JP2002268438A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JP2002268438A
JP2002268438A JP2001068847A JP2001068847A JP2002268438A JP 2002268438 A JP2002268438 A JP 2002268438A JP 2001068847 A JP2001068847 A JP 2001068847A JP 2001068847 A JP2001068847 A JP 2001068847A JP 2002268438 A JP2002268438 A JP 2002268438A
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fixing
fixing device
nip
peeling
nip portion
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JP2001068847A
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Kiyoshi Iwai
清 岩井
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】剥離補助部材が剥離作用をなす辺を定着ロール
のニップ形状を勘案した形状とするとともに、剥離補助
部材が剥離作用をなす辺と定着ロールとの間の隙間を狭
くすることにより剥離性能の向上を図ることを目的とす
る。 【解決手段】定着装置において、ニップ部の記録媒体出
口側に、一対の定着部材のうちの一方の定着部材に一端
面が近接して配置され、ニップ部から出てきた記録媒体
の、一方の定着部材からの剥離を補助する、金属基体に
離型層を被覆してなる板状の剥離補助部材を備え、剥離
補助部材は、一端面が、ニップ部に沿わせて中央部分で
張り出させた形状の、ニップ部側を向いた面で形成され
てなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ等の電子写真式の画像形成装置に用いられる、記録
媒体上に形成されたトナー像を加熱および加圧して定着
させる定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、複写機、ファクシミリ等の電子写
真式の画像形成装置においては、内部に熱源を有する一
対の定着ロールを圧接させてニップ部を形成し、そのニ
ップ部に用紙上に転写された未定着トナー像を通過さ
せ、加熱するとともに加圧して未定着トナー像を溶融し
用紙に定着させる定着装置が広く用いられている。
【0003】しかし、従来から採用されている離型剤供
給装置を備える定着装置は、離型剤が加熱ロールを介し
て用紙に過剰に転移すると、定着後の用紙に粘着テープ
を接着したり、ボールペン、水性ペン、鉛筆等で加筆す
ることができないという問題や、OHPシート等に定着
処理を施す場合は、離型剤がOHPシート等に過剰に転
移すると透過性が低下しカラー画像を投影しても発色せ
ず、黒ずんで見えるという問題がある。
【0004】これらの問題を解決するため、特開平11
−184300号公報に、加熱ロールにフッ素樹脂から
なる離型層を設けるとともに、トナーにワックスを含有
させ、さらに剥離補助部材を用いることにより用紙を加
熱ロールから剥離する構成の定着装置が開示されてい
る。
【0005】この開示された定着装置によれば、離型剤
供給装置は使用しないので、離型剤を用いることにより
生じる加筆性等の問題点は改善される。
【0006】しかしながら、フッ素樹脂からなる離型層
を設けることに伴い、従来から多用されている接触式剥
離爪では、加熱ロール表面の離型層を傷つけてしまう。
【0007】また、剥離爪を非接触式としても、加熱ロ
ールの回転軸方向所々に設けられた剥離爪では用紙が局
部的な圧力を受けて画像を傷つけるという問題が派生す
るので、剥離爪に代えて加熱ロールの回転軸方向全体で
剥離する新たな剥離補助部材が開発されている。
【0008】この新たな剥離補助部材は、定着後の用紙
を、加熱ロールの回転軸方向全体にわたり均一な圧力で
剥離するため、剥離補助部材によって画像が傷つけられ
るということがなくなる上、非接触式であることから加
熱ロール表面を傷つけることも少ないという利点があ
る。
【0009】なお、軸方向全体にわたり均一な圧力で剥
離する剥離補助部材を用いた定着装置は、特開平11−
133776号公報、特開2000−98791号公報
においても開示されている。
【0010】しかしながら、剥離補助部材の基材として
ポリイミド樹脂等の耐熱性プラスチックシートを用いる
場合は、シートとガイドの熱膨張率の相違によりシート
が歪んだり、加熱ロール等の熱を受けてシートが波状に
変形し、排紙を妨げ、ジャムを誘発するという問題があ
る。
【0011】この問題を解決するためには、鉄やステン
レス等の金属を剥離補助部材の基材に用いる必要がある
が、金属は熱伝導率が高いので用紙がニップ部を通過す
るときに発生する水蒸気により剥離補助部材に結露が生
じ、剥離する用紙を汚したり、用紙が剥離補助部材に張
り付いてジャムを発生させる恐れがある。
【0012】また、ジャムが発生すると、排紙されない
用紙により金属の剥離補助部材がロール側に押し付けら
れるので、ロール表面を傷つけてしまう恐れもある。
【0013】そこで、金属に弾性体を成型して剥離補助
部材とする方法が考えられる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
SUS板に弾性体を成型すると剥離補助部材が厚くなる
ので、剥離補助部材がロールに最近接する辺とロール表
面までの隙間が同じであっても、剥離作用をなす、その
最近接する辺で交わる表面に対する裏面の、ニップ部側
を向いた剥離作用辺とロール表面までの距離は、弾性体
の厚さ分離れる。
【0015】そこで、剥離される用紙に剥離方向とは異
なるストレスが加わるので剥離性能が低下するととも
に、剥離作用辺にトナーが堆積し易くなるのでニップ部
を出てきた用紙の画像がそのトナーにより汚されるとい
う問題がある。
【0016】また、剥離補助部材の取りつけ位置がニッ
プ部の出口から離れすぎると、用紙が加熱ロールなどに
巻付いたままの時間が長くなり、用紙の画像領域の先端
部分が過熱されるのでグロスが高くなり画像領域の先端
部分にグロスムラが生じるので、画像領域はできるだけ
ニップ部の出口で剥離する必要がある。
【0017】図1は、従来用いられている一対の定着ロ
ールを正面から見た概略図である。
【0018】図1において、ヒートロール2とプレッシ
ャーロール3からなる定着ロール1が回転軸4を並行に
して配置され、定着ロール1の両端部には圧接方向の荷
重5が加えられてニップ部6を形成している。
【0019】未定着トナー像を担持する用紙は、定着ロ
ール1のニップ部6を通過することにより加熱と共に加
圧される。
【0020】図2は、従来から用いられている剥離補助
部材の先端部の形状とニップ部の形状との関係をあらわ
す模式図である。
【0021】図2において、定着ロールは両端部に荷重
がかけられているので、定着ロールがたわみ、ニップ部
6は中央部6aが両端部6bよりも幅が狭くなってい
る。
【0022】そのため、ニップ部6と剥離補助部材8の
先端部8aとの間の隙間X1,X2,X3はそれぞれ異
なり、用紙の画像領域がニップ部出口7から出てくるの
は用紙中央が早く、用紙両端はそれよりも遅れ気味とな
る。
【0023】一方、剥離補助部材8のニップ部側の辺8
aは直線であるから、ニップ部出口7からの距離は均一
にならない。このため、ニップ部6を通過した用紙の先
端部分が剥離補助部材8に達するときには、用紙中央の
画像領域はすでにニップ部を通過し、定着ロール1に巻
付き気味となっているため剥離補助部材8による剥離力
が用紙に均等に働かず、剥離性能が充分発揮できないと
いう問題や、用紙両端の先端部分が剥離補助部材8のニ
ップ部側の辺8aにかかるときには用紙中央の先端部分
は定着ロール1に巻付き気味となっていて剥離部材8を
すり抜け、ジャムとなる恐れもある。
【0024】本発明は、上記事情に鑑み、剥離補助部材
が剥離作用をなす辺を定着ロールのニップ形状を勘案し
た形状とするとともに、剥離補助部材が剥離作用をなす
辺と定着ロールとの間の隙間を狭くすることにより剥離
性能の向上を図ることを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の定着装置は、互いに圧接することにより中央部が両
端部よりも狭幅のニップ部が形成された一対の定着部材
を回転させ、表面に未定着トナー像を担持する記録媒体
を、該一対の定着部材に挟んで加熱するとともに加圧す
ることにより、該トナー像を該記録媒体に定着させる定
着装置において、上記一対の定着部材により形成された
ニップ部の記録媒体出口側に、上記一対の定着部材のう
ちの一方の定着部材に一端面が近接して配置され、該ニ
ップ部から出てきた記録媒体の、該一方の定着部材から
の剥離を補助する、金属基体に離型層を被覆してなる板
状の剥離補助部材を備え、上記剥離補助部材は、上記一
端面が、上記ニップ部に沿わせて中央部分で張り出した
形状の、上記ニップ部側を向いた面で形成されてなるも
のであることを特徴とする。
【0026】ここで、上記剥離補助部材は、上記金属基
体と上記離型層との間に弾性体を成型してなるものであ
ることが好ましい。
【0027】また、上記剥離補助部材は、上記一端面
が、上記一方の定着部材に最近接した辺が鋭角で交わる
二面で形成されるように斜めにカットされた形状の、上
記ニップ部側を向いた面で形成されてなるものであるこ
とが好ましい。
【0028】さらに、上記剥離補助部材は、上記辺を形
成する二面が45度以下の角度で交わるものであること
が好ましい。
【0029】また、上記剥離補助部材は、上記一端面
と、該一端面が鋭角で交わる表面に対する裏面との間
が、連続した曲面で形成されてなるものであることが好
ましい態様である。
【0030】
【発明の実施の形態】はじめに、本発明の定着装置の第
1の実施形態について説明する。
【0031】なお、第1の実施形態の定着装置を正面か
ら見た概略図は、図1で示したものと構成が同じである
から図および説明は省略する。
【0032】ただし、本実施形態においては、加熱ロー
ルと加圧ロールとの間の定着荷重は、約1200Nであ
り、ロールの軸方向の長さは350mmに設定している
が、これに限定されるものではない。
【0033】図3は、本発明の第1の実施形態を示す定
着装置を側面から見た概略断面図である。
【0034】図3に示す定着装置10は、内部に熱源1
1aを有し、回転方向Aに回転する加熱ロール11と、
この加熱ロール11に接触することによってニップ部1
2を形成しながら回転方向Bに回転する、内部に熱源1
3aを有する加圧ロール13とを備え、そのニップ部1
2に搬送されてきた未定着トナー像14aを担持する用
紙14を挟んで加熱するとともに加圧して、その未定着
トナー像14aを用紙14に定着させる。
【0035】また、加熱ロール11及び加圧ロール13
のそれぞれには、一端面がそれぞれのロールに近接させ
て配置され、中央部分がニップ部12に沿わせて張り出
した形状の、金属基体に離型層を被覆した剥離補助部材
15が設けられている。
【0036】なお、ここでは剥離補助部材15が、それ
ぞれのロールに近接させて配置されているが、これに限
定されるものではなく、何れか一方のロールに近接させ
て配置してもよい。また、熱源は加熱ロールと加圧ロー
ルとの双方に設けられているが、加熱ロールだけに設け
る構成であってもよい。
【0037】加熱ロール11は、内部に熱源11aを有
する金属コア11bと、この金属コア11bに被覆され
た弾性層11cと、弾性層11cに被覆され、離型性の
よい部材で形成された離型層11dを有している。
【0038】ここで、金属コア11bには、アルミニウ
ムや鉄などを用いることができる。また、弾性層11c
にはシリコンゴムなどを、また離型層11dには、PF
Aチューブ等を用いることができる。
【0039】加圧ロール13も加熱ロール11と同様
に、内部に熱源13aを有する金属コア13bと、この
金属コア13bに被覆された弾性層13cと、弾性層1
3cに被覆され、離型性のよい部材で形成された離型層
13dを有している。
【0040】加熱ロール11と加圧ロール13は、両端
部に荷重がかけられているので弾性層11c,13cの
