JP2017068056A - 熱定着装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ニップ部の長手方向における端部の幅と、中央部の幅との差を小さくすることを目的とする。【解決手段】熱定着装置100は、エンドレスベルト110と、エンドレスベルト110の長手方向に延びるニップ部材(ニップ板130)と、ニップ部材との間でエンドレスベルト110を挟むことでニップ部NPを形成するバックアップ部材(加圧ローラ150)と、ニップ部材およびバックアップ部材のうち一方の長手方向における両端部を他方に向けて付勢する付勢部材を備える。ニップ部材は、エンドレスベルト110に接触する接触面133と、搬送方向における接触面133の上下流端に設けられ、バックアップ部材から離れる方向に延びる上流面134および下流面135を有する。接触面133の端部133Bの幅B1は、中央部133Aの幅B2よりも小さく、かつ、端部133Bとバックアップ部材との間でエンドレスベルト110を挟んでいる。【選択図】図2
Description
本発明は、記録シート上に現像剤像を熱定着させる熱定着装置に関する。
従来、熱定着装置として、エンドレスベルトと、エンドレスベルトの内周面に接触するニップ板と、ニップ板との間でエンドレスベルトを挟むことで、エンドレスベルトとの間にニップ部を形成する加圧ローラとを備えたものが知られている(特許文献1参照)。具体的に、この技術では、ニップ板の長手方向の両端部がバネで加圧ローラ側に付勢されている。
しかしながら、従来技術では、ニップ板の長手方向の両端部がバネで付勢されているため、ニップ板の長手方向の中央部が両端部よりも加圧ローラから離れる方向に変形して、ニップ部の長手方向における端部の幅(搬送方向の長さ)が、中央部の幅よりも大きくなるおそれがあった。そして、このようなニップ部の幅の差が大きすぎる場合には、記録シートを良好に加熱できなくなるおそれがあった。
そこで、本発明は、ニップ部の長手方向における端部の幅と、中央部の幅との差を小さくすることを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明に係る熱定着装置は、エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの長手方向に延び、前記エンドレスベルトの内周面に接触するニップ部材と、前記ニップ部材との間で前記エンドレスベルトを挟むことで、前記エンドレスベルトとの間にニップ部を形成するバックアップ部材と、前記ニップ部材および前記バックアップ部材のうち一方の前記長手方向における両端部を他方に向けて付勢する付勢部材と、を備え、前記ニップ部において記録シートを所定の搬送方向に搬送するように構成される。
前記ニップ部材は、前記エンドレスベルトに接触する接触面と、前記搬送方向における前記接触面の上下流端に設けられ、前記バックアップ部材から離れる方向に延びる上流面および下流面と、を有する。
前記接触面のうち前記長手方向における端部の前記搬送方向における幅は、前記長手方向における中央部の前記搬送方向における幅よりも小さく、かつ、前記端部と前記バックアップ部材との間で前記エンドレスベルトを挟んでいる。
前記ニップ部材は、前記エンドレスベルトに接触する接触面と、前記搬送方向における前記接触面の上下流端に設けられ、前記バックアップ部材から離れる方向に延びる上流面および下流面と、を有する。
前記接触面のうち前記長手方向における端部の前記搬送方向における幅は、前記長手方向における中央部の前記搬送方向における幅よりも小さく、かつ、前記端部と前記バックアップ部材との間で前記エンドレスベルトを挟んでいる。
この構成によれば、ニップ部材の接触面のうち長手方向の端部の幅が、中央部の幅よりも小さく形成されるので、ニップ部の長手方向の端部は、接触面の端部の幅が上限値となり、それ以上大きくなることはない。これにより、ニップ部の長手方向の端部の幅と中央部の幅の差を小さくすることができる。
本発明によれば、ニップ部の長手方向における端部の幅と、中央部の幅との差を小さくすることができる。
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。なお、以下の説明においては、まず、カラープリンタ1の全体構成を説明した後、本発明の特徴部分の詳細を説明することとする。
