JPH1138801A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JPH1138801A
JPH1138801A JP19742297A JP19742297A JPH1138801A JP H1138801 A JPH1138801 A JP H1138801A JP 19742297 A JP19742297 A JP 19742297A JP 19742297 A JP19742297 A JP 19742297A JP H1138801 A JPH1138801 A JP H1138801A
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roller
fixing device
fixing
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heating element
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Yoshimasu Yamaguchi
義益 山口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】転写材の通過速度の増速化に対処できる定着装
置の改善を図る。 【解決手段】外周部に抵抗発熱体を有する第1のローラ
9と、前記第1のローラ9に加圧接触する第2のローラ
15とを有し、前記第1のローラ9と前記第2のローラ
15との加圧接触部を通過する転写材上のトナーを前記
第1のローラ9により加熱溶融して熱定着する定着装置
であって、前記第1のローラ9は、通電発熱領域を前記
第1のローラ9の回転方向で見て前記加圧接触部から上
流の一部区間内とすると共に、軸方向における通電発熱
領域を複数有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トナーを用いて現
像する電子写真方式の画像形成装置に使用する定着装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置は、感光体
上に露光により静電潜像を形成した後、トナーで現像し
てトナー像を形成し、そのトナー像を転写紙に転写して
から定着装置で転写紙上のトナーを加熱溶融して定着す
るようにしている。
【0003】このような装置に使用する定着装置として
は、例えば特開平3−144676号公報が知られてい
る。
【0004】これは、図6〜図8に示すように、加圧ロ
ーラ101に電極102a,102bを設けた電極ホル
ダー102を接触して配置し、導電性の定着フィルム1
03を供給ローラ104から電極102a,102bと
加圧ローラ101との接触部を介して巻取りローラ10
5で巻取る構成になっている。供給ローラ104は定着
フィルム103に所定のテンションを与えている。電極
102a,102bは、非導電体である電極ホルダー1
02の下部に、一部がその長さ方向に沿って露出するよ
うに回転自在に保持し、その長さ方向にいおいて定着フ
ィルム103と導通状態を常に保持して接触している。
【0005】図8に示すように、電極102a,102
bの間隔Sは、ニップ部Nよりも狭くなるように設定し
ている。また、図9に示すように、電極102a,10
2bの端部に通電電極板105a,105bを設け、こ
の通電電極板105a,105bに通電電極子106
a,106bを摺動可能に接触して設け、外部回路から
通電電極子106a,106b、通電電極板105a,
105bを介して電極102a,102bに通電するよ
うにしている。
【0006】電極102a,102bへの通電によりこ
の電極に接触している定着フィルム103の電極間が発
熱し、必要な熱量を転写紙Pのトナーに与える。
【0007】転写紙Pは、電極102a,102bと加
圧ローラ101との定着ニップ部Nの挟圧力を受けて通
過する。転写紙P上のトナーは定着フィルム103に押
圧密着状態で通過する過程で、定着フィルム103の発
熱により転写紙Pに軟化接着する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の定着
装置では、定着フィルム103がニップ部Nよりも狭い
電極102a,102b間の領域で発熱するため、転写
