JP2003241549A - 像加熱装置 - Google Patents
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- G03G2215/20—Details of the fixing device or porcess
- G03G2215/2003—Structural features of the fixing device
- G03G2215/2016—Heating belt
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Abstract
(57)【要約】
【課題】回転体として弾性層を有するベルトを用いても
高速の立ち上げが可能な像加熱装置を提供する。また、
フルカラーの画像を形成できる画像形成装置に用いるこ
とが可能な像加熱装置を提供する。 【解決手段】ヒータ２と、金属層と弾性層を有し、前記
ヒータ２に接触しつつ移動する回転体１と、前記回転体
１を介して前記ヒータ２と共に記録材５を挟持搬送する
ニップ部７を形成する加圧部材４と、を有し、前記金属
層の厚みが１０μｍ以上６０μｍ以下、前記ニップ部の
長手方向に関して該ニップ部に単位長さあたりに掛かる
圧力が０．３９Ｎ／ｍｍ以上０．９８Ｎ／ｍｍ以下であ
ることを特徴とする像加熱装置。
高速の立ち上げが可能な像加熱装置を提供する。また、
フルカラーの画像を形成できる画像形成装置に用いるこ
とが可能な像加熱装置を提供する。 【解決手段】ヒータ２と、金属層と弾性層を有し、前記
ヒータ２に接触しつつ移動する回転体１と、前記回転体
１を介して前記ヒータ２と共に記録材５を挟持搬送する
ニップ部７を形成する加圧部材４と、を有し、前記金属
層の厚みが１０μｍ以上６０μｍ以下、前記ニップ部の
長手方向に関して該ニップ部に単位長さあたりに掛かる
圧力が０．３９Ｎ／ｍｍ以上０．９８Ｎ／ｍｍ以下であ
ることを特徴とする像加熱装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
に搭載される加熱定着装置として用いれば好適な像加熱
装置に関するもので、特にフィルム（あるいはベルト）
のような低熱容量の回転体を介して画像を加熱する像加
熱装置に関する。
に搭載される加熱定着装置として用いれば好適な像加熱
装置に関するもので、特にフィルム（あるいはベルト）
のような低熱容量の回転体を介して画像を加熱する像加
熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、消費電力が少なく、しかも装置の
立ち上げ時間が短い複写機やプリンタが望まれている。
消費電力や立ち上げ時間を大きく左右する要素の一つが
加熱定着装置であり、加熱定着装置を低熱容量化するこ
とで消費電力の低減及び立ち上げ時間の短縮を両立しよ
うとする技術動向がある。
立ち上げ時間が短い複写機やプリンタが望まれている。
消費電力や立ち上げ時間を大きく左右する要素の一つが
加熱定着装置であり、加熱定着装置を低熱容量化するこ
とで消費電力の低減及び立ち上げ時間の短縮を両立しよ
うとする技術動向がある。
【０００３】このような低熱容量の定着装置の一例とし
て、発熱抵抗体が形成されたセラミックヒータと、この
ヒータと接触しつつ回転する定着ベルトと、定着ベルト
を介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を
有し、定着ベルトと加圧ローラの間に未定着画像を担持
する記録材を通過させて未定着画像を加熱定着する定着
装置がある（例えば、特許文献１〜３参照）。
て、発熱抵抗体が形成されたセラミックヒータと、この
ヒータと接触しつつ回転する定着ベルトと、定着ベルト
を介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を
有し、定着ベルトと加圧ローラの間に未定着画像を担持
する記録材を通過させて未定着画像を加熱定着する定着
装置がある（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】このような低熱容量の定着装置は、モノカ
ラーの画像形成装置に用いられてきたが、フルカラーの
