JP5750887B2 - 定着装置 - Google Patents

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本発明は、記録シートに転写された現像剤像を熱定着する定着装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、円筒状の定着フィルムと、定着フィルム内に配置されるヒータと、定着フィルムを介して加圧ローラとの間にニップ部を形成するニップ板とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。具体的に、この定着装置では、加圧ローラはモータにより駆動されており、定着フィルムは加圧ローラに従動して回転している。
特開平8−248791号公報
しかしながら、前述した技術では、記録シートが定着フィルムと加圧ローラの間を通過している際に、定着フィルムに加圧ローラからの駆動力が十分に伝わらずに、定着フィルムの走行性が低下する(定着フィルムがスリップする)ことがあった。このように、定着フィルムがスリップしてしまうと、記録シートに現像剤像を良好に定着できないという問題が生じていた。
そこで、本発明は、定着フィルムがスリップするのを抑制し、記録シートへの定着を良好に行うことができる定着装置を提供することを目的とする。
前記した目的を達成するため、本発明の定着装置は、可撓性を有する筒状部材と、前記筒状部材の内面に摺接するように配置されるニップ部材と、駆動力が供給され、前記筒状部材を介して前記ニップ部材との間でニップ領域を形成するバックアップ部材と、を備えた定着装置であって、前記筒状部材の内側と前記バックアップ部材の両方に圧接し、前記バックアップ部材の駆動力を受けて従動回転するローラと、前記バックアップ部材の軸を回転可能に支持する第1軸受けと前記ローラの軸を回転可能に支持する第2軸受けとを連結し、前記第1軸受けと前記第2軸受けとを互いに引き寄せる第2の付勢手段と、を備えていることを特徴とする。
このように構成された定着装置によれば、ローラがバックアップ部材の駆動力を受けて従動回転することで、筒状部材の内面に対しローラが駆動力を与えるので、筒状部材のスリップを抑制することができる。
本発明によれば、筒状部材のスリップを抑制することができるので、記録シートへの定着を良好に行うことができる。
本発明の第1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側断面図である。 本発明の第1実施形態に係る定着装置の概略構成を示す図である。 ニップローラ、ニップ板、反射板およびステイの斜視図である。 定着装置を搬送方向から見た図である。 定着装置の斜視図である。 ニップローラと加圧ローラの連結部分を示す模式図である。 本発明の第2実施形態に係る定着装置の側断面図である。
[第1実施形態]
次に、本発明の第1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、以下の説明では、まず、本発明の定着装置100を備えたレーザプリンタ1(画像形成装置)の概略構成について説明した後、定着装置100の詳細な構成について説明する。
<レーザプリンタの概略構成>
図1に示すように、レーザプリンタ1は、本体筐体2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3と、露光装置4と、用紙P上にトナー像(現像剤像)を転写するプロセスカートリッジ5と、用紙P上のトナー像を定着する定着装置100とを主に備えている。
なお、以下の説明において、方向は、レーザプリンタ1を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図1における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図1における上下方向を「上下」とする。
給紙部3は、本体筐体2内の下部に設けられ、用紙Pを収容する給紙トレイ31と、用紙Pの前側を持ち上げる用紙押圧板32と、給紙ローラ33と、給紙パット34と、紙粉取りローラ35,36と、レジストローラ37とを主に備えている。給紙トレイ31内の用紙Pは、用紙押圧板32によって給紙ローラ33に寄せられ、給紙ローラ33と給紙パット34によって1枚ずつ分離され、紙粉取りローラ35,36およびレジストローラ37を通ってプロセスカートリッジ5に向けて搬送される。
露光装置4は、本体筐体2内の上部に配置され、レーザ発光部(図示せず)と、回転駆動するポリゴンミラー41と、レンズ42,43と、反射鏡44,45,46とを主に備えている。露光装置4では、レーザ発光部から出射される画像データに基づくレーザ光(鎖線参照)が、ポリゴンミラー41、レンズ42、反射鏡44,45、レンズ43、反射鏡46の順に反射または通過して、感光体ドラム61の表面で高速走査される。
プロセスカートリッジ5は、露光装置4の下方に配置され、本体筐体2に設けられたフロントカバー21を開いたときにできる開口から本体筐体2に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスカートリッジ5は、ドラムユニット6と、現像ユニット7とから構成されている。
ドラムユニット6は、感光体ドラム61と、帯電器62と、転写ローラ63とを主に備えている。また、現像ユニット7は、ドラムユニット6に対して着脱可能に装着される構成となっており、現像ローラ71と、供給ローラ72と、層厚規制ブレード73と、トナー(現像剤)を収容するトナー収容部74とを主に備えている。
プロセスカートリッジ5では、感光体ドラム61の表面が、帯電器62により一様に帯電された後、露光装置4からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム61上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容部74内のトナーは、供給ローラ72を介して現像ローラ71に供給され、現像ローラ71と層厚規制ブレード73の間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ71上に担持される。
現像ローラ71上に担持されたトナーは、現像ローラ71から感光体ドラム61上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム61上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム61と転写ローラ63の間を用紙Pが搬送されることで感光体ドラム61上のトナー像が用紙P上に転写される。
定着装置100は、プロセスカートリッジ5の後方に設けられている。用紙P上に転写されたトナー像(トナー)は、定着装置100を通過することで用紙P上に熱定着される。トナー像が熱定着された用紙Pは、搬送ローラ23,24によって排紙トレイ22上に排出される。
<定着装置の詳細構成>
図2に示すように、定着装置100は、筒状部材の一例としての定着フィルム110と、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、反射板140と、バックアップ部材の一例としての加圧ローラ150と、ステイ160と、ローラの一例としてのニップローラ170とを備えている。
定着フィルム110は、耐熱性と可撓性を有する無端状(筒状)のフィルムであり、その両端部がガイド部材180により回転が案内されている(図5参照)。つまり、定着装置100は、定着フィルム110の端面を規制するガイド部材180を備えている。この定着フィルム110は、グリスを介してニップ板130に摺接するようになっている。なお、定着フィルム110およびニップ板130の材質によっては、グリスは必ずしも塗布しなくてもよい。
ハロゲンランプ120は、ニップ板130および定着フィルム110を加熱することで用紙P上のトナーを加熱する公知の発熱体であり、定着フィルム110の内側において定着フィルム110およびニップ板130の内側から所定の間隔をあけて配置されている。
ニップ板130は、ハロゲンランプ120からの輻射熱を受ける板状の部材であり、筒状の定着フィルム110の内面に摺接するように配置されている。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定着フィルム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、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で平面状に構成されている。なお、ニップ板130の上面130Aには、黒色の塗装を施したり、熱吸収部材を設けたりしてもよい。これによれば、ハロゲンランプ120からの輻射熱を効率よく吸収することができる。
また、図3に示すように、ニップ板130は、右端部から平板状に延びる挿入部133と、左端部に形成された係合部134とをさらに有している。係合部134は、側面視U形状に形成されており、上に向けて折り曲げて形成された側壁部134Aには係合孔134Bが設けられている。
図2に示すように、反射板140は、ハロゲンランプ120からの輻射熱(主に前後方向や上方向に向けて反射された輻射熱)をニップ板130(ニップ板130の上面130A)に向けて反射する部材であり、定着フィルム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。
このような反射板140によってハロゲンランプ120からの輻射熱をニップ板130に集めることで、ハロゲンランプ120からの輻射熱を効率よく利用することができ、ニップ板130および定着フィルム110を速やかに加熱することができる。
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。より詳しくは、反射板140は、湾曲形状(断面視略U形状)をなす反射部141と、反射部141の両端部から前後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。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。
図3に示すように、反射板140の左右方向(用紙Pの幅方向)の両端部にはフランジ状の係止部143が合計4つ形成されている(3つのみ図示)。係止部143は、フランジ部142より上方に配置し、図4に示すように、ニップ板130、反射板140およびステイ160が組み立てられたときに、後述するステイ160の複数の接触部163を挟む(左右方向において最も外側の接触部163Aと隣接する)ように配置される。
これにより、定着装置100が駆動したときの振動などで反射板140が左右に動こうとしても、係止部143が接触部163Aに当接することで、反射板140の左右方向の位置が規制される。その結果、反射板140の左右方向における位置ずれを抑制することができる。
図2および図4に示すように、加圧ローラ150は、定着フィルム110よりも左右方向に長い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、第1の付勢手段152によってニップ板130に向けて付勢されている。
第1の付勢手段152の構成は、公知のものを任意に採用できるが、一例として図1に示すように、一端部153Aが定着装置100の筐体101に揺動可能に支持されているアーム部153と、バネ154とから構成することができる。アーム部153は、他端部153Bが加圧ローラ150を回転可能に支持する軸受け151を保持しており、一端部153Aと他端部153Bの中間部にバネ154の一端が係合している。バネ154の他端は筐体101に係止されており、これにより、アーム部153の他端部153B、すなわち加圧ローラ150は、常時上方に付勢されている。
そして、図2に示すように、加圧ローラ150は、第1の付勢手段152によってニップ板130に向けて付勢されることで弾性変形しており、この弾性変形した状態でニップ板130との間で定着フィルム110を挟むことで定着フィルム110との間にニップ領域を形成している。つまり、加圧ローラ150は、定着フィルム110を介して、ニップ板130との間でニップ領域を形成している。
この加圧ローラ150は、本体筐体2内に設けられたモータMから駆動力が供給されて回転駆動するように複数のギヤを介してモータMと連結されており、回転駆動することで定着フィルム110(または用紙P)との摩擦力により定着フィルム110を従動回転させる。
具体的に、図1に示すように、定着装置100は、駆動用ギヤ155、遊星ギヤ156、モータMと連結されている入力ギヤ157および符号を省略して示す揺動アームを備えている。駆動用ギヤ155は、加圧ローラ150の回転軸の端部に固定されている。入力ギヤ157は、筐体101に回転可能に支持され、回転中心が筐体101に対して不動となっている。そして、遊星ギヤ156は、駆動用ギヤ155と入力ギヤ157とに噛合しており、入力ギヤ157の回転軸と遊星ギヤ156の回転軸とを連結する揺動アームに回転可能に支持されている。
以上のように複数のギヤを備えた定着装置では、入力ギヤ157にモータMから駆動力が伝達されると、遊星ギヤ156を介して駆動用ギヤ155に駆動力が伝達され、加圧ローラ150が回転駆動する。またこのとき、遊星ギヤ156には入力ギヤ157を周回する力が働くため、遊星ギヤ156は、駆動用ギヤ155に押し付けられて噛合している。なお、遊星ギヤ156を確実に駆動用ギヤ155に押し付けるため、揺動アームに遊星ギヤ156を駆動用ギヤ155へ向けて付勢する引きバネを設けてもよい。
ステイ160は、図2に示すように、前後方向におけるニップ板130の両端部130C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る。ステイ160は、反射板140(反射部141)の外面形状に沿った形状(断面視略U形状)を有して反射板140を覆うように配置されている。このようなステイ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の前壁161および後壁162の下端には、図3に示すように、略櫛歯状をなすように形成された複数の接触部163が設けられている。
また、ステイ160の左端には、上壁166から左方に向けて延び、側面視略U形状に折り曲げられた保持部167が設けられている。保持部167の各側壁部167Aの内面には、内側に向けて突出する係合ボス167B(一方のみ図示)が設けられている。
図2および図3に示すように、ステイ160の前壁161および後壁162の内面の左右方向両端部には、内側に向けて突出する当接ボス168が合計4つ設けられている。この当接ボス168は、前後方向において反射板140(反射部141)に当接する。これにより、定着装置100が駆動したときの振動などで反射板140が前後に動こうとしても、当接ボス168に当接することで、反射板140の前後方向の位置が規制される。その結果、反射板140の前後方向における位置ずれを抑制することができる。
ニップローラ170は、ステイ160の外側において、ニップ板130よりも用紙搬送方向の上流側と下流側の2箇所に設けられ、図5に示すように、定着フィルム110の内側と加圧ローラ150の両方に圧接し、加圧ローラ150の駆動力を受けて従動回転している。
具体的に、ニップローラ170は、定着フィルム110および加圧ローラ150よりも左右方向に長い、略一定の直径の円柱状に形成されており(図4参照)、その両端部が軸受け171に回転可能に支持されている。このニップローラ170は、両端が、定着フィルム110およびガイド部材180の外側へ突出しており、定着フィルム110の内側と加圧ローラ150の外周の両方に接触している。そして、ニップローラ170は、加圧ローラ150の周面よりも軸方向外側まで延びている。
そして、図6に示すように、ニップローラ170の軸受け171と加圧ローラ150の軸受け151とは、第1の付勢手段152とは別個に設けられている第2の付勢手段の一例としての引張バネ190によって互いに連結されている。これにより、ニップローラ170と加圧ローラ150とは互いに引き寄せられている。
このように、ニップローラ170を加圧ローラ150に向けて付勢するための手段(引張バネ190)を、加圧ローラ150とニップ板130の間の付勢力を発生する第1の付勢手段152とは別個に設けることによって、加圧ローラ150とニップ板130の間の付勢力と、ニップローラ170の加圧ローラ150への付勢力を個別に制御しやすくなっている。
ガイド部材180は、深さ方向がニップローラ170の付勢方向に沿う溝181がその下端に形成されている。この溝181にニップローラ170を配置することによって、ニップローラ170が加圧ローラ150の回転にともなって前後方向に移動するのを抑制し、ニップローラ170の付勢方向を規定することができる。
以上のように構成された定着装置100では、トナー像が転写された用紙Pが、加圧ローラ150と加熱された定着フィルム110の間(ニップ領域)を搬送されることで、トナー像(トナー)が熱定着されることとなる。このとき、定着フィルム110と加圧ローラ150間または定着フィルム110と用紙Pの間の摩擦力が低下しても、ニップローラ170が加圧ローラ150の駆動力を受けて従動回転し、定着フィルム110の内面に対してニップローラ170が補助的な駆動力を与えるので、定着フィルム110のスリップを抑制することができる。
以上によれば、本実施形態において以下のような作用効果を得ることができる。
定着装置100は、定着フィルム110の内側と加圧ローラ150の両方に圧接し、加圧ローラ150の駆動力を受けて従動回転するニップローラ170を備えているので、加圧ローラ150と定着フィルム110の間に用紙Pが搬送されているときでも、ニップローラ170が定着フィルム110の内面に対して駆動力を与え、定着フィルム110のスリップを抑制することができる。
そして、ニップローラ170を加圧ローラ150に向けて付勢するための手段(引張バネ190)を、加圧ローラ150とニップ板130の間の付勢力を発生する第1の付勢手段152とは別個に設けることによって、加圧ローラ150とニップ板130の間の付勢力と、ニップローラ170の加圧ローラ150への付勢力を個別に制御しやすい。
また、ニップローラ170は、ニップ板130よりも用紙搬送方向の上流側と下流側に設けられているため、ニップローラ170を上流側および下流側のどちらか一方のみに設けた場合に比べて、用紙Pの搬送力を強くすることができる。
そして、ニップローラ170は、加圧ローラ150の周面の外側まで延びているので、ニップローラ170の端部が加圧ローラ150に食い込むことがなく、加圧ローラ150の耐久性を確保することができる。
なお、ここで説明した本実施形態では、ニップローラ170はニップ板130よりも用紙搬送方向の上流側と下流側に設けられていたが、ニップローラ170は、ニップ板130の上流側または下流側のいずれかに一本だけ設けられていてもよい。この場合、ニップローラ170は、ニップ板130よりも用紙搬送方向の下流側のみに設けられているのが望ましい。これにより、上流側にニップローラ170を設ける場合よりも、用紙Pがニップ部に進入しやすくなる。
[第2実施形態]
次に、参考例としての第2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。本実施形態は、ガイド部材が、軸受けを介してニップローラを支持しているものである。なお、本実施形態では、前記した第1実施形態と同様の構成要素については、同一符号を付して、その説明を省略することとする。
第2実施形態に係るニップローラ270は、図7に示すように、定着フィルム110の両端に対応した位置で、軸受け271によって回転可能に支持されている。軸受け271は、ガイド部材280に支持されている。
具体的に、ガイド部材280には、ニップローラ270と対向する面に上方に延びる穴281が形成されており、この穴281に軸受け271が係合するようになっている。穴281の底面と軸受け271の間には圧縮バネ290が配置されており、圧縮ばね290は、軸受け271を常時下方へ向けて付勢している。つまり、ガイド部材280は、軸受け271を、上下方向(加圧ローラ150とニップ板130の対抗方向)に移動可能に支持するとともに、圧縮バネ290によってニップローラ270を加圧ローラ150へ向けて付勢している。
また、穴281の下端には突起282が形成されている。一方、軸受け271の上端部には係止部272が設けられている。ジャム処理等で加圧ローラ150をニップローラ270から引き離した際には、係止部272が突起282に当たることで軸受け271(ニップローラ270)が係止され、ニップローラ270がガイド部材280から外れないとともに、ニップローラ270が定着フィルム110を下へ引っ張りすぎないようになっている。
そして、ニップローラ270は、軸受け271よりも左右方向内側において定着フィルム110の内側と圧接し、左右方向外側において加圧ローラ150の外周と圧接している。これにより、加圧ローラ150が回転駆動すると、ニップローラ270が加圧ローラ150の駆動力を受けて従動回転し、定着フィルム110へ駆動力を与える。
以上によれば、本実施形態のように、軸受け270をガイド部材280が支持している場合であっても、前記した第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、第1実施形態とは異なり、本実施形態の定着装置100は、加圧ローラ150とニップローラ270をばねにより互いに接続して(引っ張って)いないため、定着装置100内において紙詰まりした場合などに加圧ローラ150をニップローラ270から引き離したときに、ニップローラ270が定着フィルム110を下へ引っ張り過ぎないので、ジャム処理が行いやすく、また、定着フィルム110の損傷を抑えることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記実施形態では、ニップ部材として板状のニップ板130を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、板状でない厚めの部材を採用してもよい。
また、前記実施形態では、ニップ部材と発熱体を別部品としていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ニップ部材と発熱体の両方の役割を果たす部材として、板状のセラミックヒータを採用してもよい。
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、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、記録シートとして、普通紙やはがきなどの用紙Pを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、OHPシートなどであってもよい。
前記実施形態では、本発明の定着装置100を備えた画像形成装置として、レーザプリンタ1を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、LEDによって露光を行うLEDプリンタであってもよいし、プリンタ以外の複写機や複合機などであってもよい。また、前記実施形態では、モノクロ画像を形成する画像形成装置を例示したが、本発明はこれに限定されず、カラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。
1 レーザプリンタ
100 定着装置
110 定着フィルム
120 ハロゲンランプ
130 ニップ板
140 反射板
150 加圧ローラ
160 ステイ
170 ニップローラ
180 ガイド部材
190 引張バネ
270 ニップローラ
280 ガイド部材
290 バネ
P 用紙

Claims (5)

  1. 可撓性を有する筒状部材と、
    前記筒状部材の内面に摺接するように配置されるニップ部材と、
    駆動力が供給され、前記筒状部材を介して前記ニップ部材との間でニップ領域を形成するバックアップ部材と、を備えた定着装置であって、
    前記筒状部材の内側と前記バックアップ部材の両方に圧接し、前記バックアップ部材の駆動力を受けて従動回転するローラと、
    前記バックアップ部材の軸を回転可能に支持する第1軸受けと前記ローラの軸を回転可能に支持する第2軸受けとを連結し、前記第1軸受けと前記第2軸受けとを互いに引き寄せる第2の付勢手段と、を備えていることを特徴とする定着装置。
  2. 前記第2の付勢手段とは別個に設けられ、前記バックアップ部材と前記ニップ部材の間の付勢力を発生する第1の付勢手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
  3. 前記筒状部材の端面を規制するガイド部材をさらに備え、
    前記ローラは、前記ガイド部材の外側へ突出していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の定着装置。
  4. 前記ローラは、前記ニップ部材よりも記録シート搬送方向の下流側にのみ設けられていることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の定着装置。
  5. 前記ローラは、前記ニップ部材よりも記録シート搬送方向の上流側と下流側に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の定着装置。
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