JP2003057986A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
定着装置および画像形成装置Info
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Abstract
止を確実に保証できる構成を備えた定着装置を提供す
る。 【解決手段】 シートの凹凸内に入り込みやすい微細粒
トナーを含む現像剤を用いて形成されたトナー像を定着
する場合に、一対のローラに捲装されて一方のローラか
ら他方のローラに向けて繰り出され、繰り出し面の一部
が上記トナーを加熱融着させる部材8Aに接触可能なウ
エブ9を備え、上記ウエブ9は、上記トナー像を担持す
るシートの表面状態およびトナーの使用量に応じて繰り
出し量を制御する構成13を備えていることを特徴とす
る。
Description
れを用いる画像形成装置に関し、さらに詳しくは、定着
装置でのオフセット防止構造に関する。
さらには印刷機などの画像形成装置においては、画像形
成方式の一つとである電子写真法を利用した構成を備え
たものがある。電子写真法においては、潜像担持体であ
る感光体上に担持されている静電潜像に対してトナーな
どの現像剤を用いて可視像処理が行われる。
ー自体に帯電性および磁性などを持たせて搬送性および
静電潜像への静電付着が可能な一成分系現像剤やトナー
とキャリアとを含む二成分系現像剤とがあり、これらト
ナーは、近年、画質向上の要望にこたえる目的で小粒径
化が採用されるようになってきている。小粒径トナーを
用いることにより、ドット再現性や鮮鋭度を向上させて
画質を向上させることができる。
画像形成装置では、潜像担持体である感光体上に担持さ
れた可視像であるトナー像の転写行程が終了すると、ト
ナー像が転写されたシートを対象として定着行程が実行
される。定着行程では、一例として、熱源を内蔵した定
着ローラと表面に弾性層を有する加圧ローラとをシート
の搬送路中に対峙させてトナー像を加熱融着させてシー
トに浸透させる熱ローラ定着方式を利用した構成があ
る。熱ローラ定着方式の他にはベルトを用いた定着方式
やフィルムを利用した定着方式、加熱源としては、ヒー
タの他に誘導加熱により加熱する方式などが考えられて
いる。
ト現象という現象が古くから知られており、それに対す
る様々な対策がなされている。その一つの案としては、
定着部材に付着したオフセットトナーをクリーニングす
ることにより、除去し、再付着を防止した技術が存在し
ている。クリーニングの一例としては、ウエブを使用し
たウエブクリーニング装置を備えたものがある。近年、
ドット再現性や鮮鋭度の向上を目的として小粒径のトナ
ーを用いて形成されたトナー像を定着させる定着装置が
開発されているが、通常粒径のトナー(体積平均粒径と
して約20μm以上のもの)に比較して、オフセットト
ナーの量が非常に多くなることが確認された。
討を行ったところ、次の理由によるものであるとの推測
をした。小粒径のトナー(体積平均粒径が5μm〜10
μm程度)を用いた場合のトナー像は、小粒径でないト
ナー(従来から用いられるトナーで体積平均粒径が20
μm以上)を用いたトナー像の場合と同様に定着ローラ
と加圧ローラとの間で挟持搬送されながらトナーの融解
・浸透を行われる。トナー像が担持されているシート、
特に転写紙などの紙においては表面に凹凸が存在してお
り、その凹凸内にトナーが入り込んでいると、定着ロー
ラとトナーとの接触が不十分となり、トナーに対する熱
供与ができないことで未定着トナーが存在してしまうこ
とになる。この結果、融解・浸透が不十分なままの未定
着トナーが定着ローラ表面にオフセットしてしまう虞が
ある。
り、(A)において定着ローラAと加圧ローラBとで構
成される定着ニップ部を通過するシートSに担持されて
いるトナーは、(B)に示すように、シートの凹凸、特
に定着ローラAとの対向間隔が大きくなる凹部内に入り
込んでいると定着ローラAとの接触が不十分となる。特
に、小粒径のトナーであれば凹部内に入り込む量も多く
なり、これら接触不十分による未定着状態のトナーも多
くなることにより定着ローラに逆転移してオフセットを
生じるトナー量も多くなる。特に、定着ローラAの表面
