JP2011048061A - 定着装置 - Google Patents

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卓士 松野
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Abstract

【課題】切替機構によって圧接力を弱めた場合であっても、加熱ローラと温度検出部材とのギャップを維持することができる定着装置を提供することを目的とする。
【解決手段】定着装置18は、記録媒体上の現像剤像を熱定着させる加熱ローラ41と、加熱ローラ41に圧接される加圧ローラ42と、加圧ローラ42の加熱ローラ41に対する位置を、第1の位置から当該第1の位置よりも加熱ローラ41から離れた第2の位置に変位させて、加熱ローラ41と加圧ローラ42との圧接力を切り替える切替機構50と、加熱ローラ41の温度を非接触で検出する温度検出部材(サーミスタTH)と、を備える。さらに、定着装置18には、少なくとも加圧ローラ42が第2の位置に位置するときに、加熱ローラ41が加圧ローラ42側に移動するのを規制する規制部材(板バネ60)が設けられている。
【選択図】図2

Description

本発明は、記録媒体に転写した現像剤像を熱定着させる定着装置に関する。
従来、定着装置として、用紙等の記録媒体上の現像剤像を熱定着させる加熱ローラと、加熱ローラに圧接される加圧ローラと、加熱ローラの温度を非接触で検出する温度検出部材とを備えた定着装置が知られている(特許文献1参照)。この定着装置では、加熱ローラと加圧ローラとの間で記録媒体を所定の圧接力で挟持しながら搬送することで、記録媒体上に良好に現像剤像を熱定着している。また、この定着装置では、温度検出部材が、加熱ローラを挟んで加圧ローラとは反対側の位置で、加熱ローラから所定の間隔(ギャップ)だけ離れて配置されている。
特開2005−242303号公報
ところで、近年、普通紙や封筒など厚さの異なる記録媒体に対応して圧接力を変更させるべく、加圧ローラの加熱ローラに対する位置を切り替えることが可能な切替機構を備えた定着装置もある。また、定着装置では、一般に、熱膨張を吸収する関係上、加熱ローラの軸受は、定着装置のフレームに形成される支持部内に完全に固定されていない。
そのため、このような構造であると、圧接力が強い場合には、加圧ローラからの圧接力で軸受が支持部の有する底面に下方から押し付けられた位置で加熱ローラが維持されるが、切替機構により圧接力が弱められると、加圧ローラからの圧接力が開放された加熱ローラが加圧ローラ側に移動することがある。そして、このように加熱ローラが移動すると、加熱ローラと温度検出部材とのギャップが広がって(変化して)、良好な検知が行えなくなるおそれがあった。
そこで、本発明は、切替機構で圧接力を変更した場合であっても、加熱ローラと温度検出部材とのギャップを維持することができる定着装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決する本発明は、加熱ローラと、前記加熱ローラに圧接される加圧ローラと、を有し、前記加熱ローラと前記加圧ローラとの間で記録媒体を搬送させて、前記記録媒体上に現像剤像を熱定着させる定着装置であって、前記加圧ローラの前記加熱ローラに対する位置を、第1の位置から当該第1の位置よりも加熱ローラから離れた第2の位置に変位させて、加熱ローラと加圧ローラとの圧接力を切り替える切替機構と、前記加熱ローラに対して前記加圧ローラとは反対側に位置し、前記加熱ローラの温度を非接触で検出する温度検出部材と、少なくとも前記加圧ローラが前記第2の位置に位置するときに、前記加熱ローラが前記加圧ローラ側に移動するのを規制する規制部材とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、切替機構により加圧ローラの位置を第1の位置から第2の位置に変位させて圧接力を弱めた場合であっても、規制部材により加熱ローラの加圧ローラ側への移動が規制されるので、加熱ローラと温度検出部材とのギャップ変動を防止できる。
本発明によれば、切替機構によって圧接力を弱めた場合であっても、加熱ローラと温度検出部材とのギャップを維持することができる。
