JP2001060048A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

定着装置及び画像形成装置

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JP2001060048A
JP2001060048A JP11235331A JP23533199A JP2001060048A JP 2001060048 A JP2001060048 A JP 2001060048A JP 11235331 A JP11235331 A JP 11235331A JP 23533199 A JP23533199 A JP 23533199A JP 2001060048 A JP2001060048 A JP 2001060048A
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JP
Japan
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toner
heat
pressure roller
fixing device
resistant film
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JP11235331A
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English (en)
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Toshihiko Ochiai
俊彦 落合
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】常に耐熱性フイルムにマイナスバイアスが印加
されている状況であると、加圧ローラ表面が非通紙時に
プラスに帯電する場合が生じ、トナーがマイナスに帯電
されているため、加圧ローラー側ヘトナーが付着しよう
とする静電吸着力が働き、加圧ローラをトナーで汚染
し、トナーが定着ニップ部を通過する紙に付着して醜い
画像となる。また、紙に含まれる成分、例えば炭酸カル
シウム(CaCO3)、カオリン、タルク等が静電吸着
して、加圧ローラを汚染する等の課題があった。 【解決手段】耐熱性フイルムにトナーと同極性のバイア
スを印加し、加圧ローラ芯金にはトナーと逆極性の電荷
が接地方向に流れるようにし、あるいはコロナ帯電器、
摩擦帯電ローラによって該加圧ローラ表面にはトナーと
同極性の電荷を帯電するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、静電的に形成さ
れたトナー像を担持する記録材(以下、紙とも称する)
を、耐熱性フイルムを加熱体に圧接させる加圧ローラで
該耐熱性フイルムとともに挟持搬送し、上記記録材及び
トナー像を加熱及び加圧して該トナー像を該記録材に定
着させる定着装置及び該定着装置を適用した画像形成装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、定着装置として熱ローラ方式のも
のが広く使用されている。このものは例えば、複写機、
レーザービームプリンター等において、記録材上に形成
された未定着トナー像を該記録材に定着させるために熱
ローラが熱源として使用されており、所定の定着温度に
維持された熱源からの熱で記録材上のトナー像を溶融固
着させ、記録材上に定着させている。
【0003】図8、図9は上記とは別の耐熱性フイルム
加熱方式の定着装置の例(像加熱装置)を示すもので、
耐熱性フイルムとして円筒状のエンドレス耐熱性フイル
ム102を用い、この耐熱性フイルムの周長の少なくと
も一部は常にテンションフリー(テンションが加わらな
い状態)とし、この耐熱性フイルムを加圧回転部材とし
ての加圧ローラ104の回転駆動力で回転するようにし
た装置である。
【0004】耐熱性フイルム102の特徴としては、伝
熱性を高めて熱容量を小さくし、クイックスタート性を
向上させるために、膜厚は100μm以下、好ましくは
10〜50μm程度の耐熱性のあるPTFE,PFA,
FEPの単層、あるいはポリイミド、ポリアミドイミ
ド、PEEK,PES,PPS等の外周表面にPTF
E,PFA,FEP等を混合コーティングした複合層耐