紙Pが比較的遅い速度通過する場合はトナーの軟化に充
分な熱供給ができるが、転写紙Pが速い速度で通過する
場合はトナーの軟化に充分な熱供給ができなくなり、良
好な定着ができなくなることが考えられる。
【0009】本出願に係る発明の目的は、転写材の通過
速度のさらなる増速化に対処できる定着装置の改善を図
ろうとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する構成は、外周部に抵抗発熱体を有する第1の
ローラと、前記第1のローラに加圧接触する第2のロー
ラとを有し、前記第1のローラと前記第2のローラとの
加圧接触部を通過する転写材上のトナーを前記第1のロ
ーラにより加熱溶融して熱定着する定着装置であって、
前記第1のローラは、通電発熱領域を前記第1のローラ
の回転方向で見て前記加圧接触部から上流の一部区間内
とすることを特徴とするものである。
【0011】また、外周部に抵抗発熱体を有する第1の
ローラと、前記第1のローラに加圧接触する第2のロー
ラとを有し、前記第1のローラと前記第2のローラとの
加圧接触部を通過する転写材上のトナーを前記第1のロ
ーラにより加熱溶融して熱定着する定着装置であって、
前記第1のローラは、通電発熱領域を前記第1のローラ
の回転方向で見て前記加圧接触部から上流の一部区間内
とすると共に、軸方向における通電発熱領域を複数有す
ることを特徴とするものである。
【0012】さらに、通過する転写紙上のトナーを加熱
溶融して熱定着する定着装置において、外周が円筒形の
回転体と、この回転体の外周部にそれぞれ接点を配置す
ると共にその各接点部から回転体の軸方向に沿って延出
した複数のパターン電極部を形成した各延出部を円周方
向に配置した電極と、前記回転体の各電極に密着して層
を成す抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体上層に層を成す電
極導電層と、電極導電層の表面に層を成すフッ素系コー
ティング層と、前記回転体に圧接した加圧ローラを設
け、前記発熱体は、前記回転体と加圧ローラとの接触部
位よりも手前にて前記回転体の各電極に接触を開始する
ように配置し、前記各電極間に所望の電圧を印加するこ
とにより、その各電極に接触している部位の前記抵抗発
熱体を発熱させることにより、画像形成装置の定着装置
に採用し、ニップ当接部にて必要な温度に到達するよう
にパターン電極を介して抵抗発熱体を加熱するようにし
た事を特徴とするものである。
【0013】また、定着ローラの近傍に蓄熱体を近接さ
せ、外側に断熱体を設けて成る事により、定着後の定着
ローラの冷却を防止し、温度勾配を緩やかにするととも
に熱的効率を損なわないようにした事を特徴とする。
【0014】また、蓄熱体と断熱体は定着分離爪より下
流で、定着入り口上ガイドより上流に配置した事によ
り、非加熱部を極力覆うとともに使用者が高温部を触れ
ない位置において最大限熱の損失をしないようにした事
を特徴とする。
【0015】また、蓄熱体と第1のローラ、例えば定着
ローラとの間にクリーニング手段を配置したことによっ
て、ジャムなどの際に蓄熱層の余熱によってトナーが固
着しにくくし、ジャム処理が容易になるようにしたこと
を特徴とする。
【0016】また、抵抗発熱体を弾性部材にて成さしめ
たことにより、再生紙や薄紙など、定着時に発生するカ
ールをソフトローラ対によってニップをより水平にする
ことでカールができにくいようにしたことを特徴とす
る。
【0017】また、前記第1のローラ、例えば定着ロー
ラに於いて、抵抗発熱体に電極部を円筒長手方向にて分
割して給電するパターンを形成したことによって、各種
のサイズに応じて最適な温度供給を行うとともに第1の
ローラ、例えば定着ローラの端部昇温を防止できるパタ
ーン構成にしたことを特徴とする。
【0018】また、前記円筒形の電極パターン内に温度
検知手段或いは、温度ヒューズ等の温度コントロール手
段を内蔵して層を形成したことによって、温度検知が必
要な場所に配置するだけで固定個所の温度の測定ができ
るようにしたことを特徴とする。
【0019】また、円筒形の基部をセラミックス若しく
は高熱伝導率に優れた金属によって成さしめたことによ
って定着ローラの温度分散を均一にするとともに加熱時
の温度の立ち上がり特性を向上させたことを特徴とす
る。
