JP2001075417A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2001075417A
JP2001075417A JP25141899A JP25141899A JP2001075417A JP 2001075417 A JP2001075417 A JP 2001075417A JP 25141899 A JP25141899 A JP 25141899A JP 25141899 A JP25141899 A JP 25141899A JP 2001075417 A JP2001075417 A JP 2001075417A
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Hiroyuki Sakakibara
啓之 榊原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】記録材の含水分量が多い状態では、転写部で記
録材の裏面に供給される転写電荷が記録材沿面を伝播し
てリークし易すく、紙上に感光ドラム上のネガトナーを
転写する力が働かず、転写効率は低下するという課題が
あった。 【解決手段】感光体上に形成されたトナー像を静電力に
よって記録材に転写する電圧印加の転写装置と、耐熱性
フィルム、加圧ローラの少なくとも一方に電圧を印加す
る電圧印加手段を有する画像形成装置において、転写印
加電圧値によって、耐熱性フィルム及び加圧ローラの少
なくとも一方に印加する電圧値を決定するものである。

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、電子写真装置、
静電記録装置等の複写機、プリンタのような画像形成装
置、特に感光体上静電的トナー像を形成する作像手段
と、前記感光体上に形成されたトナー像を静電力によっ
て記録材に転写する電圧印加の転写装置と、少なくとも
一方に加熱体を内包し、互いに圧接回転する定着ローラ
及び加圧ローラで記録材を挟待搬送し、この記録材上の
トナー像を加熱及び加圧して該記録材に固着させる定着
装置と、前記いずれか一方のローラに電圧を印加する電
圧印加手段を有する画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は画像形成装置を示す構成図であ
り、潜像担持体としての感光ドラム1は、矢印A方向に
回転し、感光ドラム1を帯電処理するための帯電装置2
によって一様に帯電され、感光ドラム1に静電潜像を書
き込む露光手段であるレーザー光3により、その表面に
静電潜像が形成される。この静電潜像を感光ドラム1に
対して近接配置され、プロセスカートリッジとして、画
像形成装置に対し着脱可能である現像装置4に付随して
いる現像スリーブ5によって負帯電極性トナー6で現像
し、トナー像として可視化する。なお、上記レーザー光
3、現像装置4、転写ローラ7で作像手段を構成してい
る。
【0003】可視化された感光ドラム1上のトナー像
は、転写ローラ7によって記録媒体である紙8に転写さ
れ、トナー像を転写された紙8は定着装置9により定着
処理され、装置外に排紙されてプリント動作が終了す
る。転写されずに感光ドラム1上に残存した転写残トナ
ーはクリーニングブレード10によりかきとられ廃トナ
ー容器11に収納され、クリーニングされた感光ドラム
1は上述作用を繰り返し画像形成を行う。
【0004】この構成の画像形成装置においては、高温
高湿環境下など記録材の含水分量が多い場合、定着ニッ
プ部での水蒸気量が増え、横線画像での水蒸気の圧力に
よるトナー飛散現象(以後、尾引きと呼ぶ)が発生して
いた。
【0005】この問題を解決すべく、従来は以下のよう
な定着装置を具備した画像形成装置が提案されている。
すなわち、定着フィルムにトナーの帯電極性と同極性の
バイアスを印加し、記録材に接する接地電極を設ける、
或いは排紙ガイドにバイアスを印加して定着フィルム又
は定着ローラをアースするものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高温高
湿環境下など記録材の含水分量が多い状態では、転写部
で記録材の裏面に供給される転写電荷が記録材沿面を伝
播してリークし易すい。搬送ローラ及び転写ローラ等に
よって送られた記録材が定着ニップ部に到達する以前
は、記録材裏面の転写バイアス電荷の漏洩は空気中への
放電分しかなく極微量である。
【0007】しかし、定着ニップ部へ挟待搬送された場
合や接地電極に記録材が接触した場合、記録材を介する
電流経路が形成され、転写バイアスは、定着装置ヘバイ
アスを印加する電源回路やアースヘと漏洩する。通常は
記録材の抵抗値が高く、上記漏洩電流は僅かであるが、
高温高湿環境下においては記録材の抵抗が下がる為、漏