熱性フイルムを使用する。
【0005】103は加熱体101を断熱支持するホル
ダーであり、耐熱性フイルム内面のガイド部材と装置の
補強部材(以下、ステーと記す)を兼ねている。加熱体
101は図10(表面図),図11(裏面図)に示すよ
うに、横長の低熱容量の線状加熱体であり、アルミナ
(Al23)等のセラミック基板であるヒータ基板10
5上に、発熱抵抗体106として、例えばAg/Pd
(銀パラジウム)等の電気抵抗材料を厚み10〜30μ
m、幅0.8〜3mmにスクリーン印刷等により塗工・
焼成し、その上にオーバコート層107(保護層)とし
てガラスやフッ素樹脂などをコートしてある。
【0006】上記加熱体101は、ホルダー103の外
側下面に長手に沿って設けた溝103aに嵌め込んで接
着して固定支持させてある。この加熱体101には発熱
抵抗体112の導電パターン115・116、発熱抵抗
体112の給電電極パターン113・114、サーミス
タ等の温度検知素子124、この温度検出素子の導電パ
ターン122・123、加熱体裏面から貫通したスルー
ホール120・121を介して導電パターン122・1
23に通電する温度検出素子124の給電電極パターン
118・119が配置されている。
【0007】また、図10,11に示すように、加熱体
の給電パターン113・114には、ステーに加熱体を
固定支持するためのコネクタ131が装着され、コネク
タ131内の電気接点としての加熱バネ132により、
給電ワイヤ133を介して、発熱低抗体112は電源1
34とトライアック135等からなる給電回路と接続さ
れる。また、加熱体の給電電極パターン118・119
には、ステー103に加熱体101を固定支持するため
のコネクタ136が装着され、コネクタ内の電気的接点
としての加圧ばね137により、給電ワイヤ138を介
して、温度検知素子124は制御系のA/Dコンバータ
139と接続される。
【0008】加熱体の温度情報として、記録材Pの通紙
域内に設けられた温度検知素子124のサーミスタ電圧
がA/Dコンバータ139へ入力され、デジタルデータ
としてCPU140へ取り込まれる。
【0009】CPU140は、その入力デジタルデータ
を基に、加熱体温度を所定の一定温度に制御すべくトラ
イアック135を制御する。制御方法としては、発熱抵
抗体112の加圧電圧または電流をコントロールする
か、通電時間をコントロールする方法がとられている。
通電時間をコントロールする方法には、電源波形の半波
ごとに、通電するしないを制御するゼロクロス波数制
御、電源波形の半波毎に通電する位相角を制御する位相
制御などがある。
【0010】加熱体101は、発熱低抗体112に対す
る給電により該通電発熱抵抗体が長手全長にわたって発
熱することで速やかに昇温し、その昇温が温度検知素子
124で検知されて制御系にフィードバックされ、像加
熱時、この温度検知素子124の温度が所定の設定温度
に維持されるように発熱低抗体112への通電がコント
ロールされる。
【0011】102は加熱体101を含むステー103
に外嵌させた円筒状の耐熱性フイルムであり、加熱体1
01を含むステー103に対し周長に余裕をもってルー
ズに外嵌している。109は耐熱性フイルムの寄り移動
規制手段として、ステー103の左右両端部に配設した
耐熱性フイルム端部を受け止めるフランジ部材である。
【0012】104は加熱体101との間に耐熱性フイ
ルム102を挟んで圧接ニップ部(定着ニップ部)Nを
形成し、且っ耐熱性フイルム102を回転駆動させる加
圧回転体としての加圧ローラであり、金属軸104aと
シリコンゴム等の離型性の良い耐熱ゴム層104bより
なり、不図示の軸受け手段・付勢手段により所定の抑圧
力をもって耐熱性フイルム102を挟ませて加熱体10
1の表面に圧接させて配設してある。そして、不図示の
駆動手段から不図示の動力伝達系を介して回転駆動力が
伝達され、矢印の反時計方向に回転駆動される。
【0013】この加圧ローラ104の回転駆動による該
加圧ローラと耐熱性フイルム外面との摩擦力で該耐熱性
フイルム102に回転力が作用し(被記録材Pが圧接ニ
ップ部Nに導入された時は該被加熱材を介して耐熱性フ
イルム102に回転力が間接的に作用し)、この耐熱性
フイルム102が加熱体101の表面に圧接摺動しつつ
矢印の時計方向aに回転駆動される。耐熱性フイルム内
面ガイド部材を兼ねるステー103はこの耐熱性フイル
ム102の回転を容易にする。
【0014】このように複写機など本機のコピーボタン
の押下もしくはプリント命令信号に基づいて、あるいは
画像定着すべき未定着画像(トナー像)Tを支持した記
録材Pの先端が該装置の手前側に配設したセンサー(不
図示)に検知された時の信号に基づいて、加圧ローラ1
04の回転駆動が開始され、加熱体101の昇温が開始
される。
【0015】加圧ローラ110の回転による耐熱性フイ
ルム102の回転周速度が定常化し、加熱体101の温
度が所定に立ち上がった状態において、定着ニップ部N
の耐熱性フイルム102と加圧ローラ104との間に被
加熱材としての画像定着すべき記録材Pが導入されて、
耐熱性フイルム102と一緒に定着ニップ部Nを挟持搬
送されることにより、加熱体101の熱が耐熱性フイル
ム102を介して被記録材Pに付与され、未定着トナー
像Tが記録材P面に加熱定着されるものである。定着ニ
ップ部Nを通った記録材Pは耐熱性フイルム102の面
から分離されて搬送される。
【0016】上記耐熱性フイルム102の構成は、ポリ
イミド耐熱性フイルムに導電プライマー層さらにその上
にPTFEとPFAもしくはFEPの混合物からなるフ
ッ素樹脂がコーティングされており、このPTFEに対
するPFAもしくはFEPの混合割合は50重量%以上
のものをコーティングした総厚60μmの複合層耐熱性
フイルムを用いている。そして、上記耐熱性フイルム1
02の端部に露出させた導電プライマー102aには、
画像向上のために電源110から接触電極111、加圧
ローラ104の金属軸104a、板バネ接点112から
導電ゴム104bを通して−600Vのバイアスが印加
されるように構成されている。
【0017】なお、上記記録材Pに対する像形成技術
は、一般的な電子写真技術に基づく技術であり、感光ド
ラム表面が例えば、−600Vに帯電され、この帯電面
にレーザー照射による画像露光を施して静電潜像を形成
し、この静電潜像をマイナスに帯電されたトナーで現像
して可視像とした後、この可視像を感光ドラムから記録
材Pに転写し、この記録材Pを前記した図8の定着装置
に導入するものである。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例において、
常に耐熱性フイルムにマイナスバイアスが印加されてい
る状況であると、図12に示されるように通紙が断続的
に行われると、加圧ローラ表面が非通紙時にプラスに帯
電する場合が生じてくる。従来の測定例では+500V
〜+1KVに帯電される。従来例に記したようにトナー
がマイナスに帯電されているため、加圧ローラー側ヘト
ナーが付着しようとする静電吸着力が働き、加圧ローラ
をトナーで汚染し、トナーが定着ニップ部を通過する紙
に付着して醜い画像となることがあった。また、紙に含
まれる成分、例えば炭酸カルシウム(CaCO3)、カ
オリン、タルク等が静電吸着で、加圧ローラを汚染する
等の課題があった。
【0019】この発明は、上記の様な課題を解消するた
めになされたもので、加圧ローラ表面をトナーで汚す事
のない定着装置、この定着装置を適用して鮮明画像を形
成できる画像形成装置を得ることを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】この発明は、次のような
構成を有することを特徴とする定着装置及び画像形成装
置である。
【0021】(1)静電的に形成されたトナー像を担持
する記録材を、耐熱性フイルムを加熱体に圧接させる加
圧ローラで該耐熱性フイルムとともに挟持搬送し、上記
記録材及びトナー像を加熱及び加圧して該トナー像を該
記録材に定着させる定着装置において、前記耐熱性フイ
ルムにトナーと同極性のバイアスを印加し、前記加圧ロ
ーラ芯金にはトナーと逆極性の電荷が接地方向に流れる
ようにして該加圧ローラ表面にトナーと同極性の電荷を
帯電させることを特徴とする定着装置。
【0022】(2)(1)記載の加圧ローラ芯金に、ト
ナーと逆極性の電荷が接地方向の流れるように、前記加
圧ローラ芯金と接地間にダイオードを設けたことを特徴
とする定着装置。
【0023】(3)静電的に形成されたトナー像を担持
する記録材を、耐熱性フイルムを加熱体に圧接させる加
圧ローラで該耐熱性フイルムとともに挟持搬送し、上記
記録材及びトナー像を加熱及び加圧して該トナー像を該
記録材に定着させる定着装置において、前記耐熱性フイ
ルムにトナーと同極性のバイアスを印加し、前記加圧ロ
ーラ表面にトナーと同極性の電荷を供給する電荷供給手
段を設けたことを特徴とする定着装置。
【0024】(4)(3)記載のトナーと同極性の電荷
を供給する電荷供給手段は、コロナ帯電器、ローラ帯電
器であることを特徴とする定着装置。
【0025】(5)(3)記載のトナーと同極性の電荷
を供給する電荷供給手段は、加圧ローラと摺擦帯電して
トナーと逆極性に帯電し、前記加圧ローラをトナーと同
極性に帯電することを特徴とする定着装置。
【0026】(6)記録材に未定着トナー画像を形成担
持させる作像手段と、前記記録材に形成担持させた未定
着トナー画像を該記録材に加熱定着させる定着手段とを
有する画像形成装置において、前記定着手段として
(1)〜(5)のうちのいずれか1記載の定着装置を備
えたことを特徴とする画像形成装置。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
添付図面について説明する。
【0028】実施の形態1.図1は後述する本発明の定
着装置5を適用した画像形成装置を示す概略構成図であ
り、Mは筐体、2は像把持体としての感光ドラムであ
り、この感光ドラム2は矢印の時計方向に所定の周速度
(プロセススピード)をもって回転駆動される。そし
て、感光ドラム2は、その回転過程で帯電ローラ6によ
り所定の極性、電位に一様に一次帯電され、その帯電面
にレーザー走査露光装置(レーザービームスキャナ)L
により出力される、目的の画像情報の時系列電気デジタ
ル画素信号に対応して変調されたレーザー光Lによる走
査露光を受け、ドラム周面に目的の画像情報に対応した
静電潜像が形成される。
【0029】その静電潜像は、現像装置通過時に、現像
スリーブ4上のマイナスに帯電されたトナーが静電潜像
に応じて感光ドラム2(本体接地されている)上へ飛翔
付着する。この飛翔付着する力は、接地された感光ドラ
ム2と−300Vに印加された現像スリーブ4間との電
位差と静電吸着力による。この感光ドラム2上の表面電
位は−600〜−150Vの範囲で帯電しており、トナ
ーが付着してないところは−600V、トナーの付着量
が多いほど−150Vに近づく。トナーが紙に転写する
のに適正なバイアスは+2000〜+3000Vであ
る。
【0030】一方、給紙ローラ7により給紙カセット8
内の記録材Pが一枚づつ送られ、搬送ローラ1により搬
送され、シートパス9を通って所定のタイミングで転写
ニップ部へ導入される。この転写ニップ部では、転写ロ
ーラ6により記録材Pの背面からトナーと逆極性の電界
が加えられて、感光ドラム2側のトナー画像が記録材P
の面に転写されている。
【0031】トナー画像の転写を受けて転写ニップ部を
通過した記録材Pは、感光ドラム2面から分離されて搬
送ガイド16に導かれて、例えば180℃〜210℃に
温調されたこの発明の定着装置5に入り、定着ニップ部
Nを通ることでトナー画像が加熱定着を受け、シートパ
ス17を通って装置外へと排出される。記録材Pに対す
るトナー画像転写後の感光ドラム2面は、クリーニング
装置18により清掃されて繰り返して作像に供される。
【0032】図2は上記の画像形成装置に適用する本実
施例の定着装置の斜視図を示すもので、静電的に耐熱性
フイルム12の表面へのトナー付着防止、及び画質向上
のために、耐熱性フイルム12の端部に露出させた導電
プライマー12aには、電源11から接触電極21、導
電ゴムローラ22の金属軸22a、導電ゴム層22bを
通して−600V〜−1000Vのバイアスが印加され
るように構成されている。19は加熱体20を断熱支持
するホルダーであり、耐熱性フイルム内面のガイド部材
と装置の補強部材(ステー)を兼ねている。
【0033】加圧ローラ13はシリコーンゴムからな
り、表面がPTFE,PFA,FEP等のフッ素系樹脂
で形成されている。この表面の電気抵抗値は5×1011
Ωcmである。図示のように、金属軸13aには接触電
極23を介してダイオード14が接続されており、プラ
スの電荷が接地側へ流れ、マイナス電荷が加圧ローラ表
面に蓄積される。
【0034】図3は加圧ローラ13の表面電位を示し、
通紙中はマイナスの電位が大きく、通紙前後または紙間
でも加圧ローラ表面はマイナスに維持されている。前記
図8に示した構成の従来の定着装置で測定された加圧ロ
ーラ表面電位は、図12に示したように、紙間で+50
0V〜+1000Vを示す電位が測定された。先にも述
べたようにトナーはマイナスに帯電しており、加圧ロー
ラ13がプラスに帯電した場合は、この静電気力で耐熱
性フイルム側に付着しているマイナストナーが加圧ロー
ラ13に付着し汚染する。このトナーが多量に付着する
と、紙Pへも付着するようになり醜い画像となる。
【0035】しかるに、この実施の形態1の構成では、
耐熱性フイルムにトナーと同極性のバイアスを印加し、
加圧ローラ表面にトナーと同極性の電荷を帯電させるこ
とができ、加圧ローラ13がプラスに帯電することを防
止し、トナー付着による汚れがなく、常に鮮明な画像が
得られるようになる。
【0036】実施の形態2.図4は本発明の他の実施例
を示す定着装置の斜視図、図5はその端面図を示すもの
で、加圧ローラ表面25に対してマイナスのコロナを放
射するように構成したものである。コルナを放射するコ
ロナ帯電器21とローラ表面25との距離は10mmで
ある。そして、このコロナ帯電器21に供給される電源
電圧は、符号24で示す直流DC成分−300Vに符号
23で示す交流AC成分Vpp10KV、周波数1KH
zを重畳した電圧である。
【0037】また、画質向上のために、耐熱性フイルム
12の端部に露出させた導電プライマー12aには、電
源26から接触電極27、加圧ローラ25の金属軸25
a、板バネ接点28から導電ゴム25bを通して−60
0Vのバイアスが印加されるように構成されている。1
9は加熱体20を断熱支持するホルダーであり、耐熱性
フイルム内面のガイド部材と装置の補強部材(ステー)
を兼ねている。
【0038】この構成をとることで、耐熱性フイルムに
トナーと同極性のバイアスを印加し、加圧ローラ表面に
トナーと同極性の電荷を帯電させることができ、同極性
(マイナス極性)のトナーを加圧ローラに付着させるこ
とがなく、実施の形態1と同様、常に安定な鮮明画像が
得られる。
【0039】実施の形態3.図6は本発明の他の実施例
を示す定着装置の斜視図、図7はその端面図を示すもの
で、加圧ローラ32はシリコーンゴムからなり、表面が
PTFE,PFA,FEP等のフッ素系樹脂で形成され
ている。また加圧ローラ32に表面がナイロンで構成さ
れたローラ31が当接され、互いに摺擦されている。ナ
イロン樹脂はフッ素樹脂に対してプラスに帯電し、加圧
ローラ32はマイナスに帯電する。
【0040】また、画質向上のために、耐熱性フイルム
12の端部に露出させた導電プライマー12aには、電
源36から接触電極37、加圧ローラ32の金属軸32
a、板バネ接点38から導電ゴム32bを通して−60
0Vのバイアスが印加されるように構成されている。1
9は加熱体20を断熱支持するホルダーであり、耐熱性
フイルム内面のガイド部材と装置の補強部材(ステー)
を兼ねている。
【0041】この構成により、耐熱性フイルムにトナー
と同極性のバイアスを印加し、加圧ローラ表面は常時マ
イナス極性(トナーと同極性)に帯電することができ、
上記の各実施の形態と同様、加圧ローラにトナー付着が
生じることがなく、画像汚れのない鮮明な画像が得られ
る。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、静電的に形成されたトナー像を担持する記録材を、
耐熱性フイルムを加熱体に圧接させる加圧ローラで該耐
熱性フイルムとともに挟持搬送し、上記記録材及びトナ
ー像を加熱及び加圧して該トナー像を該記録材に定着さ
せる定着装置において、前記耐熱性フイルムにトナーと
同極性のバイアスを印加し、前記加圧ローラ表面にはト
ナーと同極性の電荷を帯電させるように構成したので、
加圧ローラ表面をトナーで汚すことない定着装置を得る
ことができる効果がある。
【0043】また、この定着装置を適用することによ
り、トナーによる汚れを生じることがなく、常時鮮明な
画像を形成できる画像形成装置を得ることができるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置を示す概略図である。
【図2】本実施例1の定着装置を示す斜視図である。
【図3】加圧ローラの表面電位の説明図である。
