JP2006030869A - 定着装置、感光装置、定着ユニット、感光ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

定着装置、感光装置、定着ユニット、感光ユニット及び画像形成装置 Download PDF

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Koji Kamiya
公二 神谷
Haruaki Kondo
玄章 近藤
Takayuki Yoshii
孝之 吉井
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Abstract

【課題】 定着部材、感光部材の摩耗を最小限にすることができる定着装置、感光装置、定着ユニット、感光ユニット及び画像形成装置を提供すること
【解決手段】 加熱手段を備えた定着部材110と、該定着部材に当接する加圧ローラ120と、定着後の記録紙を分離するための分離爪部材140とを備え、分離爪部材を二方向形状記憶素材製の爪部143と発熱体142とで構成し、記録紙P通過中は、爪部143を定着部材110に接触させ、記録紙P通過後は爪部143を定着部材110から離間させるようにした。
【選択図】 図2

Description

本発明は、定着装置、感光装置、定着ユニット、感光ユニット及び画像形成装置に係り、特に用紙を定着部材、加圧部材、感光部材等の移動体から分離する分離爪部材を備えた定着装置、感光装置、定着ユニット、感光ユニット及び画像形成装置に関する。
従来、画像形成装置である電子写真装置は、電子写真装置の本体内に、本体に対して着脱可能に構成され、電子写真プロセスによって画像形成を行うための各種プロセス装置を収納したプロセスカートリッジが備えられている。このプロセスカートリッジである感光体カートリッジには感光体が備えられ、画像データに基づいて変調したレーザ光によって感光体を走査させる光書込装置を有する。
また、電子写真装置には、記録紙を収納する給紙カセット、給紙カセットから記録紙を給送する給紙ローラ、給紙ローラに当接し、給紙ローラによってピックアップされた記録紙を1枚ずつ分離する分離パッド、感光体に当接して記録紙に感光体上に形成されたトナー像を転写させる転写ローラ、感光体と転写ローラとのニップ部にタイミングを図りながら記録紙を搬送するレジストローラからなる搬送系を備える。
さらに、電子写真装置には、定着ベルトと、定着ベルトに当接する加圧ローラと、定着ベルトに貼り付いた記録紙を定着ベルトから分離させる分離爪、定着ベルトに当接して定着ベルトをクリーニングするクリーニングパッドを有し、記録紙にトナー像を定着させる定着装置が備えられる。
原稿載置台にセットされた原稿は、密着センサを通過させて外部に排出される。密着センサを原稿が通過する際に原稿の画像が密着センサによって光学的に読み取られ、この密着センサによって読み取られた画像データあるいは外部から入力した画像データは光書込装置に送られ、光書込装置が画像データに基づいて変調したレーザ光を均一に帯電された感光体の表面に照射することによって、感光体の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーを付着させてトナー像化し、このトナー像が転写ローラによって記録紙に転写される。そして、定着装置における定着ベルトと加圧ローラとのニップ部を通過させて加圧/加熱することによりトナー像が記録紙に定着され、排紙ローラによって外部に排出される。
ところで、従来、定着装置においては定着ヒータとして赤外線ヒータあるいはハロゲンヒータを採用し、定着ベルト及び加圧ローラの一対のローラで構成されるものが最も一般的であった。しかしながら、加圧ローラは芯金の上にシリコンゴム層を形成し、その上にテフロン(登録商標)チューブなどの離型層を形成する構造のために熱容量が大きくなり、加熱開始しても加圧ローラがなかなか温まらず、定着不良の要因となっている。さらには部品コストも高いというデメリットもあった。また、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部において適度なニップ幅を確保するために、大きな加圧力を必要とし、その圧力のため記録紙にストレスが生じて定着しわの原因となっている。