には、オフセット防止のためにフッ素樹脂などの離型剤
を用いたオフセット防止層が形成されているが、フッ素
樹脂をはじめとしてオフセット防止層に用いられる材料
によっては、経時的にクラック(ひび割れ)や穴、さら
には溝などが生じることにより表面が凹凸面となること
がある。小粒径のトナーとしては5μmに満たない大き
さのものが用いられ、これに対してオフセット防止層で
のクラックや穴、あるいは溝の大きさは概ね4〜5μm
であるので、シート上で未定着なトナーが入り込みやす
くなる。
一度画像形成を行った紙を再利用するケースが増えてお
り、このような紙の場合、トナー像により表面には凹凸
が存在し、通常の紙よりも表面均等性が悪くなってい
る。そのため、この種の紙はオフセットが発生しやす
い。小粒径のトナー(体積平均粒径が5μm〜10μm
程度)は上述したように高画質化に対応するには必要な
条件であるが、この様なトナーは粒径のバラツキを小さ
くするためにその精製過程で更に小粒径であるトナー
(粒径としては5μm未満のもので以後、微粉トナーと
称する)を取り除く作業が行われている。画像形成装置
に対する影響を抑えるため、微粉トナーは全体として1
0個数%程度になるように調整されている。近年、トナ
ーにおける低コスト化や省資源における要求が高まって
おり、低コスト化の観点から、再利用のための作業を省
くことや、省資源の観点から破棄を行わずに利用すると
いうことが今後の要求になってくることが予想されてい
る。従って、この様な除去作業を行わないトナー(もし
くは除去を簡易化したトナー)は体積平均粒径が5μm
〜10μm程度であるが、粒径が5μmに満たない微粉
トナーは全体として60〜80個数%程度にも及ぶこと
になる。
は通常粒径のトナーと比較してはもちろんのこと、バラ
ツキを調整した小粒径化トナー(体積平均粒径が5μm
〜10μm程度で有り、バラツキを調整したトナー)に
比較しても飛躍的にオフセット発生率が上がっている。
面均等性が良い)と再生紙(表面均等性が悪い)で、ベ
タ画像を定着させる際、定着ローラに押し当てたクリー
ニング部材の許容を超えたオフセットトナーがすり抜け
るまでの通紙可能枚数をカウントしたものである。すな
わち、通紙可能枚数が多い条件ほど、オフセットが少な
いといえる。
るために、上述したオフセット防止層を設けることの他
に、クリーニングローラやクリーニングパッドを用いて
定着ローラ表面に付着したトナーを除去する構成があ
る。しかし、この構成では、小粒径トナーを用いた場合
のオフセット量に追随して除去することが難しい。これ
は、トナーの掻き取り量が限定されていることから大量
のオフセットが発生する小粒径トナーを対象とした場合
にそれらクリーニング部材での除去量が飽和するまでの
間隔が短くなるためである。このため、部材の交換頻度
が高まり保守負担が大きくなってしまうという問題があ
る。
ける問題に鑑み、オフセット防止を確実に保証できる構
成を備えた定着装置および画像形成装置を提供すること
にある。特に小粒径のトナーを用いた場合のオフセット
防止を確実に保証できる構成を備えた定着装置および画
像形成装置を提供することにある。更には特に小粒径の
トナーで粒径の調整を行っていないトナーを用いた場合
のオフセット防止を確実に保証できる構成を備えた定着
装置および画像形成装置を提供することにある。
現像剤を用いて潜像担持体上に形成されている静電潜像
の可視像処理および可視像の転写工程を行った後、転写
されたトナー像を定着する定着装置において、一対のロ
ーラに捲装されて一方のローラから他方のローラに向け
て繰り出され、繰り出し面の一部が上記トナーを加熱融
着させる部材に接触可能なウエブを備え、上記ウエブ
は、上記トナー像を担持するシートの表面状態に応じて
繰り出し量を制御する構成を備えていることを特徴とし
ている。
載の発明に加えて、上記ウエブが捲装されている一つの
ローラのうちで駆動側に位置するローラを駆動する駆動
源と、上記トナー像を担持しているシートの表面均等度
を入力されて上記駆動源の駆動量を設定可能な制御部と
を備え、上記制御部は、表面均等度および画像形成長さ
を入力条件として上記駆動源の駆動量を設定して繰り出