本発明の一実施形態に係る定着装置を備えたレーザプリンタを示す断面図である。 加圧ローラの位置が第1の位置であるときの定着装置を示す側面図である。 図2のX−X断面図である。 加圧ローラの位置が第2の位置であるときの定着装置を示す側面図である。 付勢部材を2つの軸受の間に設けた形態を示す断面図である。 付勢部材を軸受と定着フレームとの間に設けた形態を示す断面図である。 レバーに規制片を設けた形態を示す側面図であり、加圧ローラが第1の位置に位置する状態を示す側面図(a)と、加圧ローラが第2の位置に位置する状態を示す側面図(b)である。 レバーの代わりに押圧部材を設けた形態を示す側面図であり、加圧ローラが第1の位置に位置する状態を示す側面図(a)と、加圧ローラが第2の位置に位置する状態を示す側面図(b)である。
<レーザプリンタの全体構成>
次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、レーザプリンタ1は、記録媒体の一例としての用紙3を装置本体2内に給紙するためのフィーダ部4や、給紙された用紙3に画像を形成するための画像形成部5などを備えている。
フィーダ部4は、装置本体2内の底部に着脱可能に装着される給紙トレイ6と、給紙トレイ6から用紙3を画像形成部5へ搬送する用紙供給機構7を主に備えている。
画像形成部5は、スキャナ部16、プロセスカートリッジ17、定着装置18などを備えている。
スキャナ部16は、装置本体2内の上部に設けられ、レーザ発光部(図示せず。)、回転駆動されるポリゴンミラー19、レンズ20,21、反射鏡22,23,24などを備えている。そして、スキャナ部16では、レーザビームが図の鎖線で示す経路を通って、プロセスカートリッジ17の感光ドラム27の表面上に高速走査にて照射される。
プロセスカートリッジ17は、スキャナ部16の下方に配設され、装置本体2に対して着脱可能に装着される構造となっている。そして、このプロセスカートリッジ17は、公知の感光ドラム27、帯電器29、転写ローラ30、現像ローラ31、層厚規制ブレード32、供給ローラ33およびトナーホッパ34などを備えて構成されている。
このプロセスカートリッジ17では、帯電器29で帯電された感光ドラム27の表面が、スキャナ部16からのレーザビームで露光されることで、感光ドラム27上に静電潜像が形成される。この静電潜像に、トナーホッパ34内のトナーが供給ローラ33や現像ローラ31を介して供給されることで、感光ドラム27上にトナー像(現像剤像)が形成される。その後、感光ドラム27と転写ローラ30との間で用紙3が搬送される際に、感光ドラム27上のトナー像が、転写ローラ30に引き寄せられて用紙3に転写される。
<定着装置の構成>
定着装置18は、ハロゲンヒータHHと、加熱ローラ41と、加圧ローラ42とを主に備えている。なお、定着装置18の詳細な構造については、後で詳述することとする。
ハロゲンヒータHHは、円筒状の加熱ローラ41内に配設されており、加熱ローラ41を内側から加熱している。
加熱ローラ41は、略円筒状に形成される金属製の部材であり、加圧ローラ42の上方に回転可能に配置されている。なお、この加熱ローラ41としては、例えば、アルミの円筒部材の表面をPTFEコーティングしたものを採用することができる。
加圧ローラ42は、加熱ローラ41に圧接されており、回転する加熱ローラ41と接触して従動回転するようになっている。なお、この加圧ローラ42としては、例えば、芯金の周囲にシリコンゴムを設け、このシリコンゴムの表面をPTFEチューブで覆ったものを採用することができる。
そして、この定着装置18では、ハロゲンヒータHHによって加熱ローラ41が加熱されることで、用紙3が加熱ローラ41と加圧ローラ42との間を通過する間に用紙3に転写されたトナー像が熱定着される。その後、用紙3は、図示せぬ搬送ローラによって排紙パス44に搬送され、排紙ローラ45によって排紙トレイ46上に排紙される。
<定着装置の詳細構造>
次に、定着装置18の詳細な構造について説明する。
図2に示すように、定着装置18は、前述した加熱ローラ41等の他に、温度検出部材の一例としてのサーミスタTHと、切替機構50と、規制部材(付勢部材)の一例としての板バネ60とを備えている。