そこで、加圧ローラの代わりにシート状の加圧部材を定着ベルトに押し当てることによりニップを形成し、そのニップ部に記録紙を通過させることにより未定着画像を記録紙に定着する定着装置などが研究されている。そのように構成することにより、シート状の加圧部材であるため温まり易く、ニップ幅を確保することが可能になり、熱効率を従来機より上げることが可能となった。
このような画像形成装置して特許文献1ないし特許文献4がある。特許文献1には、ベルト状伝熱体と加圧ロールとの間の押付力及びベルト状伝熱体と加圧ロールとの間隙を制御するため、発熱体支持部材に形状記憶合金製コイルばねまたは形状記憶合金製板ばねを取り付け、その形状記憶効果を利用し、レバーを介してベルト状伝熱体と加圧ロールとの押付力及びベルト状伝熱体と加圧ロールとの間隙を制御するようにしたものが記載されている。
特許文献2には、 定着ローラの加圧部材としてシート状部材を適用した定着装置において、シート状部材を変形させることなく用紙ジャムの除去を容易に可能にするため、定着ローラを回動可能なハウジングに取り付け、ハウジングと本体の筐体間に設けられた加圧手段によって定着ローラをシート状部材側に付勢し、移動手段によって、ハウジングを、定着ローラとシート状部材間にニップ部を形成する当接位置と、定着ローラとシート状部材間を離間した離間位置に移動させるものが記載されている。
特許文献3には、分離爪は熱ローラに常時圧接しているため、分離爪の接触部において熱ローラの損傷が著しく、熱ローラの耐用寿命が短くなるという問題点を解決するため、熱ローラと、圧接する加圧ローラでシートに付着しているトナー像を溶融定着する定着装置において、分離爪を形状記憶合金で形成、設定温度以上で熱ローラと接触するように変態しうるように構成したものが記載されている。

特開平6−83233号公報 特開2002−82567号公報 特開昭63−314582号公報
しかし、定着部材(定着ベルト・定着ローラ・加圧ローラ)は高温度において、分離爪が常時または記録紙分離時に常時定着部材と接して使用される。このため、定着部材の破損の有無が定着ユニットの寿命を定める場合が多い。特許文献3には、分離爪を形状記憶合金で形成して、設定温度で熱ローラと接触するものとして定着部材の摩耗を減少させたものであるが、さらに定着部材の摩耗を少なくすることが望まれている。
本発明は、定着部材、感光部材の摩耗を最小限にすることができる定着装置、感光装置、定着ユニット、感光ユニット及び画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1の発明は、加熱手段を備えた定着部材と、該定着部材に当接する加圧部材と、定着後の記録紙を分離するための分離爪部材とを備えた定着装置において、前記分離爪部材は、前記定着部材または加圧部材に接触する位置、及び、前記定着部材及び加圧部材から離間した位置に駆動できる分離爪駆動手段を備えたことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1の定着装置において、前記分離爪駆動手段を駆動制御する駆動爪制御手段を備え、該駆動爪制御手段は、前記記録紙が通過するとき分離爪を定着部材または加圧部材に接触させ、記録紙の先端通過後から次に記録紙が来るまでの間は前記定着部材及び加圧部材から離間させることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1または2の定着装置において、前記分離爪駆動手段を分離爪の一部をなす二方向形状記憶素材部及び加熱部とで構成したことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの定着装置において、定着部材及び加圧部材にそれぞれ分離爪装置を設けたことを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれか定着装置において、定着部材は、定着ベルトであることを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1ないし3のいずれか定着装置において、定着部材は、定着ローラであることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項1ないし6のいずれかの定着装置を備えたことを特徴とする定着ユニットである。
請求項8の発明は、請求項1ないし6のいずれかの定着装置、または、請求項7の定着ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
請求項9の発明は、像担持体と、該像担持体から記録紙を分離するための分離爪部材とを備えた感光装置において、前記分離爪部材を、前記定着部材または加圧部材に接触する位置、及び、前記定着部材及び加圧部材から離間した位置に駆動できる分離爪駆動手段を備えたことを特徴とする感光装置である。
請求項10の発明は、請求項9の感光装置において、前記分離爪駆動手段を駆動制御する駆動爪制御手段を備え、該駆動爪制御手段は、記録紙が分離爪を通過するとき分離爪を像担持体に接触させ、記録紙の先端通過後から次に記録紙が来るまでの間は前記像担持体から離間させることを特徴とする。
請求項11の発明は、請求項9または10の感光装置において、特徴とする前記分離爪駆動手段を分離爪の一部をなす二方向形状記憶素材部及びヒータ部とで構成したことを特徴とする。
請求項12の発明は、請求項9ないし11のいずれかの感光装置を備えたことを特徴とする感光ユニットである。
請求項13の発明は、請求項9ないし11のいずれかの感光装置、または、請求項12の感光ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
本発明に係る定着装置、感光装置、定着ユニット、感光ユニット及び画像形成装置によれば、定着部材、感光部材の分離爪部材の接触による摩耗を最小限にすることができるという効果がある。
以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る電子写真方式の複写機やプリンタ装置等の画像形成装置を概念的に示す断面図である。本実施例の画像形成装置は、その主な構成としては、原稿を読み取る読み取りユニット11、画像を形成する画像形成部12、自動原稿搬送装置(ADF)13、ADF13から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ14、給紙カセット15ないし18を備える給紙部19、記録用紙をスタックする排紙部(排紙トレイ20)により構成してある。
そして、ADF13の原稿台21上に原稿Dをセットして図示せぬ操作部での操作、例えばプリントキーの押下操作をすると、最上位の原稿Dがピックアップローラ22の回転により矢印B1方向へ送り出され、原稿搬送ベルト23の回転により、画像読み取りユニット11に固定されたコンタクトガラス24上へ給送され、そこで停止する。コンタクトガラス24上に載置された原稿Dの画像は、画像形成部12とコンタクトガラス24の間に位置する読み取り装置25によって読み取る。読み取り装置25は、コンタクトガラス24上の原稿Dを照明する光源26、原稿画像を結像する光学系27、原稿画像を結像させるCCD等からなる光電変換素子28等を有している。画像読み取り終了後、原稿Dを搬送ベルト23の回転により矢印B2方向へ搬送して排紙トレイ14上へ排出する。このように、原稿Dを1枚ずつコンタクトガラス24上へ給送して原稿画像を画像読み取りユニット11によって読み取る。
一方、画像形成部12の内部には、像担持体である感光体30が配置してある。感光体30は、図において時計方向に回転駆動し、帯電装置31によって表面を所定の電位に帯電させる。また、書込ユニット32からは、読み取り装置25によって読み取った画像情報に応じて光変調したレーザ光Lを照射し、帯電させた感光体30の表面をこのレーザ光Lで露光し、これによって感光体30の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置33を通るとき、対向する転写装置34によって感光体30と転写装置34の間に給送された記録媒体Pに転写する。トナー像転写後の感光体30の表面は、クリーニング装置35によって清掃する。
画像形成部12の下部に配置した複数の給紙カセット15ないし18には、紙等の記録媒体Pを収容してあり、いずれかの給紙カセット15ないし18から記録媒体Pを矢印B3方向へ送り出し、その記録媒体Pの表面に、上述のように感光体30の表面に形成したトナー像を転写する。次に、記録媒体Pを矢印B4で示すように画像形成部12内の定着装置100を通し、熱と圧力の作用によって記録媒体Pの表面に転写されたトナー像を定着させる。36を通った記録媒体Pを排出ローラ対37によって搬送し、矢印B5で示すように排紙トレイ20へ排出し、スタックする。
