JP6697713B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、記録媒体に画像を定着する定着装置、及び定着装置を備える画像形成装置に関する。
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、記録媒体に画像を定着する定着装置が設けられている。定着装置は一対の回転体を備え、これらを圧接させた状態で回転させ、回転体間に記録媒体を通過させることにより、記録媒体上の画像が定着される。
回転体同士を圧接させる機構として、例えば、回動可能に設けられた加圧レバーを、一方の回転体を支持する軸受の外周面に当接させることにより、当該回転体を他方の回転体に対して圧接させる構成が知られている{特許文献1(特開平9−16007号公報)参照}。
しかしながら、軸受に当接する加圧レバーの先端部側は、支軸に取り付けられた加圧レバーの基端部側に比べてガタが大きくなる傾向にあるため、加圧レバーの先端部側の位置が軸受の軸方向にずれると、加圧レバーが軸受に当接しなくなる虞があった。特に、小型化のために軸受の軸方向サイズを小さくすると、軸受に対して加圧レバーがさらに当接しにくくなるため、加圧レバーが軸受に当接しなくなる虞が一層増すことになる。
上記課題を解決するため、本発明は、一対の回転体と、前記一対の回転体を軸受を介して回転可能に支持する金属製の支持部材と、前記支持部材が取り付けられる樹脂製のフレーム部材と、前記一対の回転体の一方を支持する前記軸受の外周面に当接して前記一方の回転体を他方の回転体に対して加圧する加圧部材と、を備え、前記支持部材は、前記一方の回転体を支持する前記軸受の周囲に設けられた突出部を有し、前記加圧部材は、前記回転体の軸方向において前記突出部と前記フレーム部材との間に配置され、前記一方の回転体が前記他方の回転体に加圧された状態で、前記突出部は、前記軸受に当接する前記加圧部材の面とは反対側の面よりも加圧方向とは反対側へ突出しないように配置され、前記フレーム部材と前記軸受の互いに対向する面の隙間は、前記加圧部材の厚さよりも小さいことを特徴とする。
本発明によれば、加圧部材が、回転体の軸方向において支持部材とフレーム部材との間に配置されることで、支持部材とフレーム部材によって加圧部材の軸方向変位を規制することができる。これにより、加圧部材が軸受に対して当接しなくなるのを防止できるようになる。
本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 前記画像形成装置に設けられる定着装置の概略断面図である。 定着装置の正面側を斜め上方から見た斜視図である。 定着装置の背面側を斜め上方から見た斜視図である。 フレーム部材の上部分を取り除いた状態の定着装置の斜視図である。 加圧ローラが定着ローラに対して通常の加圧力で加圧された状態を示す図である。 加圧ローラが定着ローラに対して通常よりも小さい加圧力で加圧された状態を示す図である。 加圧ローラの位置で軸方向に切断した定着装置の概略断面図である。 加圧レバーが軸受に対して当接する箇所を拡大して示す概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係る定着装置の概略断面図である。 加圧レバーが軸受に対して当接する箇所を拡大して示す概略断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る定着装置の斜視図である。 定着ベルトを備える定着装置の概略構成図である。 定着回転体を加圧回転体に対して圧接させる定着装置の概略構成図である。
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