以下の説明において、方向は、図1に示す方向で説明する。具体的には、図1の右側を「前」とし、図1の左側を「後」とし、図1の紙面手前側を「左」とし、図1の紙面奥側を「右」とする。また、図1の上下方向を「上下」とする。
図1に示すように、カラープリンタ1は、本体筐体10内に、記録シートの一例としての用紙Pを供給する給紙部20と、給紙された用紙Pに画像を形成する画像形成部30と、画像が形成された用紙Pを排出する排紙部90とを備えている。
給紙部20は、用紙Pを収容する給紙トレイ21と、給紙トレイ21から用紙Pを画像形成部30へ搬送する用紙搬送機構22とを備えている。
画像形成部30は、スキャナユニット40と、4つのプロセスカートリッジ50と、ホルダ60と、転写ユニット70と、熱定着装置100とを備えている。
スキャナユニット40は、本体筐体10内の上部に設けられ、図示しないレーザ発光部、ポリゴンミラー、レンズおよび反射鏡などを備えている。スキャナユニット40は、レーザビームを各感光ドラム51の表面上に高速走査にて照射する。
プロセスカートリッジ50は、給紙部20の上方で前後方向に配列されており、感光ドラム51や、図示しない帯電器、現像ローラ53、トナー収容室などを備えて構成されている。
ホルダ60は、4つのプロセスカートリッジ50を一体的に保持しており、本体筐体10の前面に配置されたフロントカバー11を開放することで形成される開口部10Aを通して前後方向に移動可能に構成されている。
転写ユニット70は、給紙部20と4つのプロセスカートリッジ50との間に設けられ、駆動ローラ71と、従動ローラ72と、搬送ベルト73と、転写ローラ74とを備えている。
駆動ローラ71および従動ローラ72は、前後方向に離間して平行に配置され、その間にエンドレスベルトからなる搬送ベルト73が張設されている。また、搬送ベルト73の内側には、各感光ドラム51との間で搬送ベルト73を挟持する転写ローラ74が、各感光ドラム51に対向して4つ配置されている。
熱定着装置100は、4つのプロセスカートリッジ50および転写ユニット70の後側に配置されている。熱定着装置100については後述する。
この画像形成部30では、図示せぬ帯電器が、回転する感光ドラム51の表面を一様に帯電する。スキャナユニット40は、感光ドラム51の表面にレーザビームを出射して、感光ドラム51の表面を露光することで、感光ドラム51の表面に画像データに基づく静電潜像を形成する。
次いで、回転駆動される現像ローラ53が、感光ドラム51の静電潜像にトナーを供給して、感光ドラム51の表面上にトナー像を形成する。その後、給紙部20から供給された用紙Pを、感光ドラム51と転写ローラ74との間で搬送することで、感光ドラム51上のトナー像を用紙Pに転写する。次いで、熱定着装置100が、用紙P上に転写されたトナー像を熱定着する。
排紙部90は、用紙Pを搬送する複数の搬送ローラ91を主に備えている。トナー像が転写され、熱定着された用紙Pは、搬送ローラ91によって搬送され、本体筐体10の外部に排出される。
図2(a)に示すように、熱定着装置100は、トナー像が形成された用紙Pを加熱する加熱体101と、加熱体101との間でニップ部NPを形成する、バックアップ部材の一例としての加圧ローラ150と、を備えている。熱定着装置100は、ニップ部NPにおいて用紙Pを所定の搬送方向に搬送するように構成されている。なお、本実施形態では、搬送方向は、前後方向と略一致している。
加熱体101は、エンドレスベルト110と、ヒータの一例としてのハロゲンランプ120と、ニップ部材の一例としてのニップ板130と、反射部材の一例としての反射板140と、支持部材の一例としてのステイ160と、を備えて構成されている。ハロゲンランプ120、ニップ板130、反射板140およびステイ160は、エンドレスベルト110の内側に配置されている。
エンドレスベルト110は、耐熱性と可撓性を有する無端状のベルトであり、左右方向に延びる軸線を中心とした略円筒形状であり、左右方向の幅が直径よりも大きく形成されている。エンドレスベルト110は、金属層111と、弾性層112とを備えている。なお、以下の説明では、左右方向を軸線方向とも称する。
金属層111は、ステンレスなどの金属からなり、エンドレスベルト110の厚み方向において弾性層112の内側に設けられている。金属層111の内周面は、ニップ板130に接触している。金属層111の内周面には、ニップ板130等との摩擦抵抗を減らすためのグリスが塗布されている。金属層111の左右方向両端部は、一対のサイドガイド180(図4参照)により案内されている。