サーミスタTHは、加熱ローラ41の温度を非接触で検出するセンサであり、加熱ローラ41の上方に所定のギャップを空けて配置されている。ここで、加熱ローラ41が加熱されることにより、加熱ローラ41周辺の空気は上方に向かう傾向がある。したがって、サーミスタTHが、加熱ローラ41の上方に設けられることにより、加熱ローラ41の温度を効率的に検出することができる。
なお、加熱ローラ41は、図3に示すように、加熱ローラ支持部の一例である軸受41Aによって回転可能に支持され、この軸受41Aは、熱膨張等を考慮して定着装置18の外枠を構成する定着フレーム181の凹部182に完全に固定されずに支持されている。そのため、加熱ローラ41は、加圧ローラ42等によって下方から支えられていないと、軸受41Aとともに重力により下方に下がるようになっている。なお、凹部182は、軸受41Aを半周以上囲うような略U字状に形成されている。
切替機構50は、加圧ローラ42の加熱ローラ41に対する位置を、図2に示す第1の位置から当該第1の位置よりも加熱ローラ41から離れた第2の位置(図4参照)に変位させて、加熱ローラ41と加圧ローラ42との圧接力を切り替える機構である。この切替機構50は、主に、加圧ローラ支持部の一例としてのアーム51と、アーム付勢部材の一例としてのコイルバネ52と、レバー53とを備えて構成され、加圧ローラ42の両端側に1組ずつ設けられている。
アーム51は、一端51Aが定着フレーム181に対して回動可能に設けられ、一端51Aから離れた位置で、軸受42Aを介して加圧ローラ42を回転可能に支持している。
コイルバネ52は、定着フレーム181とアーム51の他端51Bとの間に設けられ、アーム51の他端51Bを常時上方(加熱ローラ41側)に付勢することで、加圧ローラ42を加熱ローラ41に圧接させている。
レバー53は、アーム51に回動可能に支持される回動軸53Aと、回動軸53Aから径方向に延びる操作片53Bと、操作片53Bとは異なる径方向に延びる当接片53Cとを備えている。そして、レバー53は、図2に示すような当接片53Cが定着フレーム181から離れた第1の姿勢と、図4に示すような当接片53Cが定着フレーム181に当接した第2の姿勢との間で回動可能となっている。
具体的に、レバー53は、普通紙などの比較的薄い用紙3を熱定着させる場合には、図2に示すような第1の姿勢、すなわち、当接片53Cを前方に向け、操作片53Bを後斜め上方に向けた姿勢に保持されている。なお、レバー53を第1の姿勢に保持する保持部材としては、例えばバネ状のものを採用することができ、このバネ状の保持部材をレバー53の一部に係合させることで、レバー53に所定値以上の力が加わるまでの間、レバー53を第1の姿勢に保持することができる。
レバー53が第1の姿勢に保持されているときには、レバー53の当接片53Cが定着フレーム181から離れているので、コイルバネ52によって上方に引っ張られるアーム51の回動が規制されずに、加圧ローラ42が加熱ローラ41に強く圧接される。そのため、加圧ローラ42は、少し潰れた状態で加熱ローラ41と接触することで、第2の位置よりも上方の第1の位置に位置するようになっている。
そして、第1の姿勢となるレバー53の操作片53Bを下方に倒すと、レバー53は、図4に示すような第2の姿勢、すなわち、当接片53Cを上方に向けて定着フレーム181に当接させるとともに、操作片53Bを後斜め下方に向けた姿勢になる。このように第1の姿勢から第2の姿勢にレバー53を回動させると、当接片53Cが定着フレーム181に当接したときに当接片53Cで定着フレーム181を押圧し、その反作用で回動軸53Aがコイルバネ52の付勢力に抗してアーム51を下方に押圧する。
これにより、アーム51の他端51Bが下方に揺動して、加圧ローラ42は、第1の位置よりも加熱ローラ41から下方に離れた第2の位置に移動するので、圧接力を弱めることができ、封筒などの比較的厚めの用紙3を良好に熱定着させることが可能となっている。なお、レバー53は、第2の姿勢において、コイルバネ52の付勢力によって定着フレーム181とアーム51との間で挟持されることで当該第2の姿勢に保持されるようになっている。
なお、レバー53の回動は、ユーザ等が操作片53Bを操作して手動で行ってもよいし、図示せぬ駆動機構により自動で行ってもよい。また、左右のレバー53同士を、連結部材によって連結してもよい。この場合、左右のレバー53をそれぞれ操作する手間を省くことができ、操作性を向上させることができる。