【0020】また、抵抗発熱体に供給する給電手段は温
度検知手段によって得られた電気信号を演算し、PWM
制御によりコントロールされて成ることにより、設定温
度に対してより安定した制御ができるようにしたことを
特徴とする。
【0021】また、円筒形の回転体は、両端部を回転体
の中央部よりも径を小さくした通気口と、小さくした外
形部はベアリングにより支持されると共に、円筒長手方
向はスラストガタを設けて成ることにより、円筒形内部
の熱を極力逃さないようにするとともに円筒形内部の空
気の膨張による圧力を通気口から逃がすようにしたこと
を特徴とする。
【0022】また、円筒形の回転体に設けられた複数の
パターン電極部と延出部は円筒外形にて同一高さ面に形
成したことにより、加工時に発生する偏心や振れを防止
し精度良く電極パターン面が均一にできるようにしたこ
とを特徴とする。
【0023】このような構成においては、第1のローラ
の各電極間に所望の電圧を印加するとその各電極に接触
している部位の発熱抵抗体が発熱する。そして接点は、
第1のローラと加圧ローラとしての第2のローラの接触
部位よりも手前にて、第1のローラの各電極に接触を開
始するように配置してあるので、発熱抵抗体は転写紙上
のトナーを熱定着する前から発熱を開始することにな
る。従って、転写紙が比較的遅い速度で通過する場合は
勿論、速い速度で通過してもトナーの軟化に充分な熱供
給が可能となる。
【0024】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)図1〜図5は本発明の第1の実施
の形態を示し、図5は本発明の定着装置が適用されてい
る画像形成装置の一例を示している。
【0025】図5において、画像形成装置の装置本体9
00には、原稿載置台206、光源907、レンズ系9
08、給紙ブロワ909、画像形成部902等を備えて
いる。給紙部909は、シートを収納して装置本体90
0に着脱自在なカセット(収納容器)910,911及
びペディスタル912に配置された給紙デッキ913を
有し、カセット1には、給紙ローラ(給紙手段)4が配
設されている。
【0026】画像形成部902には、円筒状の感光ドラ
ム(画像形成部)を内蔵した現像器915、転写用帯電
器916、分離帯電器917、クリーナ918、一次帯
電器919等がそれぞれ配設されている。画像形成部9
02の下流側には、搬送装置920、定着装置904、
排出ローラ905等が配設されている。この画像形成装
置の作動を説明する。
【0027】コピーボタンがオンされると、光源907
により原稿載置台206に載置されている原稿Dが照明
され、そこから反射した光は、レンズ系908を介して
感光ドラム914に照射される。感光ドラム914は、
あらかじめ一次帯電器919により帯電されており、光
が照射されることにより静電潜像が形成され、次いで現
像器915によりトナー像が形成される。
【0028】給紙部909から給送されたシート材S
は、レジストローラ910で斜行が補正され、さらにタ
イミングが合わされて画像形成部902へ送られる。画
像形成部902では、転写用帯電器916によって送ら
れてきたシートSに感光ドラム914のトナー像が転写
され、転写されたシートSは分離帯電器917によって
転写用帯電器916と逆極性に帯電されて感光ドラム9
14から分離される。
【0029】そして、分離されたシートSは、搬送装置
920により定着装置904に搬送されて、定着装置9
04によりシートSに未定着転写画像が永久定着され
る。画像が定着されたシート材Sは排出ローラ905に
より装置本体900から排出される。このようにして、
給紙部909から給送されたシート材Sは画像が形成さ
れて排出される。
【0030】図1は上記した画像形成装置の定着装置9
04の縦断面図であって、図に示すように、例えばガラ
スやセラミック等の絶縁部材で形成された円筒状の円筒
形回転体11の外周面に、パターン電極1が配置されて
いる。また、円筒形回転体11の円筒端部近傍には、電
器供給のための電極パターン1a,1b,1cが露出し
ていて、ブラシ接点2と接触している。
【0031】ブラシ接点2は制御手段3に接続され、電
源部4につなげられている。また、パターン電極1a,
1b,1cは絶縁体5により互いに電気的絶縁が行わ
れ、積層されて、円筒形回転体11の長手中央各ポジシ
