JP2022078906A - 定着装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 差し込み部材がフィルムの長手方向においてコネクタから外側にはみ出てしまい、コネクタを覆うカバーを長手方向において大型化しなければならなかった。【解決手段】 紙に接触するフィルムの移動を制限するフランジと、紙に熱を与えるヒータと、フィルムとの間でニップ部を形成し紙を加圧する加圧ローラと、電極に接続される端子を有するハウジングと、ハウジングから突出し弾性変形可能でフランジに係合するフックとを備え、ヒータに差し込まれるコの字型のコネクタと、端子とフックとの間に差し込まれることでフックの弾性変形が制限されることでコネクタの抜け止めをする差し込み部材と、フィルムの長手方向においてコネクタより外側からコネクタを覆うカバーと、を備え、差し込み部材は前記長手方向においてコネクタからはみ出ないようにコネクタに固定されている。【選択図】 図7

Description

本発明は未定着トナー像に熱及び圧力を与えて定着させる定着装置に関するものである。
未定着トナーを用紙に加熱加圧して定着させる定着装置が広く知られている。定着装置の種類には様々なものがあり、使用環境によって使い分けられている。例えば、オフィスに設置されるような画像形成装置には、立ち上がり時間が短いオンデマンド定着装置と呼ばれる定着装置が搭載されることが多い。
特許文献1にはオンデマンド定着装置に関する技術が開示されている。オンデマンド定着装置は、熱容量の小さいヒータと、薄肉フィルムと、加圧ローラと、を備えている。回転駆動される加圧ローラはフィルムを介してヒータによって圧接されることでフィルムを従動回転させニップ部を形成する。ニップ部に搬送された未定着トナーはヒータによりフィルムを介して加熱され加熱定着される。
ヒータに電力を供給するため、フィルムの長手方向におけるヒータの端部には電極が設けられており、この電極に給電装置から延びているコネクタが接続されている。定着装置は作業者によって交換されることがあり、作業者が不用意に定着装置内部の部材に触れてしまうことを防ぐため、定着装置はフィルム長手方向からカバーで覆われている。
また、特許文献1には、コネクタ端子とヒータ端部の電極の接続不良によるヒータへの給電不良を防止するための構造が開示されている。具体的には、コネクタはフックを有しており、このフックが弾性変形して、フィルム端部に位置するフランジに係合している。
ここで、定着装置の組み立ての際に、作業者によってコネクタから延びる配線が引っ張られるなどして、意図せずフックとフランジとの係合が解除されコネクタがフランジから外れてしまう可能性がある。そのため、フックとコネクタ端子の間に差し込み部材を差し込んでおくことで、フックの弾性変形を制限し、コネクタがフランジから外れてしまうことを防ぐ構成が用いられている。
特開2004-214056号
しかしながら、差し込み部材がフィルムの長手方向においてコネクタから外側にはみ出てしまい、定着装置を覆うカバーを長手方向において大型化しなければならない。
そこで本発明は、フィルムの長手方向においてコネクタからはみ出ない差し込み部材を用いることで、カバーを含めた定着装置の長手方向の小型化を目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明に係る定着装置は、紙に接触するフィルムと、前記フィルムが前記フィルム長手方向に移動することを制限するフランジと、前記フィルムの長手方向において前記フランジから突出した端部に電極を有し、前記電極を通じて電流が流れることで発熱し前記フィルムを介して紙に熱を与えるヒータと、前記フィルムと接触し回転駆動することで前記フィルムを従動回転させ前記フィルムを介して前記ヒータに圧力を与えることでトナー像の定着がおこなわれるニップ部を形成し前記ニップ部で紙を加圧する加圧ローラと、前記電極に接続される端子を有するハウジング部材と、前記ハウジング部材から突出し弾性変形可能で前記フランジに設けた係合部と係合するフックとを備え、前記フィルムの長手方向と交差する方向から前記ヒータに差し込まれるコの字型のコネクタと、前記端子と前記フックとの間に差し込むことで前記フックの弾性変形が制限され前記フックと前記フランジとの係合が解除されず前記コネクタの抜け止めをする差し込み部材と、前記フィルムの長手方向において前記コネクタより外側に位置するカバーと、を備え、前記差し込み部材は前記フィルムの長手方向において前記コネクタからはみ出ないように前記コネクタに固定されていることを特徴とする。
本発明によれば、カバーを装着した定着装置を小型化することができる。
画像形成装置の断面の概略図である。 定着装置断面の概略図である。 セラミックヒータの概略図である。 定着フランジの配置の概略図。 加圧機構の概略図である。 コネクタの装着状態の概略図である。 差し込み部材の概略図である。 差し込み部材装着後の概略図である。 変形例における差し込み部材の概略図である。 変形例における差し込み部材装着時の概略図である。 変形例における差し込み部材装着後の概略図である。 コネクタの概略図である。