弾性層112は、エンドレスベルト110の厚み方向において金属層111の外側に密着するように設けられている。弾性層112は、シリコンゴムなどの剥離性と弾性を併有するゴムからなり、外周面が加圧ローラ150に接触している。なお、弾性層112の外周面に、フッ素樹脂などからなる非金属の離型層をフッ素コーティング等によってさらに設けてもよい。
ハロゲンランプ120は、ニップ板130を介してエンドレスベルト110を加熱することで用紙P上のトナーを加熱するヒータであり、エンドレスベルト110の内側においてニップ板130から所定の間隔をあけて配置されている。
ニップ板130は、加圧ローラ150との間でエンドレスベルト110を挟むことでエンドレスベルト110と加圧ローラ150との間にニップ部NPを形成するための部材であり、軸線方向に長い板状に形成され、ハロゲンランプ120の下方に配置されている。そして、このニップ板130は、ハロゲンランプ120から受けた輻射熱をエンドレスベルト110を介して用紙P上のトナーに伝達する。
このニップ板130は、金属板と、金属板を覆いエンドレスベルト110の内周面に接する表面層とを有している。表面層は、非金属または金属のメッキやフッ素系樹脂コーティングなどからなる。
ニップ板130を構成する金属板は、後述するスチール製のステイ160より熱伝導率が大きい、例えば、アルミニウム板などからなり、断面視略U形状に折り曲げられている。より詳細にニップ板130は、断面視において、前後方向に沿うように延びるベース部131と、ベース部131の前後端から上方に向けて折り曲げられた折曲部132とを主に有している。
図3に示すように、ベース部131は、上下方向から見て、搬送方向における上下流端がそれぞれ搬送方向外側に凸となる円弧状に形成されている。これにより、ベース部131は、左右方向の中央部131Aの幅(搬送方向の長さ)が、左右方向の各端部131Bの幅(搬送方向の長さ)よりも大きくなっている(図2(a),(b)も参照)。ベース部131の前後端に形成される折曲部132は、凸となる前後端から上方に向けて延びることで、上下方向に直交する面で切った断面において、いずれも前後方向外側に凸となる円弧状となっている。
図5に示すように、ベース部131の下面は、エンドレスベルト110に接触する接触面133となっており、接触面133の搬送方向における上流端133Cおよび下流端133Dは、搬送方向の外側に向けて凸となる円弧状になっている。接触面133は、その大部分が連続する略平面状の面となっている。ここで、「略平面状」とは、曲率が、荷重を受けない状態の加圧ローラ150の曲率よりも小さいことを指す。
図2(a),(b)に示すように、接触面133の搬送方向における上流端には、上方(加圧ローラ150から離れる方向)に延びる上流面134が設けられている。言い換えると、上流面134は、加圧ローラ150からニップ板130へ向かう方向に延びている。また、接触面133の搬送方向における下流端には、上方(加圧ローラ150から離れる方向)に延びる下流面135が設けられている。上流面134および下流面135は、その上部が搬送方向に略直交する平面となり、その下部が曲面となっている。つまり、上流面134および下流面135は、その下部の曲率が、荷重を受けない状態の加圧ローラ150の曲率よりも大きく、その上部の曲率が、荷重を受けない状態の加圧ローラ150の曲率よりも小さくなっている。
接触面133のうち左右方向における端部133Bの幅B1(搬送方向における長さ)は、接触面133のうち左右方向における中央部133Aの幅B2(搬送方向における長さ)よりも小さくなっている(図5(a)も参照)。そして、接触面133の端部133Bの略全体と加圧ローラ150との間でエンドレスベルト110が挟まれている。
接触面133の中央部133Aは、搬送方向における一部が加圧ローラ150との間でエンドレスベルト110を挟み、他部が加圧ローラ150との間でエンドレスベルト110を挟まないように構成されている。詳しくは、接触面133の中央部133Aは、搬送方向中央部(ニップ部NPの範囲)が加圧ローラ150から力を受け、搬送方向両端部が加圧ローラ150から力を受けないようになっている(図5(b)参照)。ここで、本実施形態に係るニップ部NPの範囲は、図の2点鎖線と、接触面133の外周縁とで囲まれる範囲である。
反射板140は、ハロゲンランプ120からの輻射熱をニップ板130に向けて反射する部材であり、エンドレスベルト110の内側においてハロゲンランプ120を取り囲むように、ハロゲンランプ120から所定の間隔をあけて配置されている。