画像形成装置に用いることも考えられる。フルカラーの
画像は複数色のトナーが３層あるいは４層重ね合わされ
たものであり、良好な定着を行うにはトナー層を包み込
むように加熱定着する必要がある。しかしながら、モノ
カラー用の定着ベルトはポリイミド等の樹脂製の基層と
フッ素樹脂等の表面離型層を有するだけで、表面硬度が
高い。このため表層の剛性によりトナー粒子が押しつぶ
され画像の解像度が低下するという問題や、混色不良な
どの問題が指摘されている。これらの問題を解決する為
の手段として、基層と表層の間に弾性層を設けた定着ベ
ルトを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献
４参照）。
ラーの画像形成装置に用いられてきたが、フルカラーの
画像形成装置に用いることも考えられる。フルカラーの
画像は複数色のトナーが３層あるいは４層重ね合わされ
たものであり、良好な定着を行うにはトナー層を包み込
むように加熱定着する必要がある。しかしながら、モノ
カラー用の定着ベルトはポリイミド等の樹脂製の基層と
フッ素樹脂等の表面離型層を有するだけで、表面硬度が
高い。このため表層の剛性によりトナー粒子が押しつぶ
され画像の解像度が低下するという問題や、混色不良な
どの問題が指摘されている。これらの問題を解決する為
の手段として、基層と表層の間に弾性層を設けた定着ベ
ルトを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献
４参照）。
【特許文献１】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献２】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献３】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献４】特開平１０−１０８９３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弾性層
が存在するためにモノカラー用の定着ベルトよりも熱伝
導度が低下する。上述の低熱容量の定着装置は、通常、
ヒータの温度が所定の目標温度（定着温度）を維持する
ようにヒータへの通電を制御して温度管理されている
が、ベルトの熱伝導度が低いと、ベルト表面が定着温度
に達していなくてもヒータが定着温度に達してしまい、
ヒータの発熱が規制されてしまう（すなわちヒータへの
通電が規制される）という現象が生じる。画像形成装置
がプリント信号の入力を待つスタンバイの状態からプリ
ントを開始するまですばやく装置を立ち上げるには、ヒ
ータへの充分な通電量が必要であるが、ベルトの熱伝導
度が低いと上述のようにヒータへの通電量が規制されて
しまい、すばやい立ち上げができなくなってしまう。
が存在するためにモノカラー用の定着ベルトよりも熱伝
導度が低下する。上述の低熱容量の定着装置は、通常、
ヒータの温度が所定の目標温度（定着温度）を維持する
ようにヒータへの通電を制御して温度管理されている
が、ベルトの熱伝導度が低いと、ベルト表面が定着温度
に達していなくてもヒータが定着温度に達してしまい、
ヒータの発熱が規制されてしまう（すなわちヒータへの
通電が規制される）という現象が生じる。画像形成装置
がプリント信号の入力を待つスタンバイの状態からプリ
ントを開始するまですばやく装置を立ち上げるには、ヒ
ータへの充分な通電量が必要であるが、ベルトの熱伝導
度が低いと上述のようにヒータへの通電量が規制されて
しまい、すばやい立ち上げができなくなってしまう。
【０００６】また、基層の上に耐熱エラストマー等の弾
性層を設けた弾性ベルトを用いた定着装置では、発熱体
に大きな電力を投入すると弾性層が基層に比べて熱伝導
率が悪いために、ベルト表面の温度が所定の温度に達す
る前に発熱体を支持している支持部材へと熱が逃げるた
め熱効率が悪くなり、この状態で繰り返し使用すると支
持部材が耐熱温度を越えてしまい破損するという問題が
あった。
性層を設けた弾性ベルトを用いた定着装置では、発熱体
に大きな電力を投入すると弾性層が基層に比べて熱伝導
率が悪いために、ベルト表面の温度が所定の温度に達す