洩電流量が増加する。
【0008】図9はこの状態(定着フィルムに負極性バ
イアスを印加する構成で記録材が定着ニップまで搬送さ
れた状態)の等価回路図であり、R1は定着装置9と転
写部位T間における紙8の抵抗、R2は転写ローラ7の
抵抗、E1は定着フィルムに供給する電源、E2は転写
ローラ7に供給する電源である。電源E2からの電流I
tfは転写ローラ7の抵抗R2と紙8の抵抗R1を通し
て電源E1に流れる。転写ローラ7の抵抗R2に比べで
紙8の抵抗R1が充分小さい時、紙8の裏面電位Vpは
負極性になる場合がある。
【0009】そして、電源E1の絶対値が大きい程、前
記表面電位Vpは負極性側にシフトする。ここでは一例
として感光ドラム上の暗部(Vd部)を−600V、明
部(V1部)を−150Vに設計されている画像形成装
置について説明する。転写部位Tでの紙8の裏面電位V
pが負極性になり、感光ドラム1上の可視像部、つま
り、明部V1より小さく(例えばVp:−200V,V
l:−150V)なると、紙8上に感光ドラム1上のネ
ガトナーを転写する力が働かず、転写効率は低下すると
いう課題があった。
【0010】従って、本発明は、このような課題を解消
するためになされたもので、定着フィルム又は定着ロー
ラにトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加し、記
録材に接する接地電極を設ける。又は排紙ガイドにバイ
アスを印加して定着フィルム又は定着ローラをアースす
る構成を具備し、転写効率を低下させず良好な画像を得
る事のできるた画像形成装置を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は次の構成を有す
ることを特徴とする画像形成装置である。
【0012】(1)感光体上に静電的トナー像を形成す
る作像手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を静
電力によって記録材に転写する電圧印加の転写装置と、
耐熱性フィルムを加熱体に圧接するよう配置された加圧
ローラで該耐熱性フイルムとの間に記録材を挟持搬送
し、この記録材上のトナー像を加熱及び加圧して該記録
材に固着させる定着装置と、前記耐熱性フィルム及び前
記加圧ローラの少なくとも一方に電圧を印加する電圧印
加手段とを有する画像形成装置において、前記転写装置
の印加電圧値によって、前記耐熱性フィルム及び前記加
圧ローラの少なくとも一方に印加する電圧値を決定する
事を特徴とする画像形成装置。
【0013】(2)感光体上静電的トナー像を形成する
作像手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を静電
力によって記録材に転写する電圧印加の転写装置と、少
なくとも一方に加熱体を内包し、互いに圧接回転する定
着ローラ及び加圧ローラで記録材を挟待搬送し、この記
録材上のトナー像を加熱及び加圧して該記録材に固着さ
せる定着装置と、前記いずれか一方のローラに電圧を印
加する電圧印加手段を有する画像形成装置において、前
記転写装置の印加電圧値によって、前記いずれか一方の
ローラに印加する電圧値を決定する事を特徴とする画像
形成装置。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例1を添付図
面に基づいて説明する。
【0015】図1は、本実施例の画像形成装置(600
dpi,プロセススピード34mm/sec)の全体構
成は前記図8に示す従来の構成と同じであるから説明を
省略する。
【0016】図1は本実施例にかかる定着装置(定着手
段)及び転写装置(転写手段)の関係を示す図であり、
定着装置9は薄肉の耐熱性フィルム93と、このフィル
ムの一面と接するように固定支持して配置されたヒータ
92と、フイルムの他面側にヒータ92に対向して配置
され、ヒータ92に対してフィルム93を介して画像定
着すべき紙8を密着させる加圧部材94とからなってい
る。加圧部材94はフィルム93の駆動ローラも兼ねる
加圧ローラであり、アルミ鋳鉄等で形成される芯金94
aをシリコンゴムなど耐熱性がある絶縁の弾性体94b
で覆っている。この加圧ローラ94の表層はトナー6と
の離型性があるフッ素樹脂等がコートされている。
【0017】91はヒーター92を断熱支持するととも
に、フィルム93をガイドするヒーター支持体、92は
良熱伝導性基板92aと、通電により発熱する抵抗層9
2bより成る。又、ヒーター92の発熱する抵抗層92
bと良熱伝導性基板92aの一部は、不図示の付勢手段
により、ヒーター支持体91の両端部からフィルム93
を介して加圧ローラ94に圧接されている。
【0018】ヒーター92の温度制御は温度検知素子9
5の検知温度が一定となるように、不図示の温調回路に