弾性作用により適度の圧力のニップ部12を形成し、ニ
ップ部12を通過する用紙14を加熱し圧接する一方、
離型層11d,13dの有する離型作用によって、用紙
14上の未定着トナー像14aがロールにオフセットさ
れるのを防止している。
【0041】ここでは、加熱ロール11と加圧ロール1
3は外径が50mmであり、金属コア11b,13b
は、厚さが6mmから7mm、弾性層11c,13c
は、厚さが2mmから3mm、離型層11d,13d
は、厚さが30μmから50μmに設定されているがこ
れに限定されるものではない。
【0042】また、本実施形態では加熱ロールと加圧ロ
ールにより定着部材を構成する場合について説明した
が、定着部材の一方がベルトであってもよい。
【0043】図4は、ニップ部の形状を測定する方法の
一例を示す図である。
【0044】図4−1は、ニップ部の形状を測定する用
紙を示す図である。
【0045】図4−1に示すように、はじめに全面にト
ナー20aを載せた用紙20bを定着装置で定着してニ
ップ測定用紙20を作成する。
【0046】図4−2は、ニップ測定用紙を加熱ロール
と加圧ロールに挟んでいる状態を示す図である。
【0047】図4−2に示すように、加熱された状態の
加熱ロール11と加圧ロール13との間に、図4−1で
作成したニップ測定用紙20を矢印C方向に挟み、加熱
ロール11と加圧ロール13の回転を停止させた状態で
数秒間(3から10秒間)放置した後、ニップ部12を
開放するか、加熱ロール11と加圧ロール13を回転さ
せてニップ測定用紙20を排出する。
【0048】図4−3は、図4−2で排出されたニップ
測定用紙を示す図である。
【0049】図4−3に示すように、ニップ測定用紙2
0の作成過程で定着されていたトナー20aが、ニップ
部12で加熱され、再度溶融するため、濃度差(グロス
差)のある部分20cが用紙上に現れる。
【0050】このトナー20aの濃度差のある部分20
cによってあらわされた形状に基づいてニップ部の形状
を測定することができる。
【0051】図の濃度差のある部分20cの形状から明
らかなように、ニップ部は、両端部分よりも中央部分の
方が幅が狭くなっている。したがって、トナー20aの
載っている用紙の画像領域は、用紙の両端よりも先に用
紙中央がニップ部出口から出てくることがわかる。
【0052】なお、ニップ部の形状は、スケール等で直
接計測する方法や濃度差をスキャナ等で読み取り計測す
る方法等がある。
【0053】図5は、本実施形態の定着装置における剥
離補助部材の一端面の形状を示す図である。
【0054】図5において、加熱ロールと加圧ロールと
の間で形成するニップ部12は、中央部12aが両端部
12bよりニップ幅が狭くなっている。
【0055】一方、加熱ロール11に近接して配置され
た剥離補助部材15の一端面16は、ニップ部12に沿
わせて中央部分15aが両端部分15bよりも張り出し
た弓なりの形状をしており、ニップ部12と剥離補助部
材15の間隔X1,X2,X3がほぼ均一になってい
る。
【0056】ここで、ニップ幅は、中央部分12aが
9.2mm、両端部分12bが10mmであり、ニップ
部12と剥離補助部材15の間隔X1,X2,X3は3
mmから4mmに設定されているが、これに限定される
ものではない。
【0057】剥離補助部材がニップ部に沿わせて中央部
分が張り出しているので、ニップ部の出口から出てきて
間もない用紙の画像領域をこの張り出した中央部分で剥
離することができるので、巻きつき気味に出てくる用紙
を剥離することにより生じる剥離ジャムの発生を回避し
つつ、グロスムラを防止することができる。
【0058】図6は、本実施形態に用いる剥離補助部材
の断面形状をあらわす図である。
【0059】図6に示す剥離補助部材15は、SUS製
のバネ材からなる金属基体15dとし、その表面に離型
性を有するPFAからなる離型層15eがコーテイング
されている。
【0060】ここで、離型層15eは、PFAに限定す
る必要はなく、PTFE、フッ素樹脂、フッ素ゴムなど
離型性があるものであればよい。
【0061】このように、金属基体15dの表面には離
型性を有する離型層15eがコーテイングされているの