る前に発熱体を支持している支持部材へと熱が逃げるた
め熱効率が悪くなり、この状態で繰り返し使用すると支
持部材が耐熱温度を越えてしまい破損するという問題が
あった。
【０００７】そこで、定着ベルトの基層を金属製にして
定着ベルトの熱伝導度を上げることも考えられるが、こ
の手法だけでは充分な立ち上げ速度を確保するに至って
いない。
定着ベルトの熱伝導度を上げることも考えられるが、こ
の手法だけでは充分な立ち上げ速度を確保するに至って
いない。
【０００８】本発明は上述の課題に鑑み成されたもので
あり、その目的は、弾性層を有する定着ベルトを用いて
も高速の立ち上げが可能な像加熱装置を提供することに
ある。
あり、その目的は、弾性層を有する定着ベルトを用いて
も高速の立ち上げが可能な像加熱装置を提供することに
ある。
【０００９】本発明の他の目的は、フルカラーの画像を
形成できる画像形成装置に用いることが可能な像加熱装
置を提供することにある。
形成できる画像形成装置に用いることが可能な像加熱装
置を提供することにある。
【００１０】本発明の更なる目的は添付図面を参照しつ
つ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであ
ろう。
つ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであ
ろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする像加熱装置である。
徴とする像加熱装置である。
【００１２】（１）ヒータと、金属層と弾性層を有し、
前記ヒータに接触しつつ移動する回転体と、前記回転体
を介して前記ヒータと共に記録材を挟持搬送するニップ
部を形成する加圧部材と、を有し、前記金属層の厚みが
１０μｍ以上６０μｍ以下、前記ニップ部の長手方向に
関して該ニップ部に単位長さあたりに掛かる圧力が０．
３９Ｎ／ｍｍ以上０．９８Ｎ／ｍｍ以下であることを特
徴とする像加熱装置。
前記ヒータに接触しつつ移動する回転体と、前記回転体
を介して前記ヒータと共に記録材を挟持搬送するニップ
部を形成する加圧部材と、を有し、前記金属層の厚みが
１０μｍ以上６０μｍ以下、前記ニップ部の長手方向に
関して該ニップ部に単位長さあたりに掛かる圧力が０．
３９Ｎ／ｍｍ以上０．９８Ｎ／ｍｍ以下であることを特
徴とする像加熱装置。
【００１３】（２）前記弾性層の厚みは５０μｍ以上５
００μｍ以下であることを特徴とする（１）に記載の像
加熱装置。
００μｍ以下であることを特徴とする（１）に記載の像
加熱装置。
【００１４】（３）前記弾性層の厚みは１００μｍ以上
３００μｍ以下であることを特徴とする（２）に記載の
像加熱装置。
３００μｍ以下であることを特徴とする（２）に記載の
像加熱装置。
【００１５】（４）前記回転体の内径は１５ｍｍ以上で
あることを特徴とする（１）に記載の像加熱装置。
あることを特徴とする（１）に記載の像加熱装置。
【００１６】（５）前記金属層の材質の主成分はニッケ
ルであることを特徴とする（１）に記載の像加熱装置。
ルであることを特徴とする（１）に記載の像加熱装置。
【００１７】（６）前記ヒータは通電開始から１５秒以
内に７．５ＫＪ以上の熱量を発生することを特徴とする
（１）に記載の像加熱装置。
内に７．５ＫＪ以上の熱量を発生することを特徴とする
（１）に記載の像加熱装置。
【００１８】（７）前記装置は更に、前記回転体の温度
を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温
度が目標温度を維持するように前記ヒータへの通電を制
御する制御手段と、を有することを特徴とする（１）に
記載の像加熱装置。
を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温
度が目標温度を維持するように前記ヒータへの通電を制
御する制御手段と、を有することを特徴とする（１）に
記載の像加熱装置。
【００１９】（８）ヒータと、金属層と弾性層を有し、
前記ヒータに接触しつつ移動する回転体と、前記回転体
を介して前記ヒータと共に記録材を挟持搬送するニップ
部を形成する加圧部材と、前記回転体の温度を検知する