反射板140は、赤外線および遠赤外線の反射率が大きい、例えば、アルミニウム板などを断面視略U形状に湾曲させて形成されている。なお、熱反射率を高めるため、反射板140は、鏡面仕上げを施したアルミニウム板などを用いて形成してもよい。
より詳細に、反射板140は、断面視略U形状をなす反射部141と、反射部141の両端部から搬送方向外側に沿って延びるフランジ部142とを主に有している。各フランジ部142は、図3に示すように、ニップ板130の一方の端部131Bから他方の端部131Bにわたって、左右方向に沿って延びている。
図2(a)に戻って、ステイ160は、搬送方向におけるニップ板130のベース部131の両端を反射板140のフランジ部142を介して支持することでニップ板130の剛性を確保する部材であり、ニップ板130の加圧ローラ150側とは反対側に配置されている。ステイ160は、比較的剛性が大きい、例えば、鋼板などを断面視略U形状に折り曲げることで形成されている。
ステイ160は、上壁161と、上壁161の前端から下方に延びる前壁162と、上壁161の後端から下方に延びる後壁163とによって断面視略U形状に形成され、反射板140を覆うように配置されている。前壁162および後壁163の下面は、反射板140のフランジ部142を介してニップ板130を支持する支持面162A,163Aとなっている。支持面162A,163Aは、図3に示すように、ニップ板130の一方の端部131Bから他方の端部131Bにわたって、左右方向に沿って延びている。
図2(a)に戻って、加圧ローラ150は、弾性変形可能な部材であり、ニップ板130の下方に配置されている。そして、この加圧ローラ150は、弾性変形した状態でニップ板130との間でエンドレスベルト110を挟むことでエンドレスベルト110との間にニップ部NPを形成している。
この加圧ローラ150は、本体筐体10内に設けられた図示せぬモータから駆動力が伝達されて回転駆動するように構成されており、回転駆動することでエンドレスベルト110または用紙Pとの摩擦力によりエンドレスベルト110を従動回転させる。
図4に示すように、一対のサイドガイド180は、エンドレスベルト110をガイドする部材であり、エンドレスベルト110を長手方向で挟み込むように配置されている。言い換えると、エンドレスベルト110の長手方向における一端部の内周面は、第1サイドガイド180Aでガイドされ、エンドレスベルト110の長手方向における他端部の内周面は、第2サイドガイド180Bでガイドされている。
サイドガイド180は、ステイ160等を支持するためのガイド本体部181と、エンドレスベルト110の内周面をガイドする内周ガイド部182とを有している。
ガイド本体部181は、長手方向に貫通する支持孔181Aを有し、当該支持孔181A内にステイ160の端部が固定されている。また、支持孔181A内には、図示せぬ金属板が設けられ、当該金属板によってハロゲンランプ120が支持されている。
内周ガイド部182は、ガイド本体部181の長手方向内側の面から長手方向内側に突出する断面視円弧状の壁であり、その外周面が、エンドレスベルト110の内周面をガイドするガイド面182Aとなっている。
各サイドガイド180は、付勢部材の一例としてのコイルバネSPによって下方に向けて押圧されている。このように各サイドガイド180がコイルバネSPで押圧されることで、ステイ160の両端部に対して下方へ向かう押圧力が働き、この押圧力が、反射板140を介してニップ板130の両端部に伝達された後、加圧ローラ150に伝達される。また、加圧ローラ150からは押圧力に対する反力が上方に向けて発生し、この反力は、エンドレスベルト110を介してニップ板130に伝達される。
なお、これとは逆に、加圧ローラ150の両端部をバネなどの付勢部材によって上方に押圧することで、加圧ローラ150からの押圧力を、エンドレスベルト110、ニップ板130および反射板140を介してステイ160で受けるように構成してもよい。
このようにニップ板130および加圧ローラ150のうち一方の長手方向における両端部を他方に向けて付勢する構造においては、ニップ板130が上方に向けて凸となるように変形する。ここで、ニップ板の接触面の形状が、例えば従来のように矩形である場合には、ニップ板が上記のように変形することで、図5(b)に示すように、従来のニップ部NPPは、その搬送方向における上下流端が、それぞれ搬送方向内側に向けて凹となるクラウン形状となる。ここで、従来のニップ部NPPの範囲は、図示上方の2点鎖線および破線と、図示下方の2点鎖線および破線との間の範囲である。
