりも短い第2の時間とするように構成された、定着装置。
A fixing device that fixes a toner image formed on a recording medium to the recording medium, comprising:
A fixing belt;
a heating member for heating the fixing belt;
a first pressure member that contacts the fixing belt;
a second pressure member that presses the first pressure member through the fixing belt to form a fixing nip between the fixing belt and the second pressure member,
the toner includes a resin, a colorant dispersed in the resin, and a release agent, the release agent including a wax;
the first pressure member has a flat surface in a range corresponding to a time from an entrance of the fixing nip until a temperature of the toner passing through the fixing nip reaches a softening point temperature of the resin constituting the toner,
a first time is a time from an entrance of the fixing nip until the surface pressure of the fixing nip reaches a required unevenness-following pressure, which is a surface pressure necessary for the fixing belt to deform and contact the recesses on the surface of the recording medium, and a second time is a time from the entrance of the fixing nip until the temperature of the toner passing through the fixing nip reaches a melting point of the wax contained in the release agent , the second time being shorter than the first time.
前記定着ニップの入口から、前記定着ニップを通過する前記トナーの温度が、前記軟化点温度に到達するまでの時間を、前記第1の時間よりも長い第3の時間とするように構成された、請求項1に記載の定着装置。 2. The fixing device according to claim 1, wherein a time taken for the temperature of the toner passing through the fixing nip from an entrance of the fixing nip to reach the softening point temperature is a third time longer than the first time. 前記定着ニップの入口から前記第3の時間が経過した時点での前記定着ニップの面圧を、前記凹凸追従必要圧よりも高く維持するように構成された、請求項2に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 2, configured to maintain the surface pressure of the fixing nip at the time when the third time has elapsed from the entrance of the fixing nip higher than the required pressure for following the unevenness. 記録媒体上にトナーの像を形成する画像形成部と、
前記トナーの像を前記記録媒体に定着させる、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の定着装置とを備える、画像形成装置。
an image forming unit that forms a toner image on a recording medium;
An image forming apparatus comprising: the fixing device according to claim 1 , which fixes the toner image onto the recording medium.
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