温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が目標温
度を維持するように前記ヒータへの通電を制御する制御
手段と、を有することを特徴とする像加熱装置。
前記ヒータに接触しつつ移動する回転体と、前記回転体
を介して前記ヒータと共に記録材を挟持搬送するニップ
部を形成する加圧部材と、前記回転体の温度を検知する
温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が目標温
度を維持するように前記ヒータへの通電を制御する制御
手段と、を有することを特徴とする像加熱装置。
【００２０】
【発明の実施の形態】〔１〕装置の全体概略構成
図１は本発明を定着装置として適用した加熱装置例の略
断面図である。図１において、１は金属基層と弾性層を
有するエンドレス状のベルト（回転体）、２はセラミッ
クの基板に発熱抵抗体が形成された発熱体（ヒータ）、
３は該発熱体２を支持すると共に該ベルト１の移動をガ
イドするベルトガイド部材であり、耐熱性の液晶ポリマ
ー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により成型さ
れている。該ベルト１は発熱体２や支持部材３の組立体
に、余裕を持たせた形で外嵌している。ベルト１は内部
の発熱体２及び支持部材３に摺擦しながら回転するた
め、発熱体２及び支持部材３との間の摩擦抵抗を小さく
抑える必要がある。このため発熱体２及び支持部材３と
ベルト１との間には耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介
在させてある。
断面図である。図１において、１は金属基層と弾性層を
有するエンドレス状のベルト（回転体）、２はセラミッ
クの基板に発熱抵抗体が形成された発熱体（ヒータ）、
３は該発熱体２を支持すると共に該ベルト１の移動をガ
イドするベルトガイド部材であり、耐熱性の液晶ポリマ
ー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により成型さ
れている。該ベルト１は発熱体２や支持部材３の組立体
に、余裕を持たせた形で外嵌している。ベルト１は内部
の発熱体２及び支持部材３に摺擦しながら回転するた
め、発熱体２及び支持部材３との間の摩擦抵抗を小さく
抑える必要がある。このため発熱体２及び支持部材３と
ベルト１との間には耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介
在させてある。
【００２１】４は回転可能に支持され、ベルト１を介し
発熱体２に対して圧接する加圧部材としての加圧ローラ
であり、不図示の駆動手段によって回転駆動させられて
おり、ベルト１を駆動する駆動ローラとしての機能も兼
ねている。該加圧ローラ４はアルミ等の芯金４ａの上に
シリコーンゴムやフッ素ゴム等あるいはシリコーンゴム
を発泡させるなどして成型された耐熱弾性層４ｂを設
け、該ゴム層４ｂの外周に離型層としてフッ素樹脂等の
層４ｃを設けてある。
発熱体２に対して圧接する加圧部材としての加圧ローラ
であり、不図示の駆動手段によって回転駆動させられて
おり、ベルト１を駆動する駆動ローラとしての機能も兼
ねている。該加圧ローラ４はアルミ等の芯金４ａの上に
シリコーンゴムやフッ素ゴム等あるいはシリコーンゴム
を発泡させるなどして成型された耐熱弾性層４ｂを設
け、該ゴム層４ｂの外周に離型層としてフッ素樹脂等の
層４ｃを設けてある。
【００２２】ベルト１は少なくとも画像定着時には加圧
ローラ４の反時計方向の回転により、時計方向に発熱体
２の下面と摺動しながら所定の周速度、即ち未定着トナ
ー画像６を担持した被加熱材である記録材５の搬送速度
と略同一速度で回転駆動される。また、ベルト表面温度
は温度検知素子８で検知され、その検知温度がＡ／Ｄコ
ンバータ１０を介して温度制御回路１１へフィードバッ
クされて、ベルト１の表面温度が所定の温度に維持され
るようにＡＣドライバ１２を制御して発熱体２への通電
が制御される。
ローラ４の反時計方向の回転により、時計方向に発熱体
２の下面と摺動しながら所定の周速度、即ち未定着トナ