これに対し、本実施形態では、ニップ板130の接触面133の形状が、上下流端が搬送方向外側に向けて凸となる逆クラウン形状となっているので、ニップ部NPの長手方向の端部は、接触面133の幅狭となる端部133Bの幅B1が上限値となり、それ以上大きくなることはない。これにより、図5(b)に2点鎖線とハッチングで示すように、ニップ部NPの長手方向の中央部と端部との差を小さくすることができる。
詳しくは、逆クラウン形状は、用紙Pの搬送中心線CL(左右方向における中心線)に対して略対称な形状であり、用紙Pの搬送領域(左右方向の幅)に亘って形成されている。逆クラウン形状は、弧形状またはコンケーブ形状とも言い得る。
搬送中心線CLとは、ニップ部NPにおける最大用紙の搬送領域(Dmaxで示す範囲)の用紙搬送方向と直交する方向(左右方向)における中心を指す。ここで、最大用紙とは、レターサイズであってもよいし、A3サイズでもよく、プリンタで使用可能な用紙のうち、最大のサイズのことを指す。
そして、逆クラウン形状の度合いを示すクラウン量CRは、以下の式で表すことができる。
CR=(B1+B2)/2Dmax
B1:接触面133の端部133Bの幅
B2:接触面133の中央部133Aの幅
Dmax:最大用紙の搬送領域の左右方向の長さ
CR=(B1+B2)/2Dmax
B1:接触面133の端部133Bの幅
B2:接触面133の中央部133Aの幅
Dmax:最大用紙の搬送領域の左右方向の長さ
CRは、本実施形態では0.02であるが、0.001〜0.5であってもよいし、0.005〜0.3であってもよい。0.01〜0.1であってもよい。
なお、図5(b)において、接触面133の上流端133Cと図示上方の2点鎖線で囲まれた領域133Eと、接触面133の下流端133Dと図示下方の2点鎖線で囲まれた領域133Fは、接触面133のうちニップ部NPを形成していない領域である。このニップ部NPを形成していない領域133E,133Fは、エンドレスベルト110に接触していてもよいし、接触していなくてもよい。つまり、ニップ板130の接触面133とは、少なくともニップ部NPを形成する領域でエンドレスベルト110と接触している面を指す。
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。
ニップ部NPの長手方向の端部の幅と中央部の幅の差を小さくすることができるので、長手方向において略同じ幅となるニップ部NPにおいて用紙Pを良好に加熱することができる。
ニップ部NPの長手方向の端部の幅と中央部の幅の差を小さくすることができるので、長手方向において略同じ幅となるニップ部NPにおいて用紙Pを良好に加熱することができる。
ニップ板130を金属板としたので、図5のような形状のニップ板130を絞り加工等により容易に形成することができる。
ステイ160の支持面162A,163Aを長手方向に沿って延びる略直線状に形成したので、ステイ160の形状を簡易な形状とすることができ、ステイ160を容易に形成することができる。
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。以下の説明においては、前記実施形態と略同様の構造となる部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
前記実施形態では、接触面133の上流端133Cおよび下流端133Dを、ともに搬送方向外側に向けて凸となる円弧状に形成したが、本発明はこれに限定されず、例えば接触面133の上流端および下流端のうち一方を円弧状とし、他方を直線状としてもよい。
前記実施形態では、ヒータとしてハロゲンランプ120を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばカーボンヒータ、セラミックヒータ、IH(induction heating)ヒータなどであってもよい。また、ヒータは、エンドレスベルトの内側でなく、エンドレスベルトの外側に配置されていてもよい。
前記実施形態では、ニップ部材の一例としてニップ板130を例示したが、本発明はこれに限定されず、ニップ部材は、例えば板状でない厚めの部材(ブロック状やパッド状の部材)であってもよい。また、反射部材も、反射板140のような板状の部材ではなく、厚めの部材であってもよい。ニップ板は金属板に限らず、樹脂製の板やセラミック製の基材にガラスコートや樹脂コートを施したものであってもよい。