<実施例1>
<画像形成装置>
図1は画像形成装置の断面の概略図である。図1に示すように、画像形成装置1は、中間転写ベルト31の移動方向に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部PY、PM、PC、PKを配列させたタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
画像形成部PY、PM、PC、PKは、現像装置14(Y)、14(M)、14(C)、14(K)で用いるトナーの色が異なる以外同一に構成される。
画像形成部は、感光ドラム11の表面を帯電させる帯電装置12と、露光装置13と、現像装置14と、クリーニングブレード15と、を備える。
画像形成プロセスについて画像形成部PYを例に説明する。
まず帯電装置12Yによって感光ドラム11Y表面が一様に帯電される。その後、画像データに応じて露光装置13Yがレーザーを感光ドラム表面に照射し、静電潜像を形成する。その後、現像装置14Yによって静電潜像に各色トナーを付着させ、感光ドラム11Y表面にトナー像を形成する。形成されたトナー像は、一次転写ブレード17Yに電圧が印加されることで、中間転写ベルト31に一次転写される。なお、一次転写後に、転写されずに感光ドラム11に残留したトナーはクリーニングブレード15によってかき取られ除去される。
この一連のプロセスをPM,PC、PKも同様におこなわれることで中間転写ベルト31にフルカラートナー像が形成される。
記録材Pは、記録材カセット20から1枚ずつ取り出されてレジストローラ対23で待機する。記録材Pの具体例としては、普通紙、樹脂シート、コート紙、厚紙、オーバーヘッドプロジェクター用シートなどがある。
記録材Pは、レジストローラ対23によって中間転写ベルト31上のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部T2へ給送される。給送されたトナー像は中間転写ベルト31から記録材Pに二次転写される。トナー像が二次転写された記録材Pは、定着装置40へ搬送され、定着装置40で熱及び圧力を受けて定着される。トナー像が定着された記録材Pは排出ローラ対63によって外部トレイ64へ排出される。
一方、記録材Pの両面にトナー像を形成する場合、定着装置40によって一方の面のトナー像が定着された記録材Pは、フラッパ61によって上方へ案内される。記録材Pは、搬送路73においてスイッチバック搬送される。スイッチバック搬送された記録材Pは両面搬送路70を搬送されて、レジストローラ対23で待機する。そして、二次転写部T2で他方の面にトナー像が二次転写される。その後、定着装置40によって他方の面のトナー像が定着された記録材Pは外部トレイ64に排出される。
<定着装置>
図2は定着装置断面の概略図である。図3は加熱部材であるセラミックヒータの概略図である。図4は規制部材の一例である定着フランジの配置の概略図である。
図2の定着装置断面の概略図に示すように、定着装置40は、セラミックヒータ100と、定着フィルム101と加圧ローラ106とを有している。
発熱部材であるセラミックヒータ100は面状のヒータであり、一方の面が定着フィルム101と接触している。このセラミックヒータと接触している面には、発熱抵抗体100bが配置され、発熱抵抗体100bに電流が流れることで発熱する。
定着フィルム101は筒状のエンドレスフィルムであり、定着フィルム101の内側にはセラミックヒータが配置されている。定着フィルム101は薄肉で熱量量が小さい。そのため、セラミックヒータ100の熱は、加熱部である定着フィルム101の外側表面にほぼそのまま伝えられる。そのため、加熱部が短時間でトナー融点温度を超えた温度まで到達する。これにより常に、加熱部を昇温させる必要がなく省電力が実現される。また、加熱部が短時間でトナー融点温度を超えた温度まで到達するため、印刷を要求してから記録材が排出するまで時間が短縮される。
ガイド部材103は、定着フィルム101を長手方向に貫通して配置されて定着フィルム101の内側面に接触する。ガイド部材103は、耐熱性があって、摩擦係数が低くて、熱伝導性も低い合成樹脂材料を用いて梁状に形成される。合成樹脂材料の例は、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTFE樹脂、LCP樹脂である。
ステー102は、定着フィルム101の内側で、ガイド部材103の長手方向の全体を支持して加圧ローラ106を加圧する。ステー102は、ガイド部材103の強度を確保する。ステー102は、コの字断面の鋼材を用いて梁状に形成される。
図4の規制部材である定着フランジの配置の説明図に示すように、定着フランジ104は、ステー102の両端にはめ込まれる。ステー102の両端にはめこまれた定着フランジ104は、定着フィルム101の定着フィルム長手方向への移動を規制している。
加圧ローラ106は、駆動機構120に駆動されて、二次転写部(T2:図1)から搬送されてくるトナー像を担持した記録材Pの搬送速度と略同一周速度で回転する。加圧ローラ106の外径はφ25mmである。加圧ローラ106は、外径φ20mm、肉厚1.3mmのアルミニウム円筒材料で形成された軸部材106aの外側にアスカー硬度64°の柔軟なシリコンゴムの肉厚2.5mmの弾性層106bを形成している。弾性層106bの表面は、厚み50μmのPFAチューブの離型層106cで覆われている。
軸部材106aの両端部にPEEK、PPS、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂よりなる不図示の軸受部材を装着し、不図示の側板に回転自由に保持させている。離型層106cには、フッ素樹脂、シリコン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、PFA、PTFE、FEP等の離型性かつ耐熱性に優れた材料が用いられている。
定着装置40は、セラミックヒータ100と加圧ローラ106との間に定着フィルム101を挟ませてニップ部Nを形成する。定着装置40は、ニップ部Nに搬送された未定着トナー像にセラミックヒータ100の熱を、定着フィルム101を介して与える。同時に、定着フィルム101を介してセラミックヒータ100と加圧ローラ106によって未定着トナー像を加圧して定着する。
不図示であるがカバーは、定着装置を定着装置の長手方向から覆っている。定着装置はユーザ交換されることがあり、ユーザが定着装置の交換をする際に定着部材に触れてしまう恐れがある。このことから、カバーによって定着装置を長手方向から覆っている。
<加圧機構>
図5は加圧機構130の概略図である。加圧機構130は、図4に示される一対の定着フランジ104に対応して、同じものが一対設けられている。図5中、(a)は加圧状態、(b)は加圧解除状態である。
加圧機構130の加圧状態(a)と加圧解除状態(b)の切り替えについて説明する。
加圧レバー133は、支持軸117を支点にして回動可能であって、回動端を加圧バネつきビス134に押圧されて定着フランジの被加圧部104bを加圧する。加圧バネつきビス134は加圧ビス固定部135によって固定されている。モータ137が駆動軸131を回転させると、偏心カム132は、駆動軸131を中心にして回転して、加圧レバー133の回動端を昇降させる。
加圧機構130は、偏心カム132による加圧レバー133の押上げを解除することで、定着フィルム101を加圧方向に加圧して定着フィルム101と加圧ローラ106との間に記録材のニップ部を形成する。偏心カム132が回転して、加圧レバー133が定着フランジの被加圧部104bを圧接する方向に動作することにより、定着フィルム101と加圧ローラ106の間に加圧力fを与える加圧状態になる。
図5の(b)に示すように、加圧機構130は、偏心カム132により加圧レバー133を押上げることで、定着フィルム101の加圧を解除して、定着フィルム101を加圧ローラ106から離間させる。偏心カム132が回転して、加圧レバー133が定着フランジの被加圧部104bから離間することにより、定着フィルム101と加圧ローラ106の間が加圧されない加圧解除状態になる。
加圧解除は、電源OFF時又はスリープモード時における加圧ローラ106の変形防止等を目的としている。
<コネクタ>
図12はコネクタについて説明するコネクタの概略図である。コネクタはコの字形状のハウジング部材110eと、フック104dと、を有している。
コの字形状のハウジング部材110eは内側に通電端子110Aと通電端子110Bとを有し、この通電端子110aと通電端子110bを介してセラミックヒータ100に電流が流れる。
ハウジング部材110eに関して、詳細に記載する。ハウジング部材110eは底部211と、底部211の両端から延設された一対の延設部210から成る。これら底部211と一対の延設部210によって、コの字の概形が形成されている。一対の延設部210の内側には、通電端子が対向するように設けられている。つまり、コネクタが、セラミックヒータ100の端部に配置された電極100dに差し込まれると、通電端子Aと通電端子Bとによってセラミックヒータ110が挟まれる。コネクタ110はセラミックヒータ100に定着装置の長手方向に交差する方向から装着される。図6では代表例として矢印Aの方向からコネクタ110を装着している。
一対の延設部210のうち、通電端子110aが形成されている側の延設部210t(通電端子bが形成されている側を延設部210bとする)の外側からはフックが延びている。フックは、延設部210tの先端側から底部に向かうように延びている。すなわち、フック104dと延設部210tの外側の面との間には隙間Gが形成される。