ー画像６を担持した被加熱材である記録材５の搬送速度
と略同一速度で回転駆動される。また、ベルト表面温度
は温度検知素子８で検知され、その検知温度がＡ／Ｄコ
ンバータ１０を介して温度制御回路１１へフィードバッ
クされて、ベルト１の表面温度が所定の温度に維持され
るようにＡＣドライバ１２を制御して発熱体２への通電
が制御される。
【００２３】そして該ベルト１が回転駆動されている状
態において、発熱体２と加圧ローラ４によって形成され
る圧接ニップ部７のベルト１と加圧ローラ４との間に記
録材５が導入され、該記録材５をベルト１の外周面に密
着さてベルトと一緒の重なり状態で該圧接ニップ部７を
通過させ、加熱体２で発生した熱がベルト１を介して記
録材５に付与され、それと共に圧力が加わることによっ
て記録材５上の未定着トナー画像６が加熱溶融定着され
る。定着処理された記録材５は圧接ニップ部７を通過後
ベルト１から分離して装置外に排出される。
態において、発熱体２と加圧ローラ４によって形成され
る圧接ニップ部７のベルト１と加圧ローラ４との間に記
録材５が導入され、該記録材５をベルト１の外周面に密
着さてベルトと一緒の重なり状態で該圧接ニップ部７を
通過させ、加熱体２で発生した熱がベルト１を介して記
録材５に付与され、それと共に圧力が加わることによっ
て記録材５上の未定着トナー画像６が加熱溶融定着され
る。定着処理された記録材５は圧接ニップ部７を通過後
ベルト１から分離して装置外に排出される。
【００２４】記録材５に対する未定着トナー画像６の形
成は、図には省略したが、電子写真プロセス・静電記録
プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の作像機構部にお
いて、間接（転写）方式あるいは直接方式で形成され
る。
成は、図には省略したが、電子写真プロセス・静電記録
プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の作像機構部にお
いて、間接（転写）方式あるいは直接方式で形成され
る。
【００２５】次に、定着装置の各構成要素について詳述
する。
する。
【００２６】〔２〕ベルト１
図２はベルト１の層構成を示す横断面模型図である。本
実施の形態例の装置に用いるベルト１としては、少なく
とも金属基層１ａ及び弾性層１ｂを含む多層構成の無端
状ベルトである。
実施の形態例の装置に用いるベルト１としては、少なく
とも金属基層１ａ及び弾性層１ｂを含む多層構成の無端
状ベルトである。
【００２７】ａ）金属基層１ａ
金属基層１ａとしては、ニッケル、ステンレス、アルミ
等の熱伝導性の良い金属、もしくはそれらを含む合金を
用いることが出来るが、形状精度を出しやすいなどの利
点から好ましくはニッケルを主成分とする金属を用い
る。
等の熱伝導性の良い金属、もしくはそれらを含む合金を
用いることが出来るが、形状精度を出しやすいなどの利
点から好ましくはニッケルを主成分とする金属を用い
る。
【００２８】従来より用いられていたポリイミド（Ｐ
Ｉ）等の樹脂基層だと熱伝導率（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏ
ｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が低いため、弾性層を設けた際
にヒータで発生した熱が被加熱材に伝わりにくくなる。
本例のように、ベルトの基層として金属を使用すること
によりベルトの熱伝導度を上げることができる。
Ｉ）等の樹脂基層だと熱伝導率（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏ
ｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が低いため、弾性層を設けた際
にヒータで発生した熱が被加熱材に伝わりにくくなる。
本例のように、ベルトの基層として金属を使用すること
によりベルトの熱伝導度を上げることができる。
【００２９】金属基層１ａはニッケル等の電鋳加工法に
よる製造が可能な材料を用い、ＳＵＳ（ステンレス）、
銅等の円柱状の母型をスルファミン酸ニッケル、硫酸ニ
ッケル、酢酸ニッケル液等の電鋳液中に浸漬させ電気メ
ッキにