JP2009003047A - Fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置において用いられ、記録媒体上に保持した未定着トナー像を加熱及び加圧し、記録媒体に定着させる定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device that is used in an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, or a facsimile machine, and heats and pressurizes an unfixed toner image held on a recording medium to fix it on the recording medium.
トナーを用いて可視像を形成する画像形成装置の定着装置としては、定着ロールと、この定着ロールに圧接された加圧部材とを有するものが広く用いられている。この定着装置では、定着ロールと加圧部材とが互いに圧接された状態で、少なくとも定着ロールが回転駆動され、圧接部(ニップ部)に記録媒体を送り込んで、この記録媒体に保持されている未定着トナー像を加熱及び加圧する。
上記定着ロールは、例えばアルミニウムなどの中空円筒状の芯金と、その内部にハロゲンランプ等の加熱源とを備えており、周面がトナー像の定着に適した温度に加熱される。
As a fixing device of an image forming apparatus that forms a visible image using toner, a fixing device having a fixing roll and a pressure member pressed against the fixing roll is widely used. In this fixing device, at least the fixing roll is rotationally driven in a state where the fixing roll and the pressure member are in pressure contact with each other, the recording medium is fed into the pressure contact portion (nip portion), and the indeterminate state held on the recording medium. The received toner image is heated and pressurized.
The fixing roll includes a hollow cylindrical cored bar such as aluminum and a heating source such as a halogen lamp inside, and the peripheral surface is heated to a temperature suitable for fixing the toner image.
このような定着ロールは、搬送される記録媒体のサイズにより、その通過領域と非通過領域とで定着ロールの周面温度に差が生じやすくなる。つまり、記録媒体の通過領域では熱が記録媒体に移動し周面温度が低くなるが、非通過領域は記録媒体への熱の移動がなく周面温度が高くなる。 Such a fixing roll is likely to have a difference in the peripheral surface temperature of the fixing roll between the passing area and the non-passing area depending on the size of the recording medium to be conveyed. That is, in the passing area of the recording medium, heat moves to the recording medium and the peripheral surface temperature decreases, but in the non-passing area, heat does not move to the recording medium and the peripheral surface temperature increases.
特許文献1には、使用される記録媒体のサイズによって加熱ロールの端部付近で温度が過度に上昇するのを抑制しようとする定着装置が記載されている。
この定着装置は、熱源を内蔵する加熱ロールの基材上に弾性層を設け、加圧部材を圧接させることにより圧接部を形成しており、圧接部に記録紙を挟み込んでトナー像を定着させるものである。そして、加熱ロールの外周面に外部加熱ロールを圧接するものとし、この外部加熱ロールの軸線方向における両端部付近で加熱を抑制するように熱源を配置している。また、加熱ロールの軸線方向における両端部で外周面に冷却ロールを圧接し、この領域で加熱ロールの表面温度を低下させることが記載されている。
In this fixing device, an elastic layer is provided on a base material of a heating roll having a built-in heat source, and a pressure contact portion is formed by pressing a pressure member, and a recording paper is sandwiched between the pressure contact portions to fix a toner image. Is. And an external heating roll shall be press-contacted to the outer peripheral surface of a heating roll, and the heat source is arrange | positioned so that a heating may be suppressed in the axial direction vicinity of this external heating roll. Further, it is described that the cooling roll is pressed against the outer peripheral surface at both ends in the axial direction of the heating roll, and the surface temperature of the heating roll is lowered in this region.
上記のように加熱ロールによってトナー像を加熱する定着装置では、一般に使用される最大サイズの記録媒体の幅に対応して全幅を充分に加熱することができるように加熱源が設けられる。この定着装置では、最大サイズより小さいサイズの記録媒体を連続して使用すると、小サイズの記録媒体の通紙領域で加熱ロールから記録媒体に熱が奪われる。そして、この部分の温度を検出して適切な定着が可能な温度となるように加熱源を制御すると、非通紙領域の温度が上昇し、過加熱状態となる。このような状態では、記録媒体の幅方向の両端付近にハーフトーン画像がある場合、高温となった非通紙領域の影響でトナーのオフセットが生じることがある。また、通紙領域と非通紙領域とで大きな温度差が生じると、その後に大きなサイズの記録媒体を使用したときに、定着された画像に光沢むら等の欠陥が生じる。 In the fixing device that heats the toner image with the heating roll as described above, a heating source is provided so that the entire width can be sufficiently heated corresponding to the width of the recording medium of the maximum size that is generally used. In this fixing device, when a recording medium having a size smaller than the maximum size is continuously used, heat is removed from the heating roll to the recording medium in a sheet passing area of the small size recording medium. When the temperature of this portion is detected and the heating source is controlled so as to achieve a proper fixing temperature, the temperature of the non-sheet passing region rises, and an overheating state occurs. In such a state, when there are halftone images near both ends in the width direction of the recording medium, toner offset may occur due to the influence of the non-sheet passing region that has become high temperature. In addition, when a large temperature difference occurs between the paper passing area and the non-paper passing area, defects such as uneven glossiness occur in the fixed image when a recording medium having a large size is subsequently used.
例えば、A3サイズよりやや大きいいわゆるA3ノビサイズの記録媒体を用い、A3サイズより大きい範囲に画像を形成することを可能とした画像形成装置では、次のような欠陥が生じることがある。このような画像形成装置の定着装置では、A3ノビサイズの範囲について充分に加熱してトナー像を定着することができるものとなっている。このため、A3サイズの記録媒体を連続して使用すると、定着ロールの端部付近のみが高温となり、A3サイズの画像の幅方向における両端付近にハーフトーンの画像があると、いわゆるノンビジュアルオフセットが生じる傾向が強くなる。このようなオフセットは、一見は目立ち難いものではあるが、画像の汚れを引き起こすものとなる。A3サイズより小さい記録媒体を用いる場合も同様の問題が生じ得る。 For example, an image forming apparatus that uses a so-called A3 novi size recording medium that is slightly larger than the A3 size and can form an image in a range larger than the A3 size may cause the following defects. In such a fixing device of the image forming apparatus, the toner image can be fixed by sufficiently heating in the range of A3 Nobi size. For this reason, if A3 size recording media are used continuously, only the vicinity of the end of the fixing roll becomes hot, and if there are halftone images near both ends in the width direction of the A3 size image, a so-called non-visual offset is generated. The tendency to occur becomes stronger. Such an offset is not noticeable at first glance, but it causes image smearing. Similar problems may occur when using a recording medium smaller than the A3 size.
一方、特許文献1に記載されているように、外部加熱ロールとして、加熱源からの熱供給量が両端部付近で低減されたものを用いると、最大サイズの記録媒体が使用されるときに、両端部を充分に加熱することができない。特に、画像形成装置の起動時等、急速に加熱ロールを加熱するときに、上記のような外部加熱ロールを用いると、加熱ロールの軸線方向に温度差が生じてしまう。また、使用される記録媒体の全てのサイズに対応して、それぞれ加熱範囲の異なるロールを用いることは、装置の大型化や製作コストの上昇を招くことになる。 On the other hand, as described in Patent Document 1, when an external heating roll in which the heat supply amount from the heating source is reduced near both ends is used, when a recording medium of the maximum size is used, Both ends cannot be heated sufficiently. In particular, when the heating roll is rapidly heated such as when the image forming apparatus is started up, a temperature difference is generated in the axial direction of the heating roll. In addition, using rolls having different heating ranges corresponding to all sizes of recording media to be used leads to an increase in the size of the apparatus and an increase in manufacturing costs.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、定着ロールの軸線方向における外周面の温度分布を制御し、使用される最大サイズの記録媒体について、良好な定着画像が得られるとともに、小さいサイズの記録媒体を用いるときにも、非通紙領域の過加熱による画像欠陥を防止することができる定着装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object of the present invention is to control the temperature distribution of the outer peripheral surface in the axial direction of the fixing roll, and to achieve excellent fixing for the maximum size recording medium to be used. An object of the present invention is to provide a fixing device capable of obtaining an image and preventing an image defect due to overheating of a non-sheet passing area even when a recording medium having a small size is used.
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、 内部に加熱源を備え、回転駆動される定着ロールと、 該定着ロールの外周面に圧接され、前記定着ロールとの圧接領域に未定着トナー像が保持された記録媒体を挟みこんで加圧する加圧部材と、 前記定着ロールの表面温度を、該定着ロールの軸線方向の異なる位置で検出する複数の温度検知手段と、 前記定着ロールの外周面に、軸線方向に沿って接触するように配置され、内部に加熱源を有する1本又は複数本の外部加熱ロールとを有し、 前記定着ロール及び前記外部加熱ロールの少なくとも一方は、これらの間の接触圧によって変形する弾性層を全周にわたって備えるものであり、 前記温度検知手段は、搬送されるすべてのサイズの記録媒体が通過する通紙領域及び搬送される最大サイズの記録媒体より幅方向の寸法が小さい記録媒体が接触しないで通過する非通紙領域の少なくとも2カ所の温度を検出するものであり、 前記温度検知手段による検出信号に基づいて、前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの軸線方向の接触圧の分布を変化させる定着装置を提供する。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is characterized in that a heating source is provided therein, and is rotationally driven. A pressure member that sandwiches and presses a recording medium holding a toner image, a plurality of temperature detection units that detect surface temperatures of the fixing roll at different positions in the axial direction of the fixing roll, and the fixing roll One or a plurality of external heating rolls that are arranged so as to be in contact with each other along the axial direction and have a heating source therein, and at least one of the fixing roll and the external heating roll is: An elastic layer that is deformed by the contact pressure between them is provided over the entire circumference, and the temperature detecting means includes a sheet passing area through which a recording medium of all sizes to be conveyed and a conveyed medium are conveyed. Detecting at least two temperatures of a non-sheet-passing area through which a recording medium having a width dimension smaller than that of a large-sized recording medium passes without contacting, and based on a detection signal from the temperature detecting means, Provided is a fixing device that changes the distribution of contact pressure in the axial direction between a heating roll and the fixing roll.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の定着装置において、 前記外部加熱ロールは、外径が軸線方向になだらかに変化しており、 前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの軸線方向の接触圧の分布は、前記温度検知手段の検出信号に基づいて、前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの圧接力を変更することによって変化させるものとする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の定着装置において、 前記外部加熱ロールは、外径が軸線方向の端部より中央部で拡大するようになだらかに変化するものであり、前記外部加熱ロールと前記定着ロールとはそれぞれの両端部を支持して圧接力を変更するものとする。 According to a third aspect of the invention, there is provided the fixing device according to the second aspect, wherein the external heating roll gradually changes so that an outer diameter of the external heating roll expands at a central portion from an end portion in the axial direction. The external heating roll and the fixing roll support both end portions and change the pressing force.
請求項4に記載の発明は、請求項2又は請求項3に記載の定着装置において、 前記外部加熱ロールは、前記定着ロールと接触する位置の後方側から見たときに、前記外部加熱ロールの軸線と前記定着ロールの軸線とが所定の角度となるように支持されているものとする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to the second or third aspect, when the external heating roll is viewed from a rear side of a position in contact with the fixing roll, the external heating roll It is assumed that the axis and the axis of the fixing roll are supported at a predetermined angle.
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の定着装置において、 前記外部加熱ロールは、前記定着ロールと接触する位置の後方側から見たときに、前記外部加熱ロールの軸線と前記定着ロールの軸線とが所定の角度となるように支持され、 前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの軸線方向の接触圧の分布は、前記温度検知手段の検出信号に基づいて前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの圧接力を変更することによって変化させるものとする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the external heating roll has an axis of the external heating roll and the fixing when viewed from the rear side of the position in contact with the fixing roll. The axial line of the roll is supported at a predetermined angle, and the distribution of the contact pressure in the axial direction between the external heating roll and the fixing roll is determined based on the detection signal of the temperature detection means. The pressure is changed by changing the pressure contact with the fixing roll.
請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の定着装置において、 前記外部加熱ロールは、前記定着ロールと接触する位置の後方側から見たときに、前記外部加熱ロールの軸線と前記定着ロールの軸線とのなす角度αを、これらの軸線が平行となる位置を含む範囲で変更することが可能となっており、 前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの軸線方向の接触圧の分布は、前記温度検知手段の検出信号に基づいて前記角度αを変更することによって変化させるものとする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the external heating roll has an axis of the external heating roll and the fixing when viewed from the rear side of the position in contact with the fixing roll. The angle α formed with the roll axis can be changed within a range including the positions where these axes are parallel, and the distribution of the contact pressure in the axial direction between the external heating roll and the fixing roll is as follows: The angle α is changed by changing the detection signal of the temperature detecting means.
請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項3までのいずれかに記載の定着装置において、 記録媒体の種類、サイズ、厚さ又は坪量の少なくともいずれかと前記温度検出手段による検出信号とに基づいて、前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの軸線方向の接触圧の分布を変化させるものとする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to third aspects, at least one of a type, a size, a thickness, and a basis weight of the recording medium and a detection signal by the temperature detection unit Based on the above, the distribution of the contact pressure in the axial direction between the external heating roll and the fixing roll is changed.
請求項1に係る発明の構成によれば、温度検知手段により検出された検知信号に基づいて、外部加熱ロールが定着ロールと接触する接触圧の軸線方向の分布が変化し、これによって定着ロールの軸線方向における熱供給量の分布を制御することができる。つまり接触圧が大きい範囲では定着ロール又は外部加熱ロールの弾性層が大きく変形して接触域の周方向の長さが大きくなる。これにより、接触圧の大きい範囲で外部加熱ロールから定着ロールに供給される熱量を多くすることができる。また、接触圧の小さい範囲では供給される熱量を少なくすることができる。これにより非通紙領域の温度上昇を抑えることができ、定着ロールの端部付近の過加熱による画像欠陥を抑制することができる。 According to the configuration of the first aspect of the present invention, the axial distribution of the contact pressure at which the external heating roll comes into contact with the fixing roll is changed based on the detection signal detected by the temperature detecting means, whereby the fixing roll The distribution of the heat supply amount in the axial direction can be controlled. That is, in the range where the contact pressure is large, the elastic layer of the fixing roll or the external heating roll is greatly deformed and the circumferential length of the contact area is increased. Accordingly, it is possible to increase the amount of heat supplied from the external heating roll to the fixing roll in a range where the contact pressure is large. In addition, the amount of heat supplied can be reduced in a range where the contact pressure is small. As a result, the temperature rise in the non-sheet passing region can be suppressed, and image defects due to overheating near the end of the fixing roll can be suppressed.
請求項2に係る発明の構成によれば、外部加熱ロールの外径が拡大されている部分で定着ロールとの接触圧が大きくなり、接触幅が広くなる。これにより、外径が拡大されている部分で外部加熱ロールから定着ロールに供給される熱量が多くなる。また、外部加熱ロールを押し付ける力を調整することによって、外径が拡大されている範囲で定着ロールと接触し、外径が小さい範囲では定着ロールと離隔させることもできる。一方、外部加熱ロールを定着ロールに強く押し付けたときには定着ロールの周面の全幅にわたり、周方向に広い範囲で接触する。このような状態では外部加熱ロールの外径の違いによる周方向の接触範囲の違いは、小さな比となり、供給される熱量の違いも小さな比となる。したがって、定着ロールの周面を全幅にわたってほぼ均等に加熱することもできる。 According to the configuration of the second aspect of the invention, the contact pressure with the fixing roll is increased at the portion where the outer diameter of the external heating roll is enlarged, and the contact width is widened. As a result, the amount of heat supplied from the external heating roll to the fixing roll is increased at the portion where the outer diameter is enlarged. Further, by adjusting the pressing force of the external heating roll, it can come into contact with the fixing roll in a range where the outer diameter is enlarged, and can be separated from the fixing roll in a range where the outer diameter is small. On the other hand, when the external heating roll is strongly pressed against the fixing roll, it contacts in a wide range in the circumferential direction over the entire width of the peripheral surface of the fixing roll. In such a state, the difference in the contact range in the circumferential direction due to the difference in the outer diameter of the external heating roll is a small ratio, and the difference in the amount of heat supplied is also a small ratio. Therefore, the peripheral surface of the fixing roll can be heated almost uniformly over the entire width.
請求項3に係る発明の構成によれば、定着ロールの軸線方向における中央部で外部加熱ロールからの熱量を多くし、端部で少なくすることができる。特に、圧接力を小さく調整して、端部付近で外部加熱ロールを定着ロールから離隔することができ、端部付近への熱伝導を遮断することができる。一方、外部加熱ロールを強く押圧したときには、定着ロールの周方向の広い範囲で外部加熱ロールと接触する。そして、両端部を押圧して外部加熱ロールを圧接すると、この外部加熱ロールの軸線に湾曲するようなたわみが生じ、軸線方向の両端部で接触圧を増大する効果が生じる。これにより、外径が中央部で拡大されていることと相殺され、軸線方向に接触圧の差が少ない分布となる。したがって、外部加熱ロールの定着ロールに対する押圧力を調整することにより、軸線方向の両端部で熱供給量が少ない状態と、軸線方向に沿ってほぼ均等な熱量が供給される状態とを切り換えることが可能となる。 According to the configuration of the invention of claim 3, the amount of heat from the external heating roll can be increased at the central portion in the axial direction of the fixing roll and can be decreased at the end. In particular, by adjusting the pressure contact force small, the external heating roll can be separated from the fixing roll in the vicinity of the end portion, and the heat conduction to the vicinity of the end portion can be cut off. On the other hand, when the external heating roll is strongly pressed, it contacts the external heating roll in a wide range in the circumferential direction of the fixing roll. And when both ends are pressed and the external heating roll is pressed, the bending of the axis of the external heating roll is generated, and the effect of increasing the contact pressure at both ends in the axial direction is produced. This cancels out the fact that the outer diameter is enlarged at the central portion, resulting in a distribution with little difference in contact pressure in the axial direction. Therefore, by adjusting the pressing force of the external heating roll against the fixing roll, it is possible to switch between a state in which the heat supply amount is small at both ends in the axial direction and a state in which a substantially uniform heat amount is supplied along the axial direction. It becomes possible.