よって発熱体92bへの通電を制御する。耐熱性フィル
ム93は3層構造になっており、内層はべ一ス層であ
り、定着フィルム93のねじれ強度、平滑性などの機械
的特性を担う層であり、ポリイミド等の樹脂で出来てい
る。中間層は導電プライマ層であり、カーボンブラック
などの導電性粒子が分散された導電層であり、外層とベ
一ス層の接合を行う接着剤の役目も担っている。最外層
はトップ層であり、様々な画像不良を引起こさぬよう最
適な抵抗値と膜厚に設計されている。この耐熱性フイル
ム93には電圧印加手段としての電源E1から負極性の
定着バイアスが印加されている。
【0019】12は導電排紙ローラであり、紙8が定着
装置9と導電排紙ローラ12によって同時に搬送されて
いる場合に、導電排紙ローラ12から紙8を介して定着
フィルム93へと流れる電流パスが形成される。従来は
定着フィルムヘ常に−600V印加しており、この時の
定着フィルム93の表面電位は−600V程度になり、
ネガトナー6の紙8への拘束力を増加させていた。
【0020】7は本実施例の転写ローラであり、EPD
Mに導電性粒子を分散させて発泡させたスポンジ転写ロ
ーラ7を感光ドラム1に対して加圧当接している。転写
ローラ7の抵抗値特性は印加電圧値によって異なるが、
ほぼ108〜109Ωにて構成される。正極性の転写バイ
アスは電源E2から転写ローラ7の芯金7aに印加さ
れ、その出力値は転写ローラ7の抵抗値によって適宜決
定される。
【0021】具体的な制御方式は、転写部位に紙8が存
在しない非通紙時においては定電流制御を行ない、この
ときの電圧をホールドして、通紙時にはこの電圧で定電
圧制御を行なうようにした制御方式(Active T
ransfer Voltage Control、特
願平1−85189号等、以下、ATVC制御方式とい
う)である。
【0022】前記制御方式は、転写ローラ抵抗値のバラ
ツキ(公差,耐久変動,環境変動)を考慮し常に適正な
電圧を印加することが可能となる。
【0023】本実施例における転写高圧制御は定電流制
御値を2μAとし、その時の印加電圧値をVo、実際の
プリント時の印加電圧値をVtとすると、以下に示す制
御式に基づき転写高圧を出力する。
【0024】 Vt=1.0+1.5×Vo(KV)(Vo≦1) Vt=2.0+0.5×Vo(KV)(1<Vo≦4) 転写ローラ7の抵抗値が低い場合(Voが低い場合)に
転写出力値が高いと、小サイズ紙を通紙した際、紙無し
部において感光ドラム1がメモリとして残存してしま
い、画像不良が発生してしまう為、印加電圧値Voの値
によって制御式を変更する。
【0025】まず、初期検討として、抵抗値の異なる転
写ローラ7を用いて、つまり転写出力値を変化させてプ
リントを行い、その時の画像を目視評価した。評価は高
温高湿環境(32℃/80%以下、H/H環境と称す)
に充分放置した紙、Xerox井4024紙(75g
紙)を用い、べた黒画像を出力した。
【0026】なお、この時の定着フィルム印加電圧Vf
は−600V固定とする。転写出力値Vtが3KV以上
の領域では、紙先端が定着装置ニップ部に進入した時点
から導電排紙ローラ12に紙先端が進入するまでの区間
において、図2に示すように転写効率が下がった事によ
る転写抜け画像が発生した。
【0027】これは転写ローラ7に流れる電流が、吸湿
して低抵抗化した紙8を介して定着フィルム93に流れ
た事に起因し、転写ローラ7の抵抗値が高い程、転写ロ
ーラ7への電圧降下が大きく、転写材の紙裏の電位が負
極性側にシフトした為である。
【0028】導電排紙ローラ12に紙先端が進入してか
らは転写抜け画像の発生が抑制されたのは以下に述べる
理由による。
【0029】導電排紙ローラ12に紙先端が進入する
と、紙8を介して導電排紙ローラ12から定着フィルム
93へと電流が流れる回路が構成される。転写ローラニ
ップ部〜定着ニップ部の距離に比較して、定着ニップ部
〜導電排紙ローラまでの距離は短く、それぞれの区間に
おける紙8の抵抗値を比べた場合、後者の方が低くな
る。
【0030】すると、紙8を介して転写ローラ7から定
着フィルム93には電流がほとんど流れず、転写ローラ
7に流れる電流は紙8を介して感光ドラム1からアース
ヘと流れるようになり、紙裏の電位は負極性側にシフト
しないからである。
【0031】次に、転写出力値3KV以上の転写抜け画
像が発生した領域において、定着フィルム印加電圧値V
fを変化させて転写抜け画像の確認をした所、定着フィ
ルム印加電圧値Vfを減少させる事によって転写抜け画
像は良化する事が確認された。これは定着フィルム印加
電圧値Vfを減少させる事によって、紙裏の電位が正極
性側にシフトした為である。
【0032】そこで、転写出力値Vt及び定着フィルム
印加電圧値Vfと転写抜け画像の発生の有無について検
討した結果を図3に示す。
【0033】従来は定着フィルム印加電圧値Vfを転写
出力電圧値Vtによらず−600V固定で出力していた
為、図4に示すように、転写出力値Vtが3KVを超え
て制御を行っている時は転写抜け画像が発生していた。
【0034】又、定着フィルム93に印加する電圧をプ
ラス側にシフトさせる事によって、転写抜け画像の発生
を抑制出来る事は確認出来たが、定着フィルム93に負
極性の電圧を印加する本来の目的は尾引き画像の発生防
止である。従って、定着フィルム印加電圧値Vfと尾引
き画像の発生の関係について次に検討を行った。条件は
H/H環境にて充分放置した紙、Xerox井4024
紙(75g紙)を用い、4dot27spaceの横線
をプリントして尾引き画像を目視評価した。
【0035】上記検討結果は図5にて求まる、尾引き現
象の「良い」領域と「やや悪い」領域の境界線を、転写
抜け発生領域を求めた前記検討結果グラフ図3と比較す
ると、従来のように定着フィルム印加電圧値Vfを固定
せず、転写出力値Vtに応じて適宜Vfを切替える事で
尾引きと転写抜げが発生しないよう制御する事が可能と
なる。
【0036】本実施例では図6の黒太線にあるように、
定着フィルム印加電圧値Vfを転写出力値Vtに応じて
以下のように制御する。
【0037】 Vf=0.175×Vt−0.925(KV) なお、定着フィルム印加電圧値Vfの印加のタイミング
は、前回転中の前記ATVC制御により、転写出力値V
t決定後、同じく前回転中に前記Vfを印加する。
【0038】本実施例の効果を確認すべくH/H環境で
充分に吸湿したXerox井4024紙(75g紙)を
用い、べた黒画像及び4dot27spaceの横線画
像をそれぞれ連続100枚プリントした所、転写抜け、
尾引きの無い良好な画像が得られた。
【0039】本実施例の様に、転写電圧値に応じて定着
フィルム印加電圧値を変更する事によって、紙種によら
ず、転写抜け、尾引きの無い良好な画像を得る事が可能
である。
【0040】[実施例2]以下に実施例2を添付図面に
基づいて説明する。
【0041】図7は、本実施例2の画像形成装置(60
0dpi,プロセススピード34mm/sec)の全体
構成は、前記図1に示す実施例1と同様、従来の構成と
同じであるから説明を省略する。
【0042】図7は本実施例2にかかる定着装置(定着
手段)及び転写装置(転写手段)の関係を示す図であ
り、定着装置9の定着ローラ96は、アルミニウム・鉄
等の中空芯金の外周面をPTFE,PFA、あるいはシ
リコーンゴム等の離型性のよい材料で被覆したもので、
内空にはハロゲンランプ等のヒータ97が入れられてお
り、このヒータにより定着ローラ96の加熱がなされ
る。下側の加圧ローラ94は、鉄や、ステンレスなどの
芯金の外周をシリコーンゴム等の離型性を有する弾性体
で被覆したものである。加圧ローラ94の表層はトナー
6との離型性があるフッ素樹脂等がコ一トされている。
上記定着ローラ96と加圧ローラ94は図示しないばね
等の付勢手段により互いに所定の加圧力で接触させてあ
る。この定着ローラ96には電圧印加手段としての電源
E1から負極性の定着バイアスが印加されている。
【0043】98は定着ローラ96の面に接触させたサ
ーミスタ等の感温素子であり、定着ローラ96の表面温
度を検知する。この感温索子98の検出温度に応じて不
図示の温調回路によりヒータ97への通電が制御され、
定着ローラ96の表面温度が所定に設定した熱定着温度
に自動管理される。12は導電排紙ローラであり、紙8
が定着装置9と導電排紙ローラ12により同時に搬送さ
れている場合に、導電排紙ローラ12から紙8を介して
定着ローラ96へと流れる電流パスが形成される。
【0044】7は本実施例の転写ローラであり、EPD
Mに導電性粒子を分散させて発泡させたスポンジ転写ロ
ーラ7を感光ドラム1に対して加圧当接している。転写
ローラ7の抵抗値特性は印加電圧値によって異なるが、
ほぼ108〜109Ωにて構成される。正極性の転写バイ
アスは電源E2から転写ローラ7の芯金7aに印加さ
れ、その出力値は転写ローラ7の抵抗値によって適宜決
定される。
【0045】具体的な制御方式は、転写部位に紙8が存
在しない非通紙時においては定電流制御を行ない、この
ときの電圧をホールドして、通紙時にはこの電圧で定電
圧制御を行なうようにした制御方式(Active T
ransfer Voltage Control、特
願平1−85189号等、以下、ATVC制御方式とい
う)である。
【0046】本実施例における転写高圧制御は定電流制
御値を2μAとし、その時の印加電圧値をVo、実際の
プリント時の印加電圧値をVtとすると、以下に示す制
御式に基づき転写高圧を出力する。
【0047】 Vt=1.0+1.5×Vo(KV)(Vo≦1) Vt=2.0+0.5×Vo(KV)(1<Vo≦4) 転写ローラ7の抵抗値が低い場合(印加電圧値Voが低
い場合)に転写出力値が高いと、小サイズ紙を通紙した
際、紙無し部において感光ドラム1がメモリとして残存
してしまい、画像不良が発生してしまう為、印加電圧値
Voの値によって制御式を変更する。
【0048】本実施例2では定着ローラ印加電圧値Vf
を転写出力値Vtに応じて以下のように制御する事を特
徴とする。
【0049】 Vf=−0.175×Vt−0.925(KV) 本実施例2の効果を確認すべくH/H環境で充分に吸湿
したXerox井4024紙(75g紙)を用い、べた
黒画像及び4dot27spaceの横線画像をそれぞ
れ連続100枚プリントした所、転写抜け、尾引きの無
い良好な画像が得られた。
【0050】本実施例の様に、転写電圧値に応じて定着
フィルム印加電圧値を変更する事によって紙種によらず
転写抜け、尾引きの無い良好な画像を得る事が可能であ
る。
【0051】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、転写出力値によって適宜定着フィルムや定着ロ
ーラヘの印加電圧値を変更する事により、転写部材と記
録材間の電位、つまり紙裏の電位を常に安定した状態に
保つ事が可能となり、高温高湿下における低抵抗化した
紙での転写抜けの発生を防止し、尾引き現象、転写抜け
共に無い良好な画像を得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例1にかかる定着装置(定着手段)及び
転写装置(転写手段)の関係を示す図である。
【図2】転写効率低下により転写抜け画像が生じたこと
を示す説明図である。
【図3】転写出力値及び定着フィルム印加電圧値と転写
抜け画像の発生の有無について検討した結果を示す説明
図である。
【図4】転写出力値が設定値を超えて制御を行っている
時は転写抜け画像が発生していた実施例1の説明図であ
る。
【図5】横線をプリントして尾引き画像を、目視評価し
た検討結果の図である。
【図6】定着フイルム印加電圧値を転写出力値に応じて
制御した図である。
【図7】本実施例2にかかる定着装置(定着手段)及び
転写装置(転写手段)の関係を示す図である。
【図8】画像形成装置の全体構成図である。
【図9】定着手段及び転写手段の等価回路図である。
【符号の説明】
1 感光ドラム、2 帯電装置(作像手段)、3 露光
手段(作像手段)、4現像装置(作像手段)、6 トナ
ー、7 転写ローラ、8 記録媒体、9 定着装置、1
0 クリーニングプレード、11 廃トナー容器、12
導電排紙ローラ、91 ヒータ支持体、92 ヒー
タ、92a 良熱伝導性基板、92b抵抗層、92a
良熱伝導性基板、93 定着フィルム、94 加圧ロー
ラ、95 温度検知素子、96 定着ローラ、97 ハ
ロゲンランプヒータ、98 温度検知素子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光体上に静電的トナー像を形成する作
    像手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を静電力
    によって記録材に転写する電圧印加の転写装置と、耐熱
    性フィルムを加熱体に圧接するように配置された加圧ロ
    ーラで該耐熱性フイルムとの間に記録材を挟持搬送し、
    この記録材上のトナー像を加熱及び加圧して該記録材に
    固着させる定着装置と、前記耐熱性フィルム及び前記加
    圧ローラの少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手
    段とを有する画像形成装置において、前記転写装置の印
    加電圧値によって、前記耐熱性フィルム及び前記加圧ロ
    ーラの少なくとも一方に印加する電圧値を決定する事を
    特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 感光体上静電的トナー像を形成する作像
    手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を静電力に
    よって記録材に転写する電圧印加の転写装置と、少なく
    とも一方に加熱体を内包し、互いに圧接回転する定着ロ
    ーラ及び加圧ローラで記録材を挟待搬送し、この記録材
    上のトナー像を加熱及び加圧して該記録材に固着させる
    定着装置と、前記いずれか一方のローラに電圧を印加す
    る電圧印加手段を有する画像形成装置において、前記転
    写装置の印加電圧値によって、前記いずれか一方のロー
    ラに印加する電圧値を決定する事を特徴とする画像形成
    装置。
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