コネクタ110をセラミックヒータ100に差し込んでいくと、定着フランジの係合部104aにフック110dが押圧され、隙間Gが狭まるようにフック110dが延設部210tに向けて弾性変形する。さらにコネクタ110が差し込まれると、フック110dの弾性変形が解除され、定着フランジの係合部104aとフック110dとの係合が完了する。
<差し込み部材>
定着装置の組み立ての際に、作業者によってコネクタと接続している配線110cが引っ張られることで意図せず定着フランジの係合部104aとフック110dとの係合が解除されコネクタ110が定着フランジ104から外れてしまう可能性がある。そこで従来では隙間Gに差し込み部材を差し込んでいた。差し込み部材が隙間Gに存在することで、フック部110dの延設部210t方向への弾性変形が制限される。そうすることで定着フランジ104とフック部110dの係合が解除されることを防止していた。しかし、差し込み部材を定着装置の長手方向から装着することにより、差し込み部材が定着装置の長手方向においてコネクタ110より外側にはみ出していた。そのため長手方向から定着装置を覆うカバーを、定着装置の長手方向に大型化しなければならなかった。そこで、フィルム長手方向においてコネクタ110から外側にはみ出さない差し込み部材111を用いることで、カバーを小型化することができる。以下にその詳細な説明を記載する。
図7は差し込み部材111の形状および差し込み部材111をコネクタ110に装着する概略図である。図8は差し込み部材装着後の概略図であり、図8(a)は長手方向から見た図、図8(b)は搬送方向から見た図、図8(c)は図8(b)のA―A断面図である。図7に示されるように、差し込み部材111はコネクタ110のフック部110dの弾性変形を制限する差し込み部111aと、コネクタ110との係合部111bと、を備えている。差し込み部111aはコネクタ110のフック部110dと、ハウジング部材110eとの間に、図7のS1方向へ差し込まれている。差し込まれた差し込み部111aは定着フランジの係合部104aと対向する位置に差し込まれる。ここで言う係合部は、フック部110dと係合部104aとが接触している部分のことを指す。つまり、差し込み部材111がコネクタ110に差し込まれた状態において、差し込み部111aはフック部110dを介して係合部104aに対向している。図8(a)においては、差し込み部111aがフック部110dを介して係合部104aに対向する位置でフック部110dを支えているが、コネクタ110の差し込み方向において、より奥でフック部110dを支える構成でも構わない。
差し込まれた差し込み部111aは、フック部110dがハウジング部材110eへ弾性変形することを制限する。この結果、定着フランジの係合部104aとコネクタ110のフック部110dとの係合が解除されることを防止する。図7では代表例として、差し込み部111aは突起部を有している。しかし、例えば差し込み部111aはフック部110dの弾性変形を制限する肉厚な形状であってもよい。
図8(b)に示すように差し込まれた差し込み部材111は長手方向においてコネクタからはみ出ない。そのため、定着装置を覆うカバーを長手方向に大型化せず、長手方向においてカバーを含めた定着装置の省スペース化をすることができる。
差し込み部材111の係合部111bはコネクタ110の空洞部111fに装着する際に111cを支点に内側に撓むことが可能な構造になっている。差し込み部材111はコネクタ110の空洞部110fの中に搬送方向であるS1の矢印の向きに装着される。加圧方向にはコネクタ110の空洞部110fの高さh1と差し込み部材111の係合部111bの高さh2が対応している。差し込み部材をコネクタに装着するとh1とh2が対応しているため、差し込み部材は加圧方向に固定される。前述した通り、差し込み部材111の係合部111bは111cを支点に撓める状態になっており、自然状態では差し込み部材の幅d2とコネクタの幅d1の関係はd2≧d1である。差し込み部材111が装着されたときに差し込み部材の幅d2がたわんでコネクタの空洞部の幅d1に倣うことで差し込み部材111は長手方向にコネクタ部材110に固定される。コネクタ110の空洞部110fには長手方向の両端部から内側に突出した突起部110gが設けられている。差し込み部材111が装着されるときに、2つの係合部111bが内側に撓んで突起部110gを乗り越えて装着されることにより、係合部111bと突起部110gが係合して搬送方向に固定される。図8の差し込み部材を装着した状態に示される。このように差し込み部材を隙間Gに差し込むと、差し込み部材がコネクタに固定される。このような形態によって差し込み部材を固定する工程を省くことができ、作業者の組み立て工程が簡便になる。