板バネ60は、金属板等の板状の弾性部材をV字状に屈曲形成することで構成されており、図3に示すように、加熱ローラ41の軸受41Aとアーム51との間に設けられることで、軸受41Aを上方(加圧ローラ42とは反対側)に向けて常時付勢している。すなわち、板バネ60は、切替機構50の状態(加圧ローラ42の位置)に関わらず、加熱ローラ41の軸受41Aを上方の定着フレーム181に押し付けており、これにより、加熱ローラ41が下方(加圧ローラ42側)に移動するのを規制している。
より詳しくは、板バネ60は、加圧ローラ42が図4に示す第2の位置に位置するときの付勢力が、加熱ローラ41および軸受41Aに作用する重力(加熱ローラ41側から加わる重力に起因した力)よりも大きくなるように、材料や大きさが適宜選択されて構成されている。なお、板バネ60は、コイルバネ52の付勢力によって軸受41Aとアーム51との間で挟持させるだけであってもよいし、軸受41Aおよびアーム51の少なくとも一方に接着剤等により固定してもよい。
<板バネの作用>
次に、板バネ60の作用について説明する。
図2に示すように、普通紙等を印刷するべくレバー53が第1の姿勢である場合には、加熱ローラ41には、コイルバネ52の付勢力がアーム51および加圧ローラ42を介して伝達されるとともに、板バネ60の付勢力が軸受41Aを介して伝達されている。すなわち、レバー53が第1の姿勢である場合には、コイルバネ52と板バネ60の両方によって、加熱ローラ41が下方に移動することが規制されている。
そして、図4に示すように、封筒等を印刷するべくレバー53を第2の姿勢まで回動させると、コイルバネ52から加熱ローラ41に加わる付勢力が弱まって加熱ローラ41が下方に移動しようとするが、その移動は板バネ60によって規制される。
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
切替機構50によって圧接力を弱めた場合であっても、板バネ60によって加熱ローラ41の下方への移動が規制されるので、加熱ローラ41とサーミスタTHとのギャップを維持することができる。
板バネ60が、加熱ローラ41の軸受41Aとアーム51との間、すなわち、回転する加熱ローラ41や加圧ローラ42自体ではなく回転しない部材の間に設けられるので、板バネ60が加熱ローラ41や加圧ローラ42に摺接して磨耗するのを防止することができる。
加圧ローラ42が第2の位置に位置するときの板バネ60の付勢力が、加熱ローラ41側から加わる重力に起因した力よりも大きくなるように構成されているので、加熱ローラ41を上方へ確実に付勢して、ギャップの維持を図ることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、加熱ローラ41の軸受41Aとアーム51との間に付勢部材である板バネ60を配置したが、本発明はこれに限定されず、図5に示すように、加熱ローラ41の軸受41Aと加圧ローラ支持部としての軸受42Aとの間に付勢部材としてのコイルバネ61を配置してもよい。
ここで、図5や、後述する図6〜8において、前記実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。図5の構造によれば、加熱ローラ41および加圧ローラ42とコイルバネ61との間に軸受41A,42Aしか介在しないので、公差の影響を最小限に抑えることができる。
前記実施形態では、加熱ローラ41の軸受41Aとアーム51との間に付勢部材である板バネ60を配置したが、本発明はこれに限定されず、図6に示すように、加熱ローラ41の軸受41Aと定着フレーム181との間に付勢部材としてのトーションバネ62を配置してもよい。
この図6の形態でも、付勢部材としてのトーションバネ62が回転しない部材の間に設けられるので、トーションバネ62が加熱ローラ41や加圧ローラ42に摺接して磨耗するのを防止することができる。