で、トナーがオフセットしたり、堆積したりするのを防
ぐことができる。
【0062】次に、ニップ部の形状に沿わせて中央部分
を張り出させた形状の剥離補助部材を用い、ニップ部と
剥離補助部材との間隔を変化させた場合の剥離性能の試
験結果について説明する。
【0063】
【表1】
【0064】本性能試験は、図3に示した定着装置を用
い、先端余白を2mmとし全面にベタ画像を形成させた
A4版用紙を横送りで5枚流すテストを2回繰り返し
た。
【0065】なお、加熱ロールの温度は175度、加圧
ロールの温度は145度であった。
【0066】表1は、剥離性能の試験結果を示す表であ
る。
【0067】表1において、○印は、剥離ジャムが未発
生であることをあらわし、×印は、剥離ジャムが発生し
たことをあらわしている。
【0068】表から明らかなように、ニップ部の出口か
ら剥離補助部材先端の端面までの距離が、4.1mm以
下であれば先端余白2mmのベタ画像がプリントされた
用紙であっても充分剥離ができることがわかった。
【0069】したがって、ニップ部の出口から剥離補助
部材先端までの距離は3.5mm±0.5mmに設定す
れば高い剥離性能が得られる。
【0070】次に、本発明の定着装置の第2の実施形態
について説明する。
【0071】第2の実施形態の定着装置は、第1の実施
形態の定着装置と較べて、剥離補助部材は相違するがそ
れ以外の点は共通するので、相違点である剥離補助部材
について説明する。
【0072】図7は、第2の実施形態の定着装置に用い
る剥離補助部材の断面図である。
【0073】ここで、本実施形態に用いる剥離補助部材
19は、第1の実施形態の剥離補助部材と比べると、弾
性体15fを被覆した点や、先端部分を斜めにカットし
た点は相違するが、定着ロールに近接する端面をニップ
部に沿わせて中央部分で張り出させた形状とする点は図
5を用いて説明した第1の実施形態のものと同じであ
り、ここでは説明を省略する。
【0074】図7に示す剥離補助部材19は、SUS製
の金属基体15dに、フッ素ゴムからなる弾性体15f
がその金属基体15dに被覆され、その弾性体15fと
金属基体15dには離型性を有するフッ素樹脂からなる
離型層15eがコーテイングされている。
【0075】ここで、離型層15eはフッ素樹脂に代え
てフッ素ゴムをコーテイングしたものであってもよく、
離型性を有するものであればよい。
【0076】このように、金属基体15dを用いること
により波状の熱変形を防止できる上、紙から発生する水
蒸気が金属近傍で急激かつ連続的に冷却されて生じる結
露は、金属基体15dに弾性体15fを被覆することに
より剥離補助部材19の熱伝導率を低く抑えることによ
り防止することができる。
【0077】また、用紙の剥離作用をなす弾性体15f
部分には離型性のよいフッ素樹脂がコーテイングされて
いるので、トナーのオフセットや、堆積を防止すること
ができる。
【0078】また、図7に示した剥離補助部材19の形
状は、ニップ部側を向いた一端面15cが斜めにカット
され、加熱ロール又は加圧ロールのうちの一方にその斜
めにカットされた一端面15cが近接する辺17が鋭角
18で交わる二面により形成されている。
【0079】また、斜めにカットされたその一端面15
cと、その一端面15cが鋭角18で交わる、加熱ロー
ル又は加圧ロールのうちの一方を向いた表面19aに対
する裏面19bとの間が、連続した曲面19cで形成さ
れ、丸みを帯びている。
【0080】ここで、加熱ロール又は加圧ロールのうち
の一方に最近接する辺17を形成する、斜めにカットさ
れた一端面15cと、加熱ロール又は加圧ロールのうち
の一方を向いた表面19aとが45度以下の鋭角18で
交わることが望ましい。
【0081】45度を越えると、剥離作用をなす辺が鋭
角で交わる辺17には移行しないので、剥離性能の改善
度合いが低くなる。
【0082】このように、剥離補助部材19先端部分を
斜めにカットして鋭角18にすることにより、剥離作用
をなす鋭角に交わる辺17に移行させることができるの
で、金属基体15dに弾性体15fを被覆し剥離補助部
材19の厚みが増すことによって生じる剥離性能の低下
を防止し、ニップ部を出てきた用紙の先端部分を確実に
捉えることができる。
【0083】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、剥離補助部材の先端形状をニップ部に沿わせて中央
部分を張り出させているので、ニップ部を出て間もない
段階で画像領域を剥離することができるので用紙先端部
のグロスムラを無くすことができるとともに、用紙を剥
離する加熱ロール又は加圧ロールと剥離作用辺との隙間
を狭くして確実に用紙先端部分を捉えることができるの
で安定した剥離性能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来用いられている一対の定着ロールを正面か
ら見た概略図である。
【図2】従来から用いられている剥離補助部材の先端部
の形状とニップ部の形状との関係をあらわす模式図であ
る。
【図3】本発明の第1の実施形態を示す定着装置を側面
から見た概略断面図である。
【図4】ニップ部の形状を測定する方法の一例を示す図
である。
【図5】本実施形態の定着装置における剥離補助部材の
一端面の形状を示す図である。
【図6】本実施形態に用いる剥離補助部材の断面形状を
あらわす図である。
【図7】第2の実施形態の定着装置に用いる剥離補助部
材の断面図である。
【符号の説明】
1,10 定着装置 2 ヒートロール 3 プレッシャーロール 4 回転軸 6,12 ニップ部 6a,12a ニップ部の中央部 6b,12b ニップ部の両端部 7 ニップ部の出口 8,15,19 剥離補助部材 8a 先端部 11 加熱ロール 11a,13a 熱源 11b,13b 金属コア 11c,13c 弾性体層 11d,13d 離型層 13 加圧ロール 14 用紙 14a 未定着トナー像 15a 剥離補助部材の中央部 15b 剥離補助部材の端部 15c 端面 15d 金属基体 15e 離型層 15f 弾性体 17 鋭角で交わる辺 18 鋭角 19a 表面 19b 裏面 19c 連続した曲面 20 ニップ測定用紙 20a トナー 20b 用紙先端部 20c 濃度差部分

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに圧接することにより中央部が両端部
    よりも狭幅のニップ部が形成された一対の定着部材を回
    転させ、表面に未定着トナー像を担持する記録媒体を、
    該一対の定着部材に挟んで加熱するとともに加圧するこ
    とにより、該トナー像を該記録媒体に定着させる定着装
    置において、 前記一対の定着部材により形成されたニップ部の記録媒
    体出口側に、前記一対の定着部材のうちの少なくとも一
    方の定着部材に一端面が近接して配置され、該ニップ部
    から出てきた記録媒体の、該一方の定着部材からの剥離
    を補助する、金属基体に離型層を被覆してなる板状の剥
    離補助部材を備え、 前記剥離補助部材は、前記一端面が、前記ニップ部に沿
    わせて中央部分で張り出した形状の、前記ニップ部側を
    向いた面で形成されてなるものであることを特徴とする
    定着装置。
  2. 【請求項2】前記剥離補助部材は、前記金属基体と前記
    離型層との間に弾性体を成型してなるものであることを
    特徴とする請求項1記載の定着装置。
  3. 【請求項3】前記剥離補助部材は、前記一端面が、前記
    一方の定着部材に最近接した辺が鋭角で交わる二面で形
    成されるように斜めにカットされた形状の、前記ニップ
    部側を向いた面で形成されてなるものであることを特徴
    とする請求項1記載の定着装置。
  4. 【請求項4】前記剥離補助部材は、前記辺を形成する二
    面が45度以下の角度で交わるものであることを特徴と
    する請求項3記載の定着装置。
  5. 【請求項5】前記剥離補助部材は、前記一端面と、該一
    端面が鋭角で交わる表面に対する裏面との間が、連続し
    た曲面で形成されてなるものであることを特徴とする請
    求項3記載の定着装置。
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