図2は本発明の定着装置の第1の実施例を示す図である。本例では定着装置100は、画像形成装置に着脱自在に配置される定着ユニットに内蔵され、定着手段110と加圧手段である加圧ローラ120と分離爪部140とを備えている。定着手段110は本例では、加圧ローラ111と202支持ローラ112と両ローラ111,112に掛け渡された定着ベルト113とを備える。加熱ローラと加圧ローラ120と定着ベルト113は図示していないハロゲンランプ、誘導加熱装置等で設定した温度に加熱される。トナーTが付着した記録媒体である記録紙Pは定着装置100に搬送され、定着ベルト113と加圧ローラ120の間を通過して加熱・加圧されて定着される。
記録紙Pを定着ベルト113から分離する分離爪部材140は、発熱体142と爪部143とで構成され、図示していない部材で定着装置に固着されている。この発熱体142はライン141で図示していない制御装置に接続され、定着装置の作動状態に従って発熱制御される。
本例では、爪部143は二方向形状記憶合金で形成されている。この二方向形状記憶合金としては、Ti−50at%Ni組成の合金を溶解鋳造、熱間加工後、中間焼鈍しと冷間加工を繰り返し、最終冷間伸び加工量(最終回の中間焼鈍し以後の加工量)を20%としたものを使用できる。この場合、合金温度40℃から100℃で爪部143の位置の移動ができる。
即ち本例では、爪部143が所定温度になった状態では、爪部143の先端は定着ベルト113に接触する位置(図2中実線で示した)に変形し、爪部143が所定温度以下のとき、爪部143の先端が定着ベルト113から離間する位置(図2中波線で示した)に戻る。これにより、爪部143先端が定着ベルト113に接触した状態で、記録紙Pを確実に定着ベルト113から分離させることができる。また、爪部143の先端が定着ベルト113に接触しない状態では、定着ベルト113の摩耗を防止できることとなる。
爪部143の先端には、例えばポリカーボネートにフッ素樹脂をコートしたような耐熱性・耐磨耗性の高い材料取り付けることができる。また、爪部143は、形状記憶合金だけでなく形状記憶樹脂も使用することができる。
本例では、制御装置は、図示していないセンサで検知するニップ部周辺における記録紙Pの有無に基づいて発熱体142のオン・オフを行う。前記発熱体142の発熱状態で、爪部143の先端が定着ベルト113の表面に接触する位置と、定着ベルト113から離間する位置に移動する。これらの関係を図6にタイムミングチャートに示した。
即ち、本例では、ニップ部での記録紙Pの有無により、発熱体142の点灯、停止を行う。制御装置は記録紙Pがニップ部に入る所定時間前に発熱体142をオン状態とし、記録紙Pがニップ部を通過した直後発熱体142をオフ状態とする(図6(a)、(c))。これにより、記録紙Pがニップ部を通過する直前に爪部143の先端が定着ベルト113に接触して記録紙Pの先端をタイミング良く確実に定着ベルト113から分離する(図6(b))。その後、爪部143の先端は定着ベルト113と非接触の状態になり、定着ベルト113の摩耗は進行しない。本例によれば、このような動作により、定着ベルトの摩耗量を極小量に抑制し耐久性の高い定着装置を提供することができる。
発明者らの実験によれば、従来の技術におけるA4サイズの通紙耐久枚数は12万枚までであったが、本実施例では120万枚でもまだ耐久寿命にはいたっていない。
なお、本発明では、爪部143の動作を上述したやり方と逆にもできる。即ち、発熱体142の発熱が止まったときは確実に紙を分離する位置(図2中実線で示した)にいき、ヒータ作動時はすみやかに非接触位置に戻る動作も可能である。また、補助的なばねを付加して爪先端の移動距離を増やすことができる。
さらに、制御装置の制御タイミングも上記例に限ることなく必要に応じて適宜変更することができる。
形状記憶合金としては、上記合金の他、チタン−ニッケル(ニチノール(商品名))が代表的であり、これ以外にも銅−亜鉛−アルミニウム合金や、銅−アルミニウム−ニッケル合金等を使用できる。また、形状記憶樹脂としてはポリノルボルネンまたはトランスポリイソプレン等を使用することができる。
図3は本発明の定着装置の第2の実施例を示す図である。本例では定着装置200は、画像形成装置に着脱自在に配置される定着ユニットに内蔵され、定着ローラ210と加圧手段である加圧ローラ220と上述した第1の実施例と同じ構造の分離爪部材140とを備えている。定着ローラ210は図示していないハロゲンランプ、誘導加熱装置等で設定した温度に加熱される。トナーTが付着した記録媒体である記録紙Pは定着装置200に搬送され、定着ローラ210と加圧ローラ220の間を通過して加熱・加圧されて定着される。