し長さを制御可能であることを特徴としている。
載の発明に加えて、上記制御部は上記ウエブの繰り出し
状態を連続的若しくは間欠的に行うことが可能であるこ
とを特徴としている。
載の発明に加えて、上記制御部により制御される上記ウ
エブの繰り出し量は使用環境条件に応じて制御可能であ
ることを特徴としている。
うちの一つに記載の記載の発明に加えて、上記制御部に
おいて制御される上記ウエブの繰り出し量は、少なくと
も画像形成長さの0.008%以上であることを特徴と
している。
載の記載の発明に加えて、前記繰り出し量は,更にトナ
ーの使用量に応じて制御されることを特徴としている。
うちの一つに記載の定着装置を画像形成装置に用いるこ
とを特徴としている。
明に加えて、上記現像剤は体積平均粒径が5〜10μ
m、粒径5μm以下のものが60〜80個数%のトナー
を含むことを特徴としている。
実施の形態を説明する。図1は、本発明の実施形態に係
る実施例による定着装置を備えた画像形成装置の模式図
であり、同図に示した画像形成装置は露光光による静電
潜像形成が可能な複写機である。なお、本発明では、複
写機に限らず、プリンタやファクシミリ装置あるいは印
刷機なども画像形成装置の対象とすること勿論可能であ
る。
て感光体ドラム2を備えており、感光体ドラム2の周辺
には、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装
置3、露光装置4、現像装置5、転写装置6およびクリ
ーニング装置7がそれぞれ配置されている。
後、露光装置4を介して感光体ドラム2に静電潜像が形
成され、静電潜像が現像装置5によって供給されるトナ
ーを用いて可視像処理される。現像装置5によって可視
像処理された感光体ドラム2上のトナー像は、図示しな
い給紙装置から繰り出されるシートに対して転写装置6
を介して転写される。転写後の感光体ドラム2はクリー
ニング装置7によって未転写トナーや残留電荷を除去さ
れて帯電装置3による一様帯電が施され、次の画像形成
に備えられる。
れる現像剤として、体積平均粒径が5〜10μm、その
粒径5μ以下のものが60〜80個数%含まれたトナー
が用いられる。トナーの構成として樹脂成分、着色剤か
らなり、さらに、ワックス成分や無機微粒子を添加した
構成を採用する場合もある。製造方法は特に限定される
ものではなく、粉砕方式、重合方式いずれを用いること
も可能である。
いることができ、例えば、以下のものが挙げられる。ス
チレン、ポリ−α−スチルスチレン、スチレン−クロロ
スチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、ス
チレン−ブタジェン共重合体、スチレン−塩化ビニル共
重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マ
レイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重
合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチ
レン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン
−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等の
スチレン樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単
重合体または共重合体)、ポリエステル樹脂、エポキシ
樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、
ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケ
トン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キ
シレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂等が挙げられ
る。また、単独使用も可能であるが、二種類を併用して
も良い。着色剤としては公知のものとして、カーボンブ
ラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染
料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、オイルブラ
ック、アゾオイルブラック等、特に限定はされない。ワ
ックス成分としては公知のものとして、カルナウバワッ
クス、ライスワックス、合成エステルワックスなど、特
に限定されないものが用いられる。無機微粒子として
は、公知のものとして、シリカ、酸化チタン微粉末など
が用いられる。
から図示しない排紙部に向けて延長された搬送路中に配
置されている定着装置8によってトナー像が定着され
る。定着装置8は、熱源を内蔵した定着ローラ8Aと加
圧ローラ8Bとをシートの搬送路を挟んで対向当接させ
て配置し、トナー像に対して熱・圧力を作用させてトナ
ーを加熱融着する熱ローラ定着方式が採用されている。
り、同図において、定着ローラ8Aは、熱源Hを内蔵す
る熱量導体からなる部材であり、その表面にフッ素樹脂
などの材料からなる離型層が設けられている。加圧ロー
ラ8Bは芯金の外周面にシリコンゴムなどの弾性体を用
いた弾性層が設けられおり、定着ローラ8Aに対して圧
接した際に周面の一部が定着ローラ8Aの周面に倣うよ
うに変形して定着ニップ部を構成するようになってい
る。
部材である定着ローラ8A側には、ウエブ9およびウエ
ブ繰り出し装置10が設けられている。ウエブ繰り出し
装置10は一対のローラ10A、10Bを備え、一方の
ローラはウエブ9の巻き取りローラであり、他方のロー
ラ10Bはウエブ9の繰り出しローラである。巻き取り
ローラ10Aは、自身の回転軸に取り付けられているギ
ヤなどの駆動力伝達部材に対してモータMからの回転駆
動力が伝達されることによりウエブ9を巻き取ることが
できるようになっている。
繰り出しローラ10Bにそれぞれ長手方向端部を固定さ
れており、ローラ間で展張される箇所は、バネなどの弾
性体11により押圧付勢されている押圧ローラ12によ
って定着ローラ8A表面に押圧接触されるようになって
いる。
フタレート(PET)との繊維を混合して製造された不
織布に対して必要に応じてオイルを含浸させた構成を備
え、ローラによる巻き取り時に定着ローラ8Aの周面を
摺擦することにより定着ローラ8A表面にオフセットし
ているトナーを拭き取ることが可能な材料で構成されて
おり、オフセットしているトナーを拭き取り回収する他
に、シリコンオイルなどの離型剤を塗布することも可能
な部材である。
は、図3に示す制御部13によって駆動量が制御される
ようになっており、これにより、ウエブ9の繰り出し量
が設定されるようになっている。図3において制御部1
3は、マイクロコンピュータにより主要部が構成され、
図示しないI/0インターフェースを介して入力側には
操作パネル14、センサ15が、出力側にはモータMの
駆動部16がそれぞれ接続されている。操作パネル14
は、図3(B)に示すように、複写機1の操作部に設け
られている部材であり、使用するシートの表面性のレベ
ルを入力することが可能である。なお、本実施例では表
面均等性のレベルを直接指示しているが、「OHP」、
「コート紙」、「普通紙」、「再生紙」、「再利用紙」の
様に平滑性に違いがあり、且つ操作者に分かり易いよう
な表示にしても良い。また、平滑性の他には厚みの安定
性での評価でもよい。詳しく、解説すると、平滑性とは
表面粗さのように、紙を構成する材料の要因により紙面
に部分的に見られる凹凸の高低差や、凹凸の発生頻度を
意味し、厚みの安定性とは同一紙面上での任意の位置で
の厚みが均一である状態を意味するが、何れも表面均等
性の範囲に含まれるものである。操作パネル14その他
に、シートのサイズ指定も行えるようになっている。こ
の場合のサイズは後で説明する画像形成長さに相当する
パラメータである。
するために用いられる部材であり、例えば、操作パネル
14においてシート表面均等性が指定されなかった場
合、表面均等性に関しては触針等による直接接触を利用
するものなどを用いて表面の凹凸状態、厚みのばらつき
を検知するようになっている(厚みのバラツキも紙の任
意面を基準とすれば、凹凸として検知できるので、前記