図1は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。まず、図1を参照して、画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図1に示す画像形成装置は、モノクロ画像形成装置である。その装置本体(画像形成装置本体)100には、作像ユニットとしてのプロセスユニット1が着脱可能に装着されている。プロセスユニット1は、表面に画像を担持する像担持体としての感光体2と、感光体2の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ3と、感光体2上の潜像を可視画像化する現像手段としての現像装置4と、感光体2の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード5等を備える。また、感光体2に対向する位置に、感光体2の表面を露光する露光手段としてのLEDヘッドアレイ6が配置されている。
プロセスユニット1には、画像形成用の粉体であるトナーを収容する粉体収容器としてのトナーカートリッジ7が着脱可能に装着されている。トナーカートリッジ7は、未使用のトナーを収容する未使用トナー収容部8と、使用された廃トナーを収容する廃トナー収容部9とを有する。
また、画像形成装置は、記録媒体としての用紙に画像を転写する転写装置10と、用紙を供給する給紙装置11と、用紙に転写された画像を定着させる定着装置12と、用紙を装置外へ排出する排紙装置13と、タイミングローラとしての一対のレジストローラ17とを備える。
転写装置10は、転写部材としての転写ローラ14を備える。転写ローラ14は、プロセスユニット1を装置本体100に装着した状態で感光体2と接触するように配置されている。また、転写ローラ14は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が印加されるようになっている。
給紙装置11は、用紙Pが収容される給紙カセット15と、給紙カセット15に収容されている用紙Pを給送する給紙ローラ16とを備える。なお、用紙Pには、普通紙のほか、厚紙、はがき、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ等も含まれる。さらに、用紙以外に、OHPシートやOHPフィルム等を記録媒体として用いることも可能である。
定着装置12は、定着回転体としての定着ローラ18と、加圧回転体としての加圧ローラ19とを備える。定着ローラ18は、ヒータ等の加熱源によって加熱される。加圧ローラ19は、定着ローラ18側へ加圧され、定着ローラ18に接触して定着ニップを形成している。
排紙装置13は、用紙を装置外に排出する一対の排紙ローラ20を備える。また、装置本体100の外装上面部には、排紙ローラ20によって排出された用紙を載置するための排紙トレイ21が形成されている。
続けて、図1を参照しつつ、本実施形態に係る画像形成装置の作像動作について説明する。
作像動作が開始されると、感光体2が回転駆動され、帯電ローラ3によって感光体2の表面が所定の極性に一様に帯電される。次いで、読取装置又はコンピュータ等からの画像情報に基づいてLEDヘッドアレイ6が感光体2帯電面を露光し、静電潜像が形成される。そして、現像装置4によって感光体2上の静電潜像にトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
また、作像動作が開始されると、給紙ローラ16が回転駆動を開始し、給紙カセット15から用紙Pが送り出される。送り出された用紙Pは、レジストローラ17によって搬送を一旦停止される。その後、所定のタイミングでレジストローラ17の回転駆動を開始し、感光体2上のトナー画像が転写ニップに達するタイミングに合わせて、用紙Pを転写ニップへ搬送する。
そして、用紙Pが転写ニップに搬送されると、転写ローラ14に所定の電圧が印加されることにより生じた転写電界によって感光体2上のトナー画像が用紙P上に転写される。また、このとき用紙Pに転写されなかった感光体2上のトナーは、クリーニングブレード5によって除去され、トナーカートリッジ7の廃トナー収容部9へ回収される。
トナー画像が転写された用紙Pは、定着装置12へと搬送され、定着ローラ18と加圧ローラ19とによって形成される定着ニップを通過することにより加熱及び加圧されて、用紙P上のトナー画像が定着される。そして、用紙Pは、排紙ローラ20によって装置外に排出され、排紙トレイ21上に載置される。
図2は、定着装置12の概略断面図である。
図2に示すように、定着ローラ18内には加熱源としてのハロゲンヒータ22が設けられている。加圧ローラ19は、後述の加圧部材によって定着ローラ18に対して加圧されており、定着ローラ18と加圧ローラ19とが圧接する箇所には定着ニップNが形成されている。また、定着ローラ18は、装置本体100に設けられた駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され図2中の矢印Aで示す方向に回転駆動可能に構成されている。一方、加圧ローラ19は、回転駆動する定着ローラ18に対して図2中の矢印Bで示す方向に従動回転するように構成されている。なお、本実施形態とは反対に、加圧ローラ19を駆動ローラとし、定着ローラ18を従動ローラとしてもよい。
図2を参照しつつ、定着装置12の動作について簡単に説明する。
ハロゲンヒータ22によって定着ローラ18が所定の温度に加熱され、定着ローラ18と加圧ローラ19とが回転している状態で、用紙が図2中の矢印C1で示す方向から定着ニップNへ進入すると、用紙は定着ローラ18と加圧ローラ19によって挟持されながら搬送される。このとき、用紙上の未定着画像が、定着ローラ18の熱によって加熱されると共に、定着ローラ18と加圧ローラ19とによって加圧されることで、用紙に画像が定着される。そして、画像が定着された用紙は定着ニップNから図2中の矢印C2方向へ排出される。
図3は、定着装置12の正面側を斜め上方から見た斜視図、図4は、定着装置12の背面側を斜め上方から見た斜視図である。
定着装置12は、外装部を構成する樹脂製のフレーム部材23を有する。フレーム部材23によって囲まれた空間内には、定着ローラ18や加圧ローラ19等が収容されている。フレーム部材23の正面には、定着装置12内に用紙を進入させるための入口部23aが形成され(図3参照)、フレーム部材23の背面には、定着装置12から用紙を排出するための出口部23bが形成されている(図4参照)。また、本実施形態では、フレーム部材23が、上部分(上フレーム部材)と下部分(下フレーム部材)とで分離可能に構成されている。
図5は、フレーム部材23の上部分を取り除いた状態の定着装置12の斜視図である。
図5に示すように、定着ローラ18と加圧ローラ19の軸方向両端部には、それぞれ金属製の支持部材25が配置されており、両ローラ18,19の軸方向両端部は、軸受26,27を介して各支持部材25に回転可能に支持されている。また、加圧ローラ19は、定着ローラ18に対して接近離間可能に支持されている。詳しくは、加圧ローラ19を支持する軸受27が、支持部材25に設けられた長方形状の孔である軸受ガイド部25bに嵌め込まれている。この軸受ガイド部25bに沿って軸受27が案内されることで、加圧ローラ19は定着ローラ18に対して接近離間する。一方、定着ローラ18を支持する軸受26は、各支持部材25に設けられた円形の孔である軸受嵌合部25eに嵌め込まれている。これにより、定着ローラ18は、その軸位置が軸方向と直交する方向に移動しないように固定されている。
支持部材25は、フレーム部材23の長手方の一端部側と他端部側とにそれぞれ取り付けられている。また、フレーム部材23の長手方の一端部側と他端部側の下部には、それぞれ加圧ローラ19を定着ローラ18に対して加圧する加圧部材としての金属製の加圧レバー31が取り付けられている。加圧レバー31は、支点Dを中心として、加圧ローラ19を定着ローラ18に対して接近させる方向とこれとは反対方向に回動可能に構成されている。
図6は、加圧ローラ19が定着ローラ18に対して通常の加圧力で加圧された状態を示す図、図7は、加圧ローラ19が定着ローラ18に対して通常よりも小さい加圧力で加圧された状態を示す図である。
以下、図6及び図7を参照しつつ、加圧ローラ19を加圧する加圧機構と、その加圧力を調整する加圧力調整機構の構成について説明する。なお、加圧機構及び加圧力調整機構は、加圧ローラ19の軸方向の一端部側と他端部側とにそれぞれ設けられているが、互いに同様の構成であるので、片側の加圧機構及び加圧力調整機構の構成について説明する。
加圧機構30は、上記加圧レバー31と、加圧レバー31を加圧方向に付勢する付勢部材としての加圧バネ32とを有する。加圧レバー31は、その一端部31a側の支点Dを中心としてフレーム部材23に対して回動可能に設けられている。加圧バネ32は、加圧レバー31の他端部31b側と支持部材25の上部とに設けられた引っ掛け部31c,25aに引っ掛けて取り付けられている。これにより、加圧レバー31の他端部31bは、加圧バネ32によって常時図6、図7における上方へ引っ張られた状態で保持されている。
加圧力調整機構35は、回転中心から外周面までの距離が周方向に渡って異なるカム部材36を有する。カム部材36は、一対の支持部材25によって回転可能に支持される回転軸37に設けられ、回転軸37と一体的に回転する。加圧レバー31には、カム部材36の外周面に当接するカム受け部31dが設けられている。加圧レバー31が加圧バネ32によって引っ張られることで、カム受け部31dはカム部材36の外周面に対して当接した状態で保持されている。
続いて、加圧力の調整動作について説明する。
普通紙等の用紙を通紙する場合は、図6に示す通常の加圧状態にする。具体的には、図6に示すように、カム部材36を回転させて、回転中心から外周面までの距離の短い部分がカム受け部31dに対して当接するようにする。このようにすることで、加圧レバー31が加圧ローラ19を支持する軸受27の外周面に当接して軸受27を押圧する。これにより、加圧ローラ19が定着ローラ18に対して圧接され、これらのローラ18,19間に定着ニップ(ニップ幅N1)が形成される。
一方、封筒等の2枚重ねの用紙を通紙する場合は、上記のような通常の加圧状態で通紙すると、用紙にシワが発生する可能性がある。このため、封筒等の用紙を通紙する場合は、通常の加圧状態に比べて小さい加圧力で定着ニップを形成する。具体的には、図6に示す状態からカム部材36を半回転させ、図7に示すように、回転中心から外周面までの距離が長い部分がカム受け部31dに対して当接するようにする。これにより、加圧レバー31は、カム部材36によって図の下方へ押されて矢印E2方向へ回動し、軸受27に対して加圧レバー31が退避する。これに伴って、軸受27は、支持部材25に設けられた軸受ガイド部25bに沿って図の下方に移動し、加圧ローラ19が定着ローラ18に対して離間する方向に移動する。その結果、定着ローラ18に対する加圧ローラ19の加圧力が低減される。また、このとき、加圧レバー31は軸受27に対して接触しなくなる位置まで退避するが、軸受27は軸受ガイド部25bの端部(突き当て部)25cに突き当たって位置保持される。このため、加圧ローラ19は、定着ローラ18に対して完全に離間した非接触状態とはならず、通常の加圧状態のニップ幅N1よりは小さいニップ幅N2の定着ニップが形成された状態で保持される。
このように、カム部材36を回転させて、加圧レバー31を軸受27に対して退避させることで、加圧力の小さい定着ニップを形成することができ、封筒等の用紙のシワの発生を防止できるようになる。また、加圧レバー31が軸受27に対して退避した状態では、軸受27が強度又は剛性の高い金属製の支持部材25によって支持されるので、定着ニップ幅N2やニップ圧を経時的に安定させることもできる。
その後、再び加圧力を通常の状態に戻す場合は、図7に示す状態からカム部材36をさらに半回転させることで、上記とは逆の作用で加圧力が大きくなる。すなわち、加圧レバー31が図6中の矢印E1方向に回動して軸受27に当接して押圧し、加圧ローラ19が定着ローラ18に対して接近することにより、定着ローラ18に対する加圧ローラ19の加圧力が大きくなる。
ところで、加圧レバーを軸受の外周面に当接させてローラ同士を圧接させる構成においては、万が一、加圧レバーが軸受の軸方向に位置ずれすると、軸受に対して加圧レバーが当接しなくなる虞がある。特に、小型化のために軸受の軸方向サイズを小さくした場合は、軸受に対して加圧レバーがさらに当接しにくくなるため、加圧レバーが軸受に当接しなくなる虞が一層増す。そこで、本実施形態においては、軸受に対する加圧レバーの当接を確実にするため、以下のような対策を講じている。
図8は、本実施形態に係る定着装置12において、加圧ローラ19の位置で軸方向に切断した概略断面図である。
図8に示すように、本実施形態に係る定着装置12においては、加圧レバー31が、加圧ローラ19の軸方向(図の左右方向)において支持部材25とフレーム部材23との間に配置されている。このように、加圧レバー31が支持部材25とフレーム部材23との間に配置されることで、支持部材25とフレーム部材23とによって加圧レバー31の軸方向変位(ずれ)を規制することができる。これにより、加圧レバー31が軸受27に対して当たらなくなるのを防止することができるようになり、信頼性が向上する。また、軸受27を軸方向に短くしても軸受27に対する加圧レバー31の当接を確実に確保することができるようになるため、装置の小型化も図れるようになる。
図9に示すように、加圧レバー31の外側面(図の右側面)と対向する支持部材25の内側面(図の左側面)と、加圧レバー31の内側面(図の左側面)と対向するフレーム部材23の外側面(図の右側面)は、加圧レバー31に対して間隔をあけて非接触に配置されていてもよい。また、支持部材25とフレーム部材23は、加圧レバー31の回動が妨げられない程度に加圧レバー31に接触していてもよい。ここで、フレーム部材23の外側面が加圧レバー31に対して非接触となっている場合は、加圧レバー31がフレーム部材23と軸受27との軸方向の隙間Fから脱落しないように、この隙間Fは加圧レバー31の(軸方向)厚さtよりも小さくなるように設定することが望ましい。
また、本実施形態では、加圧レバー31の軸方向変位を軸受27に近い位置で規制するように構成されている。具体的には、図6に示すように、軸受27の周囲に設けられた支持部材25の半円状の突出部25dによって加圧レバー31の軸方向変位が規制される。すなわち、加圧レバー31は、突出部25dとフレーム部材23との間に配置されている。このように、軸受27に対して近い位置で加圧レバー31の軸方向変位を規制することで、軸受27に対する加圧レバー31の当接をより確実にならしめることができる。また、軸受27の周囲を突出部25dとすることで、比較的小さな部分で加圧レバー31の軸方向変位を規制することができ、支持部材25が大きくなるのを抑制して小型化も図れるようになる。
また、加圧レバー31は、図6に示す通常の加圧状態と図7に示す減圧状態とのいずれの状態においても、支持部材25(突出部25d)とフレーム部材23との間に配置されている。すなわち、加圧レバー31は、回動可能な範囲内のいずれの位置に配置されていても支持部材25とフレーム部材23との間に配置された状態となっているので、加圧レバー31の回動動作に伴う軸方向変位が規制され、軸受27に対する加圧レバー31の当接を確実に確保することができる。
続いて、上記実施形態とは異なる実施形態の構成について説明する。なお、以下の説明においては、上記実施形態とは異なる部分を中心に説明し、その他の部分については上記実施形態と基本的に同様であるので説明を省略する。
図10は、本発明の他の実施形態に係る定着装置12の概略断面図である。
図10に示す実施形態では、フレーム部材23を、支持部材25や加圧レバー31よりも軸方向外側(図の右側)に配置している。このように、本実施形態では、熱くなりやすい(熱伝導率の高い)金属製の支持部材25や加圧レバー31よりも、熱くなりにくい(熱伝導率の低い)樹脂製のフレーム部材23を軸方向外側に配置しているため、作業者が支持部材25や加圧レバー31に接触しにくくなり、安全性が向上する。
なお、図10に示す実施形態においても、加圧レバー31は支持部材25とフレーム部材23との間に配置されているため、支持部材25とフレーム部材23とによって加圧レバー31の軸方向変位が規制される。ここで、図11に示すように、フレーム部材23の内側面(図の左側面)が加圧レバー31に対して非接触となっている場合は、フレーム部材23と軸受27との軸方向の隙間Fが加圧レバー31の(軸方向)厚さtよりも小さくなるように設定することで、隙間Fからの加圧レバー31の脱落を確実に防止することができる。
図12は、本発明のさらに別の実施形態に係る定着装置12の斜視図である。
図12に示す実施形態では、加圧レバー31が樹脂製のフレーム部材23ではなく金属製の支持部材25に取り付けられている。本実施形態では、支持部材25の下部を定着装置12の正面側(図12における手前側)へ延ばし、その延ばした先端部に加圧レバー31を回動可能に取り付けている。このように、加圧レバー31が樹脂製のフレーム部材23よりも強度又は剛性の高い金属製の支持部材25に取り付けられていることで、フレーム部材23に加圧レバー31からの大きな荷重が直接かかるのを回避することができる。これにより、フレーム部材23の変形を抑制することができ、フレーム部材23の変形に伴う定着ニップ幅やニップ圧の変動を低減することができる。