ョンに露出したパターン電極1d,1e,1fとなり、
絶縁体5の外形と同じ面になるように加工されて、電極
パターンを形成する。
【0032】この電極は一般的には金属であり導電性を
有する。例えば銅や、燐青銅などによって実現できる。
この中央部に露出したパターン電極1d,1e,1fの
上に抵抗発熱体6を積層するようにコーティングし、画
像形成幅より広くなるように皮膜を形成する。例えば、
カーボンブラックによって形成するか、或いは必要によ
って、導電性ゴムなどを混ぜ合わせたもので形成するこ
とでゴム系の弾性体を使用するとコーティングされた表
面は弾性力を有するようになる。更に抵抗発熱体6の上
表面に金属箔7をコーティングして電極とする。
【0033】この金属箔7は、アルミニウム或いは銅な
どの電気的抵抗の低い導電性膜によって形成されてい
る。更に、その上層部にはフッ素樹脂膜8(PFA,P
TFE)の皮膜をコーティングしてあり、この長手端部
は金属箔7が露出するようにしてあり、ブラシ接点2と
電気的に導通するようにしてある。
【0034】また、パターン電極1と抵抗発熱体6と金
属箔7は電気的に十分に接続できるように密着させる。
場合によっては、導電性接着剤を用いてもよい。以上の
ようにして一体的に固着させた円筒形回転体11は定着
装置904の定着上ローラ9として用いる。
【0035】定着上ローラ9の円筒形両端部は外形より
も小さくなるように絞った突起部10を設けベアリング
12を嵌合させて両端部にて軸支し、回転可能とする。
突起部10とベアリング12は軸方向におけるギャップ
13をわずかに持たせる。このギャップ13は定着上ロ
ーラ9が加熱したときに線膨張した際に軸支間でスラス
ト方向で突っ張らないようにする為であり、これによ
り、回転方向の摺動トルクに悪影響を及ぼさないように
する。
【0036】一方、上記のように設置された定着ローラ
の片端部には、画像形成装置の駆動手段から連結される
駆動伝達用の駆動ギヤ14が取り付けられていて、定着
上ローラ9を回転させる。また、定着上ローラ9と平行
に定着加圧ローラ15が設けられていて、加圧ローラ1
5は金属シャフト16に一体的にシリコン系の材質の円
筒ゴム17が設けられたもので、定着上ローラ9とニッ
プ部を形成するように金属シャフト16の両端部が軸受
け18に軸支され、かつ加圧バネ19によって加圧する
ように構成されている。以上の構成の定着装置は前側
板、後側板、上ステイ、下ステイなどの筐体20によっ
てユニット化されている。
【0037】図2は図1のA−A線に沿った断面図を示
し、筐体20の上ステイ20bには定着入り口上ガイド
21、下ステイ20aには定着入り口下ガイド22がそ
れぞれ装着されていて、画像形成装置上流の搬送手段か
ら送られてきたシートが、矢印の方向に回転する定着上
ローラ9と加圧ローラ15によって形成される定着ニッ
プ部23に案内されて定着動作を行うようになってい
る。
【0038】ニップ部23を通過したシートは、シート
上にトナー画像が固着されて、上分離爪24と下分離爪
25により最終的には各ローラから強制的に引き離され
て排紙上ガイド26と排紙下ガイド27に案内されて、
排紙ローラ(カール矯正)対28を通過して定着動作を
完了する。
【0039】また、定着ローラ9の回転方向に見て、上
分離爪24から定着入り口上ガイド21の間に、定着ロ
ーラ9に当接するクリーニング手段29が設けられ、ト
ナー画像が定着ローラ9表面に付着して生じたトナー汚
れを除去清掃する。
【0040】また、クリーニング手段29の外周側に
は、蓄熱手段30が設けられ、クリーニング手段29で
除去したトナーが固着しにくくすると共に、定着ローラ
9の温度が周囲の空気によって空冷されにくくし、保温
できることにより定着ローラ9の熱的効率を向上させ、
省エネルギーとなるようにしたものである。
【0041】更に、蓄熱手段30の外周には断熱手段3
1が設けられ、蓄熱手段30が保温されるようにしたも
のである。このクリーニング手段29と、蓄熱手段30
と、断熱手段31は上ステイ20bに取り付けられてい
て、クリーニング手段29は定期的に交換可能として有
り、定着ローラ9の表面を常に清浄に保つことができる
ようにしてある。
【0042】図3は給電系の概略構成を示し、対をなす
定着ローラ9と加圧ローラ15が配置された断面図であ