前記実施形態では、バックアップ部材として加圧ローラ150を例示したが、本発明はこれに限定されず、バックアップ部材は、例えばベルト状の加圧部材などであってもよい。
前記実施形態では、付勢部材としてコイルバネSPを例示したが、本発明はこれに限定されず、付勢部材は、例えばトーションバネや板バネなどの弾性部材であってもよい。
前記実施形態では、記録シートの一例として、厚紙、はがき、薄紙などの用紙Pを例示したが、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。
100 熱定着装置
110 エンドレスベルト
120 ハロゲンランプ
130 ニップ板
133 接触面
133A 中央部
133B 端部
134 上流面
135 下流面
150 加圧ローラ
NP ニップ部
P 用紙
110 エンドレスベルト
120 ハロゲンランプ
130 ニップ板
133 接触面
133A 中央部
133B 端部
134 上流面
135 下流面
150 加圧ローラ
NP ニップ部
P 用紙
Claims (7)
- エンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトの長手方向に延び、前記エンドレスベルトの内周面に接触するニップ部材と、
前記ニップ部材との間で前記エンドレスベルトを挟むことで、前記エンドレスベルトとの間にニップ部を形成するバックアップ部材と、
前記ニップ部材および前記バックアップ部材のうち一方の前記長手方向における両端部を他方に向けて付勢する付勢部材と、を備え、前記ニップ部において記録シートを所定の搬送方向に搬送する熱定着装置であって、
前記ニップ部材は、前記エンドレスベルトに接触する接触面と、前記搬送方向における前記接触面の上下流端に設けられ、前記バックアップ部材から離れる方向に延びる上流面および下流面と、を有し、
前記接触面のうち前記長手方向における端部の前記搬送方向における幅が、前記長手方向における中央部の前記搬送方向における幅よりも小さく、かつ、前記端部と前記バックアップ部材との間で前記エンドレスベルトを挟むことを特徴とする熱定着装置。 - 前記接触面の中央部は、前記搬送方向における一部が前記バックアップ部材との間で前記エンドレスベルトを挟み、他部が前記バックアップ部材との間で前記エンドレスベルトを挟まないことを特徴とする請求項1に記載の熱定着装置。
- 前記接触面は、前記搬送方向における上流端および下流端の少なくとも一方が、前記搬送方向の外側に向けて凸となる円弧状になっていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱定着装置。
- 前記上流端および前記下流端は、前記搬送方向の外側に向けて凸となる円弧状になっていることを特徴とする請求項3に記載の熱定着装置。
- 前記ニップ部材は、金属板であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の熱定着装置。
- 前記ニップ部材を前記バックアップ部材とは反対側から支持する支持部材を備え、
前記支持部材のうち前記ニップ部材を支持する支持面は、前記ニップ部材の長手方向の一端から他端に向けて、前記長手方向に沿って延びていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の熱定着装置。 - 前記エンドレスベルトを加熱するヒータと、
前記ヒータの輻射熱を前記ニップ部材に反射する反射部材と、を備えたことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の熱定着装置。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2014066851A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Brother Ind Ltd | 定着装置 |
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-
2015
- 2015-09-30 JP JP2015193908A patent/JP2017068056A/ja active Pending
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