【図4】本発明の実施例2の定着装置を示す斜視図であ
る。
【図5】本実施例2の定着装置の側面図である。
【図6】本発明の実施例3の定着装置を示す斜視図であ
る。
【図7】本実施例3の定着装置の側面説明図である。
【図8】耐熱性フイルム加熱方式の定着装置を示す斜視
図である。
【図9】耐熱性フイルム加熱方式の定着装置を示す斜視
図である。
【図10】加熱体の正面図である。
【図11】加熱体の裏面図である。
【図12】図8の定着装置における加圧ローラの表面電
位の説明図である。
【符号の説明】
1 搬送ローラ、2 感光ドラム、3 転写ローラ、1
2耐熱性フイルム、13 加圧ローラ、14 ダイオー
ド、21 コロナ帯電器、31 摩擦帯電ローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H003 AA12 BB04 BB13 CC01 CC04 CC05 2H033 AA08 AA30 BA11 BA13 BE03 CA26 3J103 AA02 AA51 FA01 FA07 FA30 GA02 GA33 GA52 GA57 GA58 GA74 3K058 AA34 AA41 BA18 CA46 CA61 CD02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】静電的に形成されたトナー像を担持する記
    録材を、耐熱性フイルムを加熱体に圧接させる加圧ロー
    ラで該耐熱性フイルムとともに挟持搬送し、上記記録材
    及びトナー像を加熱及び加圧して該トナー像を該記録材
    に定着させる定着装置において、前記耐熱性フイルムに
    トナーと同極性のバイアスを印加し、前記加圧ローラ芯
    金にはトナーと逆極性の電荷が接地方向に流れるように
    して該加圧ローラ表面にトナーと同極性の電荷を帯電さ
    せることを特徴とする定着装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の加圧ローラ芯金に、トナー
    と逆極性の電荷が接地方向の流れるように、前記加圧ロ
    ーラ芯金と接地間にダイオードを設けたことを特徴とす
    る定着装置。
  3. 【請求項3】静電的に形成されたトナー像を担持する記
    録材を、耐熱性フイルムを加熱体に圧接させる加圧ロー
    ラで該耐熱性フイルムとともに挟持搬送し、上記記録材
    及びトナー像を加熱及び加圧して該トナー像を該記録材
    に定着させる定着装置において、前記耐熱性フイルムに
    トナーと同極性のバイアスを印加し、前記加圧ローラ表
    面にトナーと同極性の電荷を供給する電荷供給手段を設
    けたことを特徴とする定着装置。
  4. 【請求項4】請求項3記載のトナーと同極性の電荷を供
    給する電荷供給手段は、コロナ帯電器、ローラ帯電器で
    あることを特徴とする定着装置。
  5. 【請求項5】請求項3記載のトナーと同極性の電荷を供
    給する電荷供給手段は、加圧ローラと摺擦帯電してトナ
    ーと逆極性に帯電し、前記加圧ローラをトナーと同極性
    に帯電することを特徴とする定着装置。
  6. 【請求項6】 記録材に未定着トナー画像を形成担持さ
    せる作像手段と、前記記録材に形成担持させた未定着ト
    ナー画像を該記録材に加熱定着させる定着手段とを有す
    る画像形成装置において、前記定着手段として請求項1
    〜請求項5のうちのいずれか1記載の定着装置を備えた
    ことを特徴とする画像形成装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008262042A (ja) * 2007-04-12 2008-10-30 Canon Inc 画像形成装置
JP2010117565A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Canon Inc 像加熱装置及び加圧回転体
JP2011133742A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Canon Finetech Inc 定着装置及び画像形成装置

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