の凹凸と測定は何ら変わりない)。また、他には、空気
を利用するものあるいは光を利用するものでも検知が可
能である。
が大きい)場合、にはウエブ9の繰り出し量が多くなる
ようにモータMの駆動量を設定し、前述した場合と反対
の場合には、前述の場合よりもウエブ9の繰り出し量が
少なくなるようにモータMの駆動量を設定するようにな
っている。なお、モータMの回転量で管理することも可
能であるが、この場合、ウエブの直径が経時的に変化す
ることから、ウエブの経時における直径のデータを参照
しながら回転数を管理することが必要となる場合があ
る。これによりオフセットの発生頻度が高くなる場合に
はウエブ9の繰り出し量を多くして定着ローラ8Aから
のトナーの拭き取り量を多くできる。また、シートが大
きい、つまり、画像形成長さが長いつまり、画像の量が
多い、つまりトナーの消費量が多い場合にはウエブ9の
繰り出し量が多くなるようにモータMの駆動量を設定す
る。即ち、この場合は、「表面均等度の違いによる駆動
量の増減」+「シートのサイズの違いによる駆動量の増
減」がモータMの駆動量と設定される。
は、表面均等性の要素とそれ以外の要素との関係(最も
簡単な関係としてはその和)によって求められる。上述
したシートのサイズ以外の要素としては、シートの相対
的な厚さなどもその要素として考えられる。
ートのサイズ)に対するウエブ9の繰り出し量が登録し
てあり、シートの平滑度および厚さおよびシートの種類
などの要素に応じて画像形成長さに対するウエブ繰り出
し量を選択できるようになっている。例えば、A4サイ
ズのシートを1分間に100枚通紙する場合でいうと、
仮に表面均等性および厚さなどの要素から画像形成長さ
に対するウエブ9の繰り出し量が0.5%と設定されて
いる場合には、画像形成長さが210mm(A4サイズ
長)×100(枚)=21000mmとなるので、1分
間でのウエブ9の繰り出し量としては、21000(m
m)×0.005=10.5(mm)となる。
間連続して繰り出す場合ことも可能であるが、0.5m
mずつを21回のように一定長さの動作停止を繰り返し
て間欠的に繰り出すようにすることも可能である。これ
により、オフセットの発生状況に対応させた繰り出し状
態を選択できることになる。
しに関して、最も凹凸が大きく表面均等性に乏しいシー
トを対象として繰り出し量の限界値を規定している。図
4は画像形成長さに対するウエブの繰り出し率とシート
(図4では転写紙と表示)の表面均等性との関係を実験
した結果であり、図4からも明らかなように、最も表面
均等性が良いシートでは、ウエブ9の繰り出し率(動作
長比率)は0.008%であることが判った。
複写機1が始動されると、画像形成に際して制御部13
では操作パネル14からの指示内容、つまりシートのサ
イズや種類および厚さ指定があると、シートのサイズに
基づき画像形成長さを判断してウエブ9の繰り出し量を
設定する。制御部13において設定された繰り出し量に
基づきモータMが駆動され、ウエブ9が定着ローラ8A
の表面を摺擦してオフセットしているトナーを拭き取
る。画像形成長さが大きい場合にはウエブの繰り出し量
も多くされるので、トナーの消費量が多いことが原因し
てオフセット量も増加する傾向にあるが、子斧傾向に追
随させてウエブ9が繰り出し量を多くされることによ
り、トナーの拭き取り量も多くすることができることに
よりオフセットの解消が促進されることになる。
を調整するだけでトナーの拭き取り漏れが殆どない状態
に維持することが可能となる。
粒径トナー(微粉トナーを除去していないもの)を用
い、表面均等性及びその他の要素を加味してウエブの送
り量を設定した例であるが、表面均等性の観点だけから
みたウエブの設定を各トナーに対して表したものを表2
に示す。
てウエブの巻き取り用を最適にすることができるが、こ
こで、特筆すべき点は小粒径(微粉トナー除去無し)の
場合は、除去有りの場合に比較して1.5倍の設定が必
要であることである。
加熱融着させる部材に対して繰り出し可能なウエブによ
り該部材の表面を拭うことができるので、同じ面が繰り
返し接触することがなくオフセットの原因となる逆転に
トナーを確実に除去することが可能となり、オフセット