り、定着ローラ9は、図1において説明したパターン電
極1cの上層に抵抗発熱体6、更に電極導電層32が積
層されている。
【0043】また、電源部4から供給される給電信号は
制御手段3によりコントロールされていて、その出力は
ブラシ接点2bに接続されている。このブラシ接点2b
は、定着ローラ9の電極導電層32に接触導通されてい
て、電極導電層32に必要な電圧を印加している。供給
された給電信号は抵抗発熱体6を通り、パターン電極1
cに流れる。更に、パターン電極1cにはブラシ接点2
が電気的に接触していて、ブラシ接点2から電源部4に
戻る回路を形成している。
【0044】この時、パターン電極1cは回転すること
により、ブラシ接点2と接触し通電するが、通電する範
囲は定着ニップ部23より回転方向にて上流方向に伸延
して接触するように配置してある。給電信号が印加され
た場合、接点ブラシ2の一端部2sにてパターン電極1
cが接触すると導通が開始され、発熱抵抗体6に通電さ
れ発熱が開始される。矢印方向に定着ローラ9は回転
し、ニップ部23に到着するまで発熱抵抗体6は温度上
昇しつつ一定温度になるように制御手段3によってコン
トロールされるようになっている。
【0045】したがって、予め導通を開始し、高温にな
るまで常に電気の供給できる構成が出来上がる。また、
ニップ部23を回転しながら通過するとパターン電極1
cはブラシ接点2から離れるため、電気の供給は断たれ
てしまう。そこで、温度が徐々に低下しはじめるが、図
2に示す蓄熱手段30、断熱手段31の保護によって、
熱的に温度が低下することを極力防止するようにしてい
る。
【0046】この抵抗発熱体6は急速加熱ができるため
定着ローラ9全体を加熱することが不要であるため、ニ
ップ部23にて必要な温度が得られればよく、それより
も定着ローラ9の回転方向上流部で加熱を開始すれば間
に合うようになっている。
【0047】したがって、低回転数の低速機では、ニッ
プ部23から僅かな距離だけ戻る長さ(給電開始から停
止までの位相角度が小さい)のブラシ接点2でも十分な
温度に達成することができ、また、高速回転する場合
は、ブラシ接点2の長さを長くなる(給電開始から停止
までの位相角度が大きい)ように変えるだけで、同様に
ニップ部の温度が最適になるようにできる。これによっ
て、供給電力を極力減らすことができ省エネルギー化が
図れ、ウエイトタイムレスの定着装置を提供することが
できる。
【0048】一方、図4は定着ローラ9の部分断面図で
あって、パターン電極の構成を示している。定着ローラ
9の基部である円筒回転体11は絶縁体で形成され、パ
ターン電極1を円周方向に等間隔に配置してある。ま
た、パターン電極1の一端部1a,1b,1cは円筒形
端部にて同じ高さになるように配置して並べられてい
る。また、各電極パターン1は回転体基部11の絶縁体
内部に埋め込まれていて、画像形成装置のシート通過領
域にて紙のサイズに幅に合致するように配置して再び表
面に現れるように配置されている。
【0049】もし、小サイズのシートの定着を行う場
合、ブラシ接点2aのみに電圧が印加される。すると、
電気は電極パターン1aから1fに流れ、抵抗発熱体6
のパターン当接面のみが加熱されて、電極導電層32か
らブラシ接点2bに接続される。
【0050】他方、画像形成装置におけるフルサイズの
シートが定着装置にて加熱される場合は、ブラシ接点2
a,2c,2dの全てに電圧が供給される。同様に電極
パターン1d,1e,1fに導通し、抵抗発熱体6は全
体が加熱されることにより、シート全域を加熱すること
ができる。
【0051】ところで、一般的に発熱抵抗体による温度
制御を行った場合、円筒形長手方向の通紙部を一様に加
熱しようと同じ電圧を印加しても、抵抗発熱体の特性上
端部が温度上昇しやすく一定にならない傾向がある。
【0052】しかし、本実施の形態によれば、端部は別
の回路に分割することができるため、必要によっては表
面温度をフィードバックし、円筒形中央部と同じ温度に
なるように制御するようにする。一般的にはPWM方式
による制御が効率よく安定して、急速に温度が変化する
抵抗発熱体の変化に合わせることができる。このように
して、必要な温度になるようにパターンを分割し、かつ
必要な範囲のみを加熱し、安定した定着手段が提供でき
るようになる。
【0053】また、本実施の形態ではこのように環状導