請求項4に係る発明の構成によれば、定着ロールの軸線方向における一部の範囲で外部加熱ロールを定着ロールに強く押し付け、この範囲から離れるにしたがって接触圧が小さくなるように圧接することができる。したがって、外部加熱ロールから多くの熱量が供給される範囲と少ない熱量が供給される範囲との供給される熱量の差を大きく設定することが可能となる。 According to the configuration of the invention of claim 4, the external heating roll is strongly pressed against the fixing roll in a partial range in the axial direction of the fixing roll, and press-contact is performed so that the contact pressure decreases as the distance from the range increases. it can. Therefore, it is possible to set a large difference in the amount of heat supplied between a range where a large amount of heat is supplied from the external heating roll and a range where a small amount of heat is supplied.
請求項5に係る発明の構成によれば、定着ロールの軸線方向における一部の範囲で外部加熱ロールを定着ロールに強く押し付け、定着ロールに対して供給される熱量を大きくすることができる。そして、圧接力を変更することによって多くの熱量が供給される範囲を拡大又は縮小することができる。これによって、定着ロールの軸線方向に温度分布を調整することが可能となる。 According to the configuration of the fifth aspect of the invention, it is possible to increase the amount of heat supplied to the fixing roll by strongly pressing the external heating roll against the fixing roll in a partial range in the axial direction of the fixing roll. And the range in which a large amount of heat is supplied can be enlarged or reduced by changing the pressure contact force. This makes it possible to adjust the temperature distribution in the axial direction of the fixing roll.
請求項6に係る発明の構成によれば、定着ロールの軸線方向における一部の範囲で外部加熱ロールを定着ロールに強く押し付け、定着ロールに対して供給される熱量を大きくすることができる。そして、外部加熱ロールの背後から見たときに定着ロールの軸線と外部加熱ロールの軸線とが重なり合う場合、つまりこれらの軸線が平行となるように配置されたときには、軸線方向にほぼ均等に熱量が供給される。したがって、定着ロールの軸線方向における温度分布の調整を適切に行うことが可能となる。 According to the configuration of the sixth aspect of the invention, it is possible to increase the amount of heat supplied to the fixing roll by strongly pressing the external heating roll against the fixing roll in a partial range in the axial direction of the fixing roll. When the axis of the fixing roll and the axis of the external heating roll overlap when viewed from behind the external heating roll, that is, when these axes are arranged so as to be parallel, the amount of heat is almost evenly distributed in the axial direction. Supplied. Accordingly, it is possible to appropriately adjust the temperature distribution in the axial direction of the fixing roll.
請求項7に係る発明の構成によれば、使用される記録媒体によって定着ロールに生じる温度差が異なるものとなっても、これに対応して良好な画像の定着が可能な温度分布とすることができる。 According to the configuration of the seventh aspect of the invention, even if the temperature difference generated in the fixing roll differs depending on the recording medium used, the temperature distribution corresponding to this can be set to a satisfactory image fixing. Can do.
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は、本願発明の一実施形態である定着装置を示す概略構成図である。
この定着装置1は、中心軸回りに回転が可能に支持された定着ロール2と、この定着ロール2の表面の温度を検出する2つの温度検知手段4a、4bと、定着ロール2の外周面を外側から補助的に加熱する2本の外部加熱ロール6、7と、圧力ロール9及び2つの支持ロール11に張架され、上記定着ロール2に圧接されるエンドレスベルト8と、このエンドレスベルト8の内周面に接触して支持され、定着ロール2の外周面に沿ってエンドレスベルト8を押圧する圧力付与部材10とで主要部が構成されている。また、定着ロール2の周囲には、離型剤を供給する離型剤供給装置12、及び定着ロール2の外周面に付着したトナーや紙紛を除去するクリーニング装置13が配置されている。そして、回転駆動される定着ロール2とエンドレスベルト8との圧接部に未定着のトナー像を保持した記録シートP(記録媒体)が送り込まれると、定着ロール2からの熱移動によってトナー像を加熱するとともに加圧して記録シート上に圧着するものとなっている。トナー像が定着された記録シートはガイド部材14に案内され、排出ロール15によって装置外へ送り出される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a fixing device according to an embodiment of the present invention.
The fixing device 1 includes a fixing
上記定着ロール2は、導電性を有する金属製の円筒状芯金2aを有し、この芯金2aの周りに耐熱性の弾性体層2bおよび離型層2cが積層されている。そして、この芯金2aがフランジ及び支持軸により画像形成装置の本体フレーム(図示せず)に回転が可能に支持されている。
定着ロール2の円筒状芯金2aには、熱伝導性や剛性にすぐれたアルミニウム、鉄及びステンレス等の金属等を用いることができる。本実施例ではアルミニウムからなる円筒体を芯金とし、弾性体層2bにはシリコーンゴムを使用している。離型層2cは、炭化ケイ素粉末を分散したPTFE樹脂等を用いることができる。
また、図1に示すように、定着ロール2の内部には加熱源としてハロゲンランプ2dが配設されており、定着ロール2の軸線方向の全長にわたってほぼ均等に熱が供給されるものとなっている。
The fixing
For the cylindrical cored
As shown in FIG. 1, a
前記温度検知手段4は、定着ロール2の外周面と接触して温度を検出する温度センサが使用されている。これらは、図3に示すように、通紙領域で定着ロールの外周面の温度を検出する第1の温度検知手段4aと、非通紙領域の温度を検出する第2の温度検知手段4bとを含むものである。
第1の温度検知手段4aは、定着ロール2の軸線方向のほぼ中央部で定着ロール2の外周面に接触して配置されている。つまり、定着ロールの中央部を規準にして搬送されるすべてのサイズの記録シートが通過する領域内で定着ロール2の外周面の温度を検出するものである。
第2の温度検知手段4bは、定着ロール2の軸線方向の端部付近において外周面の温度を検出するように配置されている。つまり、第2の温度検知手段4bによって温度が検出される位置は、最大サイズの記録シートが通過する範囲であるが、小サイズの記録シートが通過する範囲からはずれた位置となっている。
As the temperature detecting means 4, a temperature sensor that detects the temperature in contact with the outer peripheral surface of the fixing
The first
The second temperature detection means 4 b is arranged so as to detect the temperature of the outer peripheral surface in the vicinity of the end of the fixing
温度検出手段4a、4bは、定着ロール2の周面に接触した状態で温度を測定するものであり、ゼーベック効果を利用した熱電対や、抵抗の温度係数が大きい素子を用いたサーミスタ等が用いられる。これらの接触式の温度センサは安価であるため、装置のコストを低減することができる。
なお、温度センサは、定着ロールの表面と非接触で温度を検出するもの等を使用することもできる。
また、本実施の形態では、2つの温度検知手段4a、4bを配置しているが、3カ所以上に配置することにより、さらに細かく温度分布を検出することもできる。
The temperature detection means 4a and 4b measure the temperature in contact with the peripheral surface of the fixing
As the temperature sensor, a sensor that detects the temperature without contact with the surface of the fixing roll can be used.