したトナーによる不良画像の発生を防止することができ
る。
面均等度および画像長さに応じてウエブの繰り出し長さ
を制御できるので、トナーと接触して加熱融着する部材
に転移するトナーの量に対応させて転移したトナーを殆
ど完全に拭い採ることができる。
ブの繰り出し状態および繰り出し量をオフセットの発生
状況及び使用量に対応させることができるので、オフセ
ットの発生を確実に防止することが可能となる。特に、
請求項5記載の発明においては、ウエブの繰り出し量が
画像形成長さの0.008%以上とされているので、使
用されるシートの表面に存在する凹凸状態が最も大きい
場合でもオフセットしたトナーの拭き残しを生じさせな
いようにすることができる。これにより、オフセット発
生を抑制することが可能となる。
ナーを加熱融着させる部材に対して再度同じ部分が接触
することのないウエブによる拭き取り条件をオフセット
の発生に対応して最適化することができるので、特に、
現像剤としてシートの凹凸に入り込みやすい大きさのト
ナーを用いる場合においても、適正にトナーの拭き取り
が行えることになることにより、オフセットの発生によ
る不良画像の形成を確実に防止することが可能となる。
示す模式図である。
置の要部構成を示す模式図である。
制御部の構成を説明するための図であり、(A)はブロ
ック図を、(B)は制御部に用いられる操作パネルをそ
れぞれ示している。
成長さに対するウエブの繰り出し比率を示す表図であ
る。
を説明するための図であり、(A)は正面図、(B)は
(A)中、符号(B)で示した部分の拡大図である。
Claims (8)
- 【請求項1】現像剤を用いて潜像担持体上に形成されて
いる静電潜像の可視像処理および可視像の転写工程を行
った後、転写されたトナー像を定着する定着装置におい
て、 一対のローラに捲装されて一方のローラから他方のロー
ラに向けて繰り出され、繰り出し面の一部が上記トナー
を加熱融着させる部材に接触可能なウエブを備え、 上記ウエブは、上記トナー像を担持するシートの表面状
態に応じて繰り出し量を制御する構成を備えていること
を特徴とする定着装置。 - 【請求項2】請求項1記載の定着装置において、 上記ウエブが捲装されている一つのローラのうちで駆動
側に位置するローラを駆動する駆動源と、上記トナー像
を担持しているシートの表面均等度を入力されて上記駆
動源の駆動量を設定可能な制御部とを備え、上記制御部
は、表面均等度および画像形成長さを入力条件として上
記駆動源の駆動量を設定して繰り出し長さを制御可能で
あることを特徴とする定着装置。 - 【請求項3】請求項2記載の定着装置において、 上記制御部は上記ウエブの繰り出し状態を連続的若しく
は間欠的に行うことが可能であることを特徴とする定着
装置。 - 【請求項4】請求項2記載の定着装置において、 上記制御部により制御される上記ウエブの繰り出し量は
使用環境条件に応じて制御可能であることを特徴とする
定着装置。 - 【請求項5】請求項2乃至4のうちの一つに記載の定着
装置において、 上記制御部において制御される上記ウエブの繰り出し量
は、少なくとも画像形成長さの0.008%以上である
ことを特徴とする定着装置。 - 【請求項6】請求項2乃至5記載の定着装置において、 前記繰り出し量は,更にトナーの使用量に応じて制御さ
れることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 【請求項7】請求項1乃至6のうちの一つに記載の定着
装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項8】請求項7記載の画像形成装置において、 上記現像剤は体積平均粒径が5〜10μm、粒径5μm
以下のものが60〜80個数%のトナーを含むことを特
徴とする画像形成装置。
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2002
- 2002-05-07 JP JP2002131243A patent/JP2003057986A/ja active Pending
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