このように本実施形の差し込み部材111はコネクタの抜け止めと、カバーを含めた定着装置の小型化と、作業者の組み立て工程の簡便化とを、可能にする。
<変形例>
図9,10,11を用いて第2の実施形態に係る定着装置及びこれを備える画像形成装置について説明する。なお、画像形成装置の構成は第1の実施の形態と同一であるのでその説明は省略し、ここでは定着装置の構成についてのみ説明を行う。定着装置においても実施例1と同様の部分は省略する。
図9は変形例における差し込み部材の概略図である。図10は変形例における差し込み部材装着時の概略図である。図11は変形例における差し込み部材装着後の概略図であり、図10(a)は長手方向から見た図、図10(b)は搬送方向から見た図である。図9に示されるように、差し込み部材112はコネクタ110のフック部110dが変形しないように固定する差し込み部112aとコネクタ110との係合部112b、コネクタとの長手方向の位置決めをする勘合部112cを備えている。図10に示されるように差し込み部材112は差し込み部材112の篏合部112cの幅d4がコネクタの篏合溝110iの幅d3に搬送方向であるS1の向きに装着されることによって長手方向に位置決めされる。その際、差し込み部材112の係合部112bが突起部110hを乗り越えて装着されることにより、係合部112bと突起部110gが係合する。差し込み部材112の加圧方向はコネクタ110の外形であるh3を差し込み部材112の係合部112bと差し込み部112aの高さh4で挟み込んで固定され、図10に示されるように装着される。差し込まれた差し込み部112aは実施例1同様にコネクタ110のフック部110aの通電端子110a方向への弾性変形を制限する。その結果、定着フランジの係合部104aとコネクタ110のフック部110dとの係合が解除されることを防止する。また、図11(b)に示すように差し込まれた差し込み部材112は長手方向においてコネクタからはみ出ない。そのため実施例1同様、コネクタを覆うカバーを長手方向において大型化する必要がなく、カバーを含めた定着装置の省スペース化をすることができる。
1 画像形成装置
40 定着装置
100 セラミックヒータ
100a セラミック基板
100b 抵抗発熱体
100c ガラス保護体
100d 電極
101 定着フィルム
102 ステー
103 ガイド部材
103a 嵌め込み溝
104 定着フランジ
104a 係合部
104b 被加圧部
106 加圧ローラ
106a 芯金
106b 弾性層
107 カバー
110 コネクタ
110a 通電端子(上部)
110b 通電端子(下部)
110c 配線
110d フック部
110e ハウジング部材
210 延設部
211 底部
110f 空洞部
110g 突起部
110h 突起部
110i 篏合溝
111 差し込み部材
111a 差し込み部
111b 係合部
112 差し込み部材
112a 差し込み部
112b 係合部
112c 勘合部
G 隙間

Claims (3)

  1. 紙に接触するフィルムと、
    前記フィルムが前記フィルムの長手方向に移動することを制限するフランジと、
    前記長手方向において前記フランジから突出した端部に電極を有し、前記電極を通じて電流が流れることで発熱し前記フィルムを介して紙に熱を与えるヒータと、
    前記フィルムと接触し回転駆動することで前記フィルムを従動回転させ、前記フィルムを介して前記ヒータに圧力を与えることでトナー像の定着が行われるニップ部を形成し前記ニップ部で紙を加圧する加圧ローラと、
    前記電極に接続される端子を有するハウジングと、前記ハウジングから突出し弾性変形可能で前記フランジに係合するフックとを備え、前記長手方向に交差する方向から前記ヒータに差し込まれるコの字型のコネクタと、
    前記端子と前記フックとの間に差し込まれることで前記フックの弾性変形が制限され前記フックと前記フランジとの係合が解除されず前記コネクタの抜け止めをする差し込み部材と、
    前記長手方向において前記コネクタより外側から前記コネクタを覆うカバーと、を備え、
    前記差し込み部材は前記長手方向において前記コネクタからはみ出ないように前記コネクタに固定されている
    ことを特徴とする定着装置。
  2. 前記差し込み部材は前記ハウジングと係合する係合部を有し、
    前記差し込み部材を前記フックと前記ハウジングの間に差し込むと、前記係合部と前記ハウジングが係合し、前記差し込み部材が前記コネクタに固定されることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
  3. 前記差し込み部材は前記フックを介して前記フランジと対向する位置にあることを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。
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