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態は、定着装置が定着ローラと加圧ローラとを備えるものであるが、本発明を適用可能な定着装置は斯かる回転体を備える定着装置に限らない。例えば、図13に示すように、内周側にニップ形成部材81が配置された無端状の定着ベルト80と、ニップ形成部材81の位置で定着ベルト80に対して圧接される加圧ローラ19とを備える定着装置にも本発明を適用可能である。
また、上述の実施形態では、定着回転体(定着ローラ)の軸位置が固定され、加圧回転体(加圧ローラ)が定着回転体に対して接近離間可能に構成されているが、これとは反対に、図14に示す例の如く、加圧回転体83の軸位置が固定され、定着回転体82が加圧回転体83に対して接近離間可能に構成されたものであってもよい。
また、上述の実施形態では、一対の回転体(定着ローラと加圧ローラ)間の加圧力が大きくなる状態(通常の加圧状態)と小さくなる状態(減圧状態)とに切換可能に構成されているが、一対の回転体が互いに圧接された状態(加圧状態)と完全に離間した状態(非接触状態・非加圧状態)とに切換可能に構成されたものであってもよい。
さらに、本発明を適用可能な画像形成装置は、図1に示すようなモノクロ画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置には、プリンタのほか、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等も含まれる。
12 定着装置
18 定着ローラ(回転体)
19 加圧ローラ(回転体)
22 ハロゲンヒータ(加熱源)
23 フレーム部材
25 支持部材
25d 突出部
26 軸受
27 軸受
31 加圧レバー(加圧部材)
F フレーム部材と軸受との軸方向の隙間
t 加圧レバーの厚さ
特開平9−16007号公報

Claims (6)

  1. 一対の回転体と、
    前記一対の回転体を軸受を介して回転可能に支持する金属製の支持部材と、
    前記支持部材が取り付けられる樹脂製のフレーム部材と、
    前記一対の回転体の一方を支持する前記軸受の外周面に当接して前記一方の回転体を他方の回転体に対して加圧する加圧部材と、
    を備え、
    前記支持部材は、前記一方の回転体を支持する前記軸受の周囲に設けられた突出部を有し、
    前記加圧部材は、前記回転体の軸方向において前記突出部と前記フレーム部材との間に配置され、
    前記一方の回転体が前記他方の回転体に加圧された状態で、前記突出部は、前記軸受に当接する前記加圧部材の面とは反対側の面よりも加圧方向とは反対側へ突出しないように配置され
    前記フレーム部材と前記軸受の互いに対向する面の隙間は、前記加圧部材の厚さよりも小さいことを特徴とする定着装置。
  2. 前記フレーム部材は、前記支持部材よりも前記回転体の軸方向外側に配置される請求項1に記載の定着装置。
  3. 前記加圧部材は前記支持部材に取り付けられる請求項1又は2に記載の定着装置。
  4. 前記加圧部材は、前記一方の回転体を前記他方の回転体に対して接近させる方向とこれとは反対方向とに回動可能であって、
    前記加圧部材が回動可能な範囲内のいずれの位置に配置されていても、前記加圧部材は、前記回転体の軸方向において前記支持部材と前記フレーム部材との間に配置される請求項1から3のいずれか1項に記載の定着装置。
  5. 前記回転体対のうちの一方は、加熱源によって加熱される定着ローラであり、他方は、前記定着ローラに対して加圧される加圧ローラである請求項1から4のいずれか1項に記載の定着装置。
  6. 請求項1から5のいずれか1項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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