Further, in the present embodiment, the two
前記エンドレスベルト8は、ポリイミド等の耐熱性樹脂フィルムにより形成され、定着ロール2と離れた位置に配置された2個の支持ロール11と定着ロール2に押し付けるように配置されている圧力ロール9の周囲に巻き回されている。圧力ロール9は定着ロール2の弾性層に大きな変形が生じる程度に押し付けられており、この圧力ロール9の圧接部を通過する記録シートPが定着ロール2から容易に剥離するものとなっている。
The
前記圧力付与部材10は、図1に示すように、ベースプレート10aの上に弾性層10bと低摩擦層10cとを積層して形成したものであり、圧縮コイルスプリング10dによってベースプレート10aが定着ロール2に向けて付勢されている。ベースプレート10aはステンレス鋼製の部材である。
As shown in FIG. 1, the
前記離型剤供給装置12は、離型剤を貯蔵するタンク12a、このタンク12aから離型剤を汲み上げる多孔質材料からなる汲み上げ部材12b、汲み上げ部材12bと接触して配置され周面上に離型剤を保持する供給ロール12c、この供給ロール12c及び定着ロール2に接触して供給ロール12cから供給された離型剤を定着ロール2の表面にほぼ均等に塗布する塗布ロール12d、及び供給ロール12cの表面に供給された離型剤の量を規制し、塗布ロール12dに供給される離型剤の量を調整する離型剤規制部材12e、とで主要部が構成されている。
The release
前記クリーニング装置13は、定着ロール2の表面を清掃するクリーニングロール13aと、クリーニングロール13a及び外部加熱ロール6に圧接されるベルト状のクリーニングウェブ13bと、巻き回されたクリーングウェブ13bを徐々に送り出す送り出しロール13cと、送り出しロール13cから送り出されたクリーングウェブ13bを巻き取る巻き取りロール13dと、クリーニングウェブ13bを背面からクリーニングロール13a及び外部加熱ロール6に押圧する押圧ロール13eと、で主要部が構成されている。
The
クリーニングウェブ13bは、不織布にシリコーンオイルを含浸させた一連の帯状の部材となっている。そして、未使用分が巻き回された送り出しロール13cから引き出されて巻き取りロール13dに巻き取られるまでに、外部加熱ロール6及びクリーニングロール13aの周面に圧接されている。したがって、外部加熱ロール6及びクリーニングロール13aが回転することによってこれらの周面を清掃するものとなっている。上記クリーニングウェブ13bは、ゆっくりとした速度で送り出しロールから巻き取りロールに巻き取られることによって、常に新しい部分が外部加熱ロール6及びクリーニングロール13aの周面に接触し、長期間に渡って良好な清掃を可能とするものである。
The cleaning
外部加熱ロール6、7は、図1に示すように、導電性を有する金属製の円筒状芯金6a、7aに離型層6b、7bを積層して構成されたロールであり、両端部で支持されて定着ロール2の外周面に押圧されている。外部加熱ロール6、7は、加熱源としてハロゲンランプ6c、7cを内部に備えており、これらのハロゲンランプ6c、7cは外部加熱ロール6,7の軸線方向にほぼ均等に熱を供給するものとなっている。そして、この加熱ロール6,7が定着ロール2の周面に接触することにより、定着ロール2の外周面を外側から加熱するものである。
なお、外部加熱ロール6、7の加熱源としてはハロゲンランプ6c、7cに限られる
ものではない。また、配設される外部加熱ロールは1本でも複数本であってもよい。
As shown in FIG. 1, the external heating rolls 6 and 7 are rolls configured by laminating release layers 6b and 7b on
The heating source for the external heating rolls 6 and 7 is not limited to the
上記外部加熱ロール6の両端部は、図2に示すように、定着ロール2の軸線に対して進退が可能に支持されており、ステッピングモータ16によって回転駆動されるカム17を介して定着ロール2側に押し付けられている。つまり、カム17が回転することによって外部加熱ロール6の支持軸6dを変位させ、外部加熱ロール6の定着ロール2への押圧力を制御するものとなっている。このカム17によって外部加熱ロール6を押し付ける力は、第1の押圧力、これより弱い第2の押圧力及び外部加熱ロール6が定着ロール2から離隔される状態の3段階に変化させるものとなっている。
なお、カム17に代えてソレノイド等を使用して押圧力の調整をすることもできる。
As shown in FIG. 2, both ends of the
The pressing force can be adjusted using a solenoid or the like instead of the
また、外部加熱ロール6,7は、図3に示すように、その外径が軸線方向の端部よりも中央部に向けて連続して拡大する形状、つまり、クラウン形状となっている。この形状を有することにより、外部加熱ロール6が上記カム17の回転で定着ロール2の外周面へ大きな押圧力で圧接される場合には、外部加熱ロール6は軸線方向のほぼ全長で定着ロール2の外周面に接触する。さらに、図4(a)に概念的に示すように、定着ロール2と外部加熱ロール6とは両端部で支持された状態で強く圧接されることにより双方の軸線は湾曲するようにたわみが生じ、図4(b)に示すように、軸線方向に接触圧の分布が均等に近い状態となる。したがって、外部加熱ロール6から定着ロール2への熱移動量の分布は、図4(c)に示すように、ほぼ均等なものとなる。