前記実施形態では、規制部材として、加熱ローラ41の移動を常時規制する付勢部材(板バネ60)を採用したが、本発明はこれに限定されず、少なくとも加圧ローラ42が第2の位置に位置するときに規制するものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、切替機構によって加圧ローラの位置を第1の位置から第2の位置へ切り替えるのに連動して、加熱ローラが加圧ローラ側に移動するのを規制する規制部材を採用してもよい。
具体的には、図7(a)に示すように、前記実施形態に係るレバー53の操作片53Bと当接片53Cとの間に、操作片53Bおよび当接片53Cとは異なる径方向に延びる規制片53Dを規制部材として採用してもよい。ここで、「レバー53の操作片53Bと当接片53Cとの間」とは、レバー53を第1の姿勢から第2の姿勢に回動させるときの回動方向(図7(b)の矢印の方向)における当接片53Cの後方で、かつ、操作片53Bの前方となる位置をいう。
これによれば、レバー53を第1の姿勢から第2の姿勢に回動するときに、規制片53Dがレバー53と一体に回動し、図7(b)に示すように、加熱ローラ41の軸受41Aに当接して加熱ローラ41の移動を規制する。そのため、この形態でも、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、前記実施形態のようなレバー53の代わりに、図8(a)に示すような押圧部材54を設け、この押圧部材54を規制部材として機能させてもよい。具体的には、押圧部材54は、先端に向かうにつれて幅狭となる楔形状部54Aを有し、定着フレーム181(詳しくは左右の壁から内側へ突出するピン状部181A)に略前後方向に移動可能に取り付けられている。
そして、押圧部材54は、図8(a),(b)に示すように、その先端にある楔形状部54Aを加熱ローラ41の軸受41Aと加圧ローラ42の軸受42Aとの間に進退させることで加熱ローラ41と加圧ローラ42との軸間距離を変化させている。すなわち、押圧部材54は、図8(a)に示すように、楔形状部54Aが2つの軸受41A,42A間に入り込んでいない状態から、図8(b)に示すように、楔形状部54Aを2つの軸受41A,42Aの間に入り込ませることで、加熱ローラ41と加圧ローラ42との間を押し広げている。
そして、このように押圧部材54で加熱ローラ41と加圧ローラ42との間を押し広げるときに、押圧部材54の上面で加熱ローラ41の軸受41Aを支えることで、押圧部材54が加熱ローラ41の移動を規制する規制部材として機能している。そのため、この形態でも、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、図8(a)に示す圧接力が強い状態では、押圧部材54の楔形状部54Aを2つの軸受41A,42Aから離したが、この状態において押圧部材54の楔形状部54Aがいずれかの軸受に接していてもよい。また、押圧部材54は、定着フレーム181に移動可能に設けずに、アーム51に移動可能に設けてもよい。
さらに、楔形状部54Aは、必ずしも2つの軸受41A,42Aの間に入り込ませる必要はなく、加熱ローラ41と加圧ローラ42との間(加熱ローラ41と加圧ローラ42とを引き離すための隙間)に入り込むように構成されていればよい。例えば、楔形状部54Aは、加熱ローラ41と加圧ローラ42の軸との間や、軸受41Aとアーム51との間に入り込むように構成されていてもよい。
前記実施形態では、加熱ローラ支持部として軸受41Aを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば軸受41Aを支持する別の部材を加熱ローラ支持部とし、この部材に規制部材を当接させてもよい。なお、必ずしも回転しない加熱ローラ支持部と加圧ローラ支持部との間に規制部材を設けなくてもよく、例えば加熱ローラと加圧ローラの軸との間に規制部材を設けてもよい。
前記実施形態では、アーム付勢部材としてコイルバネ52を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば板バネやトーションバネなどを採用してもよい。
前記実施形態では、レーザプリンタ1に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。
前記実施形態では、記録媒体の一例として、厚紙、はがき、薄紙などの用紙3を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えばOHPシートであってもよい。