電パターンによって定着ローラ表面を発熱させる方式と
しているので、電源投入後定着動作が可能になるまでの
応答時間は10秒以下となり、熱応答性に優れ、しかも
低消費電力化を図ることができる。
【0054】なお、本実施の形態では、回転体として円
筒状のものを使用したが必ずしもこれに限定するもので
はなく、円柱状のものであってもよい。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、転
写紙を速い速度で搬送してもトナーの軟化に充分な熱供
給ができて良好な定着ができ、従って、高速定着が実現
できる定着装置を提供できるほか、省エネルギーに低消
費電力の定着装置が提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施の形態を示す縦断面図。
【図2】図1のA−A断面図。
【図3】図1の断面図。
【図4】図1の定着上ローラの部分断面図。
【図5】本発明が適用される画像形成装置の全体の概略
構成図。
【図6】従来の画像形成装置の概略断面図。
【図7】図6のニップ部の断面図。
【図8】図6の一部斜視図。
【符号の説明】
1…パターン電極 2…ブラシ接点 5…絶縁体 6…抵抗発熱体 7…金属箔 8…フッ素樹脂膜 9…定着上ローラ 10…突起部 11…円筒回転体 12…ベアリング 13…ギャップ 14…駆動ギヤ 15…定着加圧ローラ 16…金属シャフト 17…円筒ゴム 18…軸受け 19…加圧バネ 20…筐体 21…定着入り口上ガイド 22…定着入り口下ガイド 23…定着ニップ部 24…上分離爪 25…下分離爪 26…排紙上ガイド 27…排紙下ガイド 29…クリーニング手段 30…蓄熱手段 31…断熱手段 32…電極導電層 904…定着装置

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周部に抵抗発熱体を有する第1のロー
    ラと、前記第1のローラに加圧接触する第2のローラと
    を有し、前記第1のローラと前記第2のローラとの加圧
    接触部を通過する転写材上のトナーを前記第1のローラ
    により加熱溶融して熱定着する定着装置であって、前記
    第1のローラは、通電発熱領域を前記第1のローラの回
    転方向で見て前記加圧接触部から上流の一部区間内とす
    ることを特徴とする定着装置。
  2. 【請求項2】 外周部に抵抗発熱体を有する第1のロー
    ラと、前記第1のローラに加圧接触する第2のローラと
    を有し、前記第1のローラと前記第2のローラとの加圧
    接触部を通過する転写材上のトナーを前記第1のローラ
    により加熱溶融して熱定着する定着装置であって、前記
    第1のローラは、通電発熱領域を前記第1のローラの回
    転方向で見て前記加圧接触部から上流の一部区間内とす
    ると共に、軸方向における通電発熱領域を複数有するこ
    とを特徴とする定着装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、前記第1の
    ローラの少なくとも非通電発熱領域には、前記第1のロ
    ーラに近接対向して蓄熱体が配置され、前記蓄熱体の外
    周に断熱体を設けたことを特徴とする定着装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、前記蓄熱体と断熱体
    は、定着上分離爪より下流で、定着入り口上ガイドより
    上流に配置したことを特徴とする定着装置。
  5. 【請求項5】 請求項3または4において、前記蓄熱体
    と前記第1のローラとの間にクリーニング手段を配置し
    たことを特徴とする定着装置。
  6. 【請求項6】 請求項1、2、3、4または5におい
    て、前記抵抗発熱体を弾性部材で形成したことを特徴と
    する定着装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010026043A (ja) * 2008-07-16 2010-02-04 Kyocera Mita Corp 定着装置および画像形成装置

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