Further, as shown in FIG. 3, the external heating rolls 6 and 7 have a shape in which the outer diameter continuously expands toward the central portion rather than the end portion in the axial direction, that is, a crown shape. By having this shape, when the
一方、定着ロール2への押圧力を小さくした場合は、図5(a)に示すように、外部加熱ロール6の軸線方向の端部が定着ロール2の周面から離隔されるが、中央部分は接触している。したがって、定着ロール2の軸線方向における中央部付近では、外部加熱ロール6から定着ロール2に多くの熱量が供給され、端部付近では熱の伝導が遮断される。このように、外部加熱ロール6の定着ロール2への押圧力を変化させ、定着ロール2へ移動する熱量の分布を定着ロール2の軸線方向で変化させ、定着ロール2の温度分布を制御するものとなっている。
On the other hand, when the pressing force to the fixing
本実施の形態では、2本の外部加熱ロール6、7の双方が上記クラウン形状を有しているが、1本だけがクラウン形状を有するものであってもよい。
また、一方の外部加熱ロール6の外径が軸線方向に変化する曲線は他の外部加熱ロール7の変化曲線と異なっていてもよい。
さらに、押圧力の制御も外部加熱ロール毎に行うこともできる。
このように、押圧力の制御、クラウン形状の有無又はクラウン形状とする外径の変化曲線を外部加熱ロールごとに変化させることによって定着ロール2の軸線方向の温度を精度良く制御することができる。
In the present embodiment, both of the two external heating rolls 6 and 7 have the crown shape, but only one of them may have a crown shape.
Further, the curve in which the outer diameter of one
Further, the pressing force can be controlled for each external heating roll.
Thus, the temperature in the axial direction of the fixing
また、図6(a)に示すように、定着ロール2に押し付けられる外部加熱ロール6を背後から見たときに、外部加熱ロール6の軸線が定着ロール2の軸線と所定の角度αを有した状態で配置することもできる。
このように外部加熱ロール6が配置されることにより、外部加熱ロール6と定着ロール2との接触圧の分布は定着ロール2の軸線方向の中央部付近で大きくなり端部付近で小さくなる。これにより、図6(b)に示すように接触領域の周方向の長さは、定着ロール2の軸線方向における中央部で大きくなり、端部付近と中央部とで外部加熱ロール6からの熱移動量の差が大きくなる。
なお、外部加熱ロールが2本以上あるときには、外部加熱ロール毎に上記角度αを変えることもできる。
Further, as shown in FIG. 6A, when the
By arranging the
When there are two or more external heating rolls, the angle α can be changed for each external heating roll.
次に、温度検知手段4により検出された温度及び記録シートのサイズに基づいて外部加熱ロール6、7の定着ロール2に対する押圧力を制御する工程について説明する。
図7は、押圧力の制御を示すフローチャートである。
用紙の走行が開始されるときには、初期設定である第1の押圧力で外部加熱ロール6、7は定着ロール2に押し付けられており、定着ロール2の軸線方向の全長に熱を供給する(ST1)。そして、装置に入力された情報又はセンサ等によって検知された信号により用紙サイズを認識する(ST2)。認識した用紙サイズがこの装置で使用できる最大サイズであった場合、外部加熱ロール6、7に作用する第1の押圧力を維持する(ST3)。そして、通紙領域で温度を検出する第1の温度検知手段の検知信号に基づいて定着ロール2が内蔵する加熱源2d及び外部加熱ロールの加熱源6c、7cを制御し、定着ロール2の表面温度を定着に適した温度に制御する(ST4)。この状態で画像の定着動作を行い(ST5)、所定の枚数の定着が完了したときに用紙の走行を終了する。
Next, a process of controlling the pressing force of the external heating rolls 6 and 7 against the fixing
FIG. 7 is a flowchart showing control of the pressing force.
When the running of the paper is started, the external heating rolls 6 and 7 are pressed against the fixing
一方、認識した用紙サイズが最大サイズでない場合、定着ロール2の非通紙領域の温度を第2の温度検知手段4bで検出し(ST6)、第1の温度検知手段4aによって検出された温度と比較する(ST7)。これらの温度差が予め設定されている値以下であった場合は、第1の押圧力を維持して定着動作を行う(ST8,ST9,ST10)。用紙走行を継続して行い、非通紙領域の温度が上昇して第1の温度検知手段4aと第2の温度検知手段4bとの検出温度の差が設定されている所定の温度差より大きくなっていると、外部加熱ロール6、7の定着ロール2への押圧力が第2の押圧力に切り替わる(ST11)。また、第2の押圧力で継続して用紙走行を継続して行い(ST9,ST10)、上記温度差が所定の値より小さくなっているときには、外部加熱ロール6,7の押圧力は再度第1の押圧力に設定される(ST8)。第2の押圧力で外部加熱ロール6が定着ロール2に押圧されていると、定着ロール2の端部への熱移動が少なくなり、軸線方向における中央部と端部との温度差が減少する場合も生じ得るものである。その後、設定された枚数の定着動作が全部終了したことが確認されると用紙走行は終了する。
On the other hand, if the recognized paper size is not the maximum size, the temperature of the non-sheet passing area of the fixing
上記温度差は、使用される用紙の種類、坪量によって、設定を変更するものとなっており、例えば、表1に示すように設定される。
ここで、坪量とは1平方メートルあたりの記録シート1枚の重量をいい、記録シートの種類は普通紙とコート紙を対象としている。また、第1の押圧力はクラウン形状を有した外部加熱ロール6、7の軸線方向の全長が定着ロール2の外周面に接触する押圧力であり、第2の押圧力よりも強い力に設定するものである。一方、第2の押圧力は第1の押圧力よりも弱い力で、外部加熱ロール6、7の軸線方向の両端部は定着ロール2の両端部から離間している状態である。
Here, the basis weight refers to the weight of one recording sheet per square meter, and the types of recording sheets are for plain paper and coated paper. The first pressing force is a pressing force in which the entire axial length of the external heating rolls 6 and 7 having a crown shape is in contact with the outer peripheral surface of the fixing
以上に説明した実施の形態では、外部加熱ロールは中央部で外径が拡大した、いわゆるクラウン形状のものが用いられているが、外部加熱ロールの背後から見たときの定着ロールの軸線と外部加熱ロールの軸線とが所定の角度αとなるように配置されているときには、軸線方向に同径の外部加熱ロールを用いることもできる。このような外部加熱ロールを用いても、定着ロール2に対する押圧力を変化させることによって接触圧の分布を変えることができる。
In the embodiment described above, the outer heating roll has a so-called crown shape whose outer diameter is enlarged at the center portion, but the fixing roll axis and the outer side when viewed from behind the outer heating roll are used. When the heating roll is arranged so that the axis of the heating roll is at a predetermined angle α, an external heating roll having the same diameter in the axial direction can also be used. Even if such an external heating roll is used, the distribution of the contact pressure can be changed by changing the pressing force against the fixing
一方、説明した実施の形態では、外部加熱ロールの背後から見たときの定着ロールの軸線と外部加熱ロールの軸線とのなす角度αは、一定となっているが、この角度αを変化させることもできる。角度を変化させる機構は、ソレノイドやステッピングモータを用いて外部加熱ロールを支持する軸受けの位置を移動させることによって実現することができる。 On the other hand, in the embodiment described, the angle α formed between the axis of the fixing roll and the axis of the external heating roll when viewed from behind the external heating roll is constant, but this angle α can be changed. You can also. The mechanism for changing the angle can be realized by moving the position of the bearing that supports the external heating roll using a solenoid or a stepping motor.
このような定着装置では、外部加熱ロールと定着ロールとが平行となる位置つまり上記角度αが0°となるように外部加熱ロールを支持したときには、定着ロールの軸線方向の全域において外部加熱ロールを定着ロールに押し付けることができる。そして、定着ロールの端部にも外部加熱ロールから熱を供給することができる。一方、上記角度αを所定の値に設定することによって、外部加熱ロールと定着ロールとが端部付近で離隔し、定着ロールの端部への熱伝導を遮断することができる。 In such a fixing device, when the external heating roll is supported so that the external heating roll and the fixing roll are parallel, that is, the angle α is 0 °, the external heating roll is applied to the entire area in the axial direction of the fixing roll. It can be pressed against the fixing roll. Heat can also be supplied from the external heating roll to the end of the fixing roll. On the other hand, by setting the angle α to a predetermined value, the external heating roll and the fixing roll are separated from each other in the vicinity of the end portion, and heat conduction to the end portion of the fixing roll can be blocked.
また、上記のように外部加熱ロールの軸線と定着ロールの軸線とのなす角度αが変化する定着装置では、外部加熱ロールとして軸線方向の外径が一定のロールを用いることができる。
なお、上記のように角度αを変化させるときには、外部加熱ロールを定着ロールに押し付ける力を変化させても良いが一定とすることもできる。
また、複数の外部加熱ロールを備えるときに、上記角度αを外部加熱ロール毎に独立して制御することもできる。このように制御することによって、外部加熱ロール毎に角度αが異なるように設定することができ、定着ロールへ供給される熱量の分布をより適切に制御することも可能となる。
In the fixing device in which the angle α formed between the axis of the external heating roll and the axis of the fixing roll changes as described above, a roll having a constant outer diameter in the axial direction can be used as the external heating roll.
When the angle α is changed as described above, the force for pressing the external heating roll against the fixing roll may be changed, but may be constant.
Moreover, when providing a some external heating roll, the said angle (alpha) can also be controlled independently for every external heating roll. By controlling in this way, the angle α can be set to be different for each external heating roll, and the distribution of the amount of heat supplied to the fixing roll can be controlled more appropriately.
さらに、2本以上の外部加熱ロールが定着ロールに圧接されている定着装置において、一部の外部加熱ロールについては、外径が軸線方向に変化するものとして、定着ロールに対する押圧力を変化させ、他の外部加熱ロールは、背後から見たときの外部加熱ロールの軸線と定着ロールの軸線とのなす角度αを変化させることもできる。また、3本以上の外部加熱ロールを配置した場合は、それぞれの外部加熱ロールを独立して制御してもよいし、複数のグループごとに分けて制御してもよい。 Further, in the fixing device in which two or more external heating rolls are in pressure contact with the fixing roll, for some of the external heating rolls, the pressing force on the fixing roll is changed, assuming that the outer diameter changes in the axial direction, Other external heating rolls can also change the angle α between the axis of the external heating roll and the axis of the fixing roll when viewed from behind. When three or more external heating rolls are arranged, each external heating roll may be controlled independently, or may be controlled separately for each of a plurality of groups.