3 用紙
18 定着装置
41 加熱ローラ
41A 軸受
42 加圧ローラ
42A 軸受
50 切替機構
51 アーム
51A 一端
51B 他端
52 コイルバネ
53 レバー
53A 回動軸
53B 操作片
53C 当接片
60 板バネ
181 定着フレーム
HH ハロゲンヒータ
TH サーミスタ

Claims (10)

  1. 加熱ローラと、前記加熱ローラに圧接される加圧ローラと、を有し、前記加熱ローラと前記加圧ローラとの間で記録媒体を搬送させて、前記記録媒体上に現像剤像を熱定着させる定着装置であって、
    前記加圧ローラの前記加熱ローラに対する位置を、第1の位置から当該第1の位置よりも加熱ローラから離れた第2の位置に変位させて、加熱ローラと加圧ローラとの圧接力を切り替える切替機構と、
    前記加熱ローラに対して前記加圧ローラとは反対側に位置し、前記加熱ローラの温度を非接触で検出する温度検出部材と、
    少なくとも前記加圧ローラが前記第2の位置に位置するときに、前記加熱ローラが前記加圧ローラ側に移動するのを規制する規制部材とを備えたことを特徴とする定着装置。
  2. 前記加熱ローラを回転可能に支持する加熱ローラ支持部を備え、
    前記規制部材は、前記加熱ローラ支持部と接触することで前記加熱ローラの移動を規制することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
  3. 前記加圧ローラを回転可能に支持する加圧ローラ支持部を備え、
    前記規制部材は、前記加熱ローラ支持部と前記加圧ローラ支持部との間に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の定着装置。
  4. 前記規制部材は、定着装置の外枠を構成する定着フレームと、前記加熱ローラ支持部との間に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の定着装置。
  5. 前記加熱ローラ支持部および前記加圧ローラ支持部は、軸受であることを特徴とする請求項3に記載の定着装置。
  6. 前記切替機構は、
    定着装置の外枠を構成する定着フレームに対して回動可能に設けられ、前記加圧ローラを回転可能に支持するアームと、
    前記アームを付勢することで、前記加圧ローラを前記加熱ローラに圧接させるアーム付勢部材と、
    前記アーム付勢部材の付勢力に抗して前記アームを押圧するレバーとを備えていることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の定着装置。
  7. 前記レバーは、
    前記アームに回動可能に支持される回動軸と、
    前記回動軸から径方向に延びる操作片と、
    前記操作片とは異なる径方向に延びる当接片とを備え、
    前記加圧ローラは、
    前記レバーの当接片が前記定着フレームから離れているときに前記アーム付勢部材によって前記第1の位置に付勢され、
    前記レバーが回動して前記当接片が前記定着フレームに当接したときに、前記アームが前記アーム付勢部材の付勢力に抗して押圧されることで前記第2の位置に移動するように構成されていることを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項に記載の定着装置。
  8. 前記規制部材は、前記加熱ローラ支持部を前記加圧ローラとは反対側に向けて常時付勢する付勢部材である請求項2〜7のいずれか1項に記載の定着装置。
  9. 前記付勢部材は、板バネまたはコイルバネであることを特徴とする請求項8に記載の定着装置。
  10. 前記加熱ローラは前記加圧ローラの上方に配置され、
    前記加圧ローラが前記第2の位置に位置するときの前記付勢部材の付勢力が、前記加熱ローラ側から加わる重力に起因した力よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の定着装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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