記録紙Pを加圧ローラ220から分離する分離爪部材140は、発熱体142と爪部143とで構成され、図示していない部材で定着装置に固着されている。この発熱体142はライン141で図示していない制御装置に接続され、定着装置の作動状態に従って発熱制御される。
即ち、本例では、爪部143が所定温度になった状態では、爪部143の先端は定着ローラ210に接触する位置(図3中実線で示した)に変形し、爪部143が所定温度以下のとき、爪部143の先端が定着ローラ210から離間する位置(図3中波線で示した)に戻る。これにより、爪部143先端が定着ローラ210に接触した状態で、記録紙Pを確実に定着ベルト113から分離させることができる。また、爪部143の先端が定着ローラ210に接触しない状態では、定着ローラ210の摩耗を防止できることとなる。
従って、本例によっても、定着ローラの摩耗量を極小量に抑制し、耐久性の高い定着装置を提供することができる。
図4は本発明の定着装置の第3の実施例を示す図である。本例では定着装置300は、画像形成装置に着脱自在に配置される定着ユニットに内蔵され、定着手段310と加圧手段である加圧ローラ320と分離爪部材330とを備えている。定着手段310は本例では、加圧ローラ311と302支持ローラ312と両ローラ311,312に掛け渡された定着ベルト313とを備える。加熱ローラと加圧ローラ320と定着ベルト313は図示していないハロゲンランプ、誘導加熱装置等で設定した温度に加熱される。トナーTが付着した記録媒体である記録紙Pは定着装置300に搬送され、定着ベルト313と加圧ローラ320の間を通過して加熱・加圧されて定着される。
記録紙Pを定着ベルト313から分離する分離爪部材330は、発熱体332と爪部333とで構成され、図示していない部材で定着装置に固着されている。この発熱体332はライン331で図示していない制御装置に接続され、定着装置の作動状態に従って発熱制御される。
即ち本例では、爪部333が所定温度になった状態では、爪部333の先端は加圧ローラ320に接触する位置(図4中実線で示した)に変形し、爪部333が所定温度以外のとき、爪部333の先端が加圧ローラ320から離間する位置(図5中波線で示した)に戻る。これにより、爪部143先端が定着ベルト113に接触した状態で、記録紙Pを確実に定着ベルト113から分離させることができる。また、爪部143の先端が定着ベルト113に接触しない状態では、定着ベルト313の摩耗を防止できることとなる。
図5は本発明の定着装置の第4の実施例を示す図である。本例では定着装置400は、画像形成装置に着脱自在に配置される定着ユニットに内蔵され、定着ローラ410と加圧手段である加圧ローラ420と上述した第3の実施例と同じ構造の分離爪部330とを備えている。定着ローラ410は図示していないハロゲンランプ、誘導加熱装置等で設定した温度に加熱される。トナーTが付着した記録媒体である記録紙Pは定着装置400に搬送され、定着ローラ410と加圧ローラ420の間を通過して加熱・加圧されて定着される。
記録紙Pを加圧ローラ420から分離する分離爪部材330は、発熱体332と爪部333とで構成され、図示していない部材で定着装置に固着されている。この発熱体332はライン331で図示していない制御装置に接続され、定着装置の作動状態に従って発熱制御される。
即ち、本例では、爪部333が所定温度になった状態では、爪部333の先端は加圧ローラ420に接触する位置(図5中実線で示した)に変形し、爪部333が所定温度以下のとき、爪部333の先端が加圧ローラ420から離間する位置(図5中波線で示した)に戻る。これにより、爪部333先端が加圧ローラ420に接触した状態で、記録紙Pを確実に加圧ローラ420から分離させることができる。また、爪部333の先端が加圧ローラ520に接触しない状態では、加圧ローラ420の摩耗を防止できることとなる。
従って、本例によっても、加圧ローラの摩耗量を極小量に抑制し、耐久性の高い定着装置を提供することができる。
次に本発明の第5の実施例を説明する。本例は像担持体である感光体(図1中30(感光体ドラム、感光体ベルト等))を備える感光装置に本発明を適用したものである。この例では、上述した各定着ローラ、定着ベルトに替え感光体ローラや感光体ベルトに上述した分離爪部材を配置する。また、分離爪部材の構成、制御は上述した各例と同様に行うことができる。
本例によれば、記録紙が分離爪を通過するとき分離爪を感光体に接触させ、記録紙の先端通過後から次に記録紙が来るまでの間は前記像担持体から離間させることができ、感光体ローラ、感光体ベルト等の摩耗を防止することができる。