以上に説明した定着装置は記録シートPの位置をその中心で制御する、いわゆるセンターレジを採用した装置を前提に外部加熱ロールの形状をクラウン形状としている。また、定着ロールに圧接される外部加熱ロールを背面側から見たときに、定着ロールの軸線と外部加熱ロールの軸線とが定着ロールの軸線方向の中央部で交差し、中央部で最も接触圧が大きくなるように設定している。これに対し、記録シートPの位置をその側縁で制御する、いわゆるサイドレジを採用した定着装置では、図8(a)に示すように外部加熱ロール21として外径が軸線方向の一方の端部付近で縮小されるものを用いることができる。また、図8(b)に示すように定着ロール22に圧接される外部加熱ロール23の背面側から見たときに、定着ロール22の軸線と外部加熱ロール23の軸線とが一方の端部付近で交差し、この端部付近で最も接触圧が大きくなるように押圧することによって対応することができる。
In the fixing device described above, the shape of the external heating roll is crowned on the premise of a device that employs a so-called center register that controls the position of the recording sheet P at its center. Further, when the external heating roll pressed against the fixing roll is viewed from the back side, the fixing roll axis and the external heating roll axis intersect at the center in the axial direction of the fixing roll, and the contact pressure is the highest at the center. Is set to be larger. On the other hand, in a fixing device that employs a so-called side registration in which the position of the recording sheet P is controlled by its side edge, as shown in FIG. What is reduced in the vicinity can be used. Further, as shown in FIG. 8B, when viewed from the back side of the
1:定着装置、 2:定着ロール、 2a:芯金、 2b:弾性体層、 2c:離型層、 2d:ハロゲンランプ(加熱源)、 4:温度検知手段、 6、7:外部加熱ロール、 6a,7a:芯金、 6b,7b:離型層、 6c,7c:ハロゲンランプ(加熱源)、 8:エンドレスベルト、 9:圧力ロール、 10:圧力付与部材、 11:支持ロール、 12:離型剤供給装置、 13:クリーニング装置、 14:ガイド部材、 15:排出ロール、 16:ステッピングモータ、 17:カム
1: fixing device, 2: fixing roll, 2a: metal core, 2b: elastic layer, 2c: release layer, 2d: halogen lamp (heating source), 4: temperature detection means, 6, 7: external heating roll, 6a, 7a: Metal core, 6b, 7b: Release layer, 6c, 7c: Halogen lamp (heating source), 8: Endless belt, 9: Pressure roll, 10: Pressure applying member, 11: Support roll, 12: Release Mold supply device, 13: Cleaning device, 14: Guide member, 15: Discharge roll, 16: Stepping motor, 17: Cam
Claims (7)
該定着ロールの外周面に圧接され、前記定着ロールとの圧接領域に未定着トナー像が保持された記録媒体を挟みこんで加圧する加圧部材と、
前記定着ロールの表面温度を、該定着ロールの軸線方向の異なる位置で検出する複数の温度検知手段と、
前記定着ロールの外周面に、軸線方向に沿って接触するように配置され、内部に加熱源を有する1本又は複数本の外部加熱ロールとを有し、
前記定着ロール及び前記外部加熱ロールの少なくとも一方は、これらの間の接触圧によって変形する弾性層を全周にわたって備えるものであり、
前記温度検知手段は、搬送されるすべてのサイズの記録媒体が通過する通紙領域及び搬送される最大サイズの記録媒体より幅方向の寸法が小さい記録媒体が接触しないで通過する非通紙領域の少なくとも2カ所の温度を検出するものであり、
前記温度検知手段による検出信号に基づいて、前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの軸線方向の接触圧の分布を変化させることを特徴とする定着装置。 A fixing roll provided with a heating source therein and driven to rotate;
A pressure member that is pressed against the outer peripheral surface of the fixing roll and sandwiches and presses a recording medium in which an unfixed toner image is held in a pressure contact area with the fixing roll;
A plurality of temperature detecting means for detecting the surface temperature of the fixing roll at different positions in the axial direction of the fixing roll;
One or a plurality of external heating rolls arranged on the outer peripheral surface of the fixing roll so as to contact along the axial direction and having a heating source inside,
At least one of the fixing roll and the external heating roll is provided with an elastic layer that is deformed by contact pressure therebetween, over the entire circumference.
The temperature detecting means includes a paper passing area through which all sizes of the recording medium to be transported and a non-paper passing area through which a recording medium having a smaller dimension in the width direction than the maximum size of the recording medium to be transported does not contact. It detects at least two temperatures,
A fixing device that changes an axial contact pressure distribution between the external heating roll and the fixing roll based on a detection signal from the temperature detection unit.
前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの軸線方向の接触圧の分布は、前記温度検知手段の検出信号に基づいて、前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの圧接力を変更することによって変化させることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The external heating roll has an outer diameter that changes gently in the axial direction,
The distribution of the contact pressure in the axial direction between the external heating roll and the fixing roll is changed by changing the pressure contact force between the external heating roll and the fixing roll based on the detection signal of the temperature detection means. The fixing device according to claim 1.
前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの軸線方向の接触圧の分布は、前記温度検知手段の検出信号に基づいて前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの圧接力を変更することによって変化させることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The external heating roll is supported so that the axis of the external heating roll and the axis of the fixing roll are at a predetermined angle when viewed from the rear side of the position in contact with the fixing roll,
The distribution of the contact pressure in the axial direction between the external heating roll and the fixing roll is changed by changing the pressure contact force between the external heating roll and the fixing roll based on the detection signal of the temperature detection means. The fixing device according to claim 1.
前記外部加熱ロールと前記定着ロールとの軸線方向の接触圧の分布は、前記温度検知手段の検出信号に基づいて前記角度αを変更することによって変化させるものであることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The external heating roll has an angle α formed by the axis of the external heating roll and the axis of the fixing roll when viewed from the rear side of the position in contact with the fixing roll. It is possible to change within the range to include,
The distribution of the contact pressure in the axial direction between the external heating roll and the fixing roll is changed by changing the angle α based on a detection signal of the temperature detection means. The fixing device according to 1.
Changing the axial contact pressure distribution between the external heating roll and the fixing roll based on at least one of the type, size, thickness or basis weight of the recording medium and a detection signal from the temperature detection means. The fixing device according to any one of claims 1 to 6, wherein the fixing device is characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007162117A JP2009003047A (en) | 2007-06-20 | 2007-06-20 | Fixing device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007162117A JP2009003047A (en) | 2007-06-20 | 2007-06-20 | Fixing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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JP2007162117A Withdrawn JP2009003047A (en) | 2007-06-20 | 2007-06-20 | Fixing device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2009003047A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010128429A (en) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Canon Inc | Image heating device and heating rotating member used for the same |
US9377735B2 (en) | 2014-05-13 | 2016-06-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing apparatus |
-
2007
- 2007-06-20 JP JP2007162117A patent/JP2009003047A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010128429A (en) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Canon Inc | Image heating device and heating rotating member used for the same |
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