本発明が適用される画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の定着装置の第1の実施例を示す図である。 本発明の定着装置の第2の実施例を示す図である。 本発明の定着装置の第3の実施例を示す図である。 本発明の定着装置の第4の実施例を示す図である。 図1に示した定着装置の作動を示すタイミングチャートである。
符号の説明
11 ユニット
12 画像形成部
13 自動原稿搬送装置(ADF)
14 原稿排紙トレイ
15〜18 給紙カセット
19 給紙部
20 排紙トレイ
21 原稿台
22 ピックアップローラ
23 原稿搬送ベルト
24 コンタクトガラス
25 装置
26 光源
27 光学系
28 光電変換素子
30 感光体
31 帯電装置
32 ユニット
33 現像装置
34 転写装置
35 クリーニング装置
37 排出ローラ対
100 定着装置
110 定着手段
111 加圧ローラ
112 202支持ローラ
113 定着ベルト
120 加圧ローラ
140 分離爪部材
141 ライン
142 発熱体
143 爪部
200 定着装置
210 定着ローラ
220 加圧ローラ
300 定着装置
310 定着手段
311,312 ローラ
311 加圧ローラ
312 302支持ローラ
313 定着ベルト
320 加圧ローラ
330 分離爪部材
331 ライン
332 発熱体
333 爪部
400 定着装置
410 定着ローラ
420 加圧ローラ
520 加圧ローラ
D 原稿
L レーザ光
P 記録媒体(記録紙)
T トナー


Claims (13)

  1. 加熱手段を備えた定着部材と、該定着部材に当接する加圧部材と、定着後の記録紙を分離するための分離爪部材とを備えた定着装置において、
    前記分離爪部材は、前記定着部材または加圧部材に接触する位置、及び、前記定着部材及び加圧部材から離間した位置に駆動できる分離爪駆動手段を備えたことを特徴とする定着装置。
  2. 前記分離爪駆動手段を駆動制御する駆動爪制御手段を備え、該駆動爪制御手段は、前記記録紙が通過するとき分離爪を定着部材または加圧部材に接触させ、記録紙の先端通過後から次に記録紙が来るまでの間は前記定着部材及び加圧部材から離間させることを特徴とする請求項1の定着装置。
  3. 前記分離爪駆動手段を分離爪の一部をなす二方向形状記憶素材部及び加熱部とで構成したことを特徴とする請求項1または2の定着装置。
  4. 定着部材及び加圧部材にそれぞれ分離爪装置を設けたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかの定着装置。
  5. 定着部材は、定着ベルトであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの定着装置。
  6. 定着部材は、定着ローラであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの定着装置。
  7. 請求項1ないし6のいずれかの定着装置を備えたことを特徴とする定着ユニット。
  8. 請求項1ないし6のいずれかの定着装置、または、請求項7の定着ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
  9. 像担持体と、該像担持体から記録紙を分離するための分離爪部材とを備えた感光装置において、
    前記分離爪部材を、前記定着部材または加圧部材に接触する位置、及び、前記定着部材及び加圧部材から離間した位置に駆動できる分離爪駆動手段を備えたことを特徴とする感光装置。
  10. 前記分離爪駆動手段を駆動制御する駆動爪制御手段を備え、該駆動爪制御手段は、記録紙が分離爪を通過するとき分離爪を像担持体に接触させ、記録紙の先端通過後から次に記録紙が来るまでの間は前記像担持体から離間させることを特徴とする請求項9の感光装置。
  11. 前記分離爪駆動手段を分離爪の一部をなす二方向形状記憶素材部及びヒータ部とで構成したことを特徴とする請求項9または10の感光装置。
  12. 請求項9ないし11のいずれかの感光装置を備えたことを特徴とする感光ユニット。
  13. 請求項9ないし11のいずれかの感光装置、または、請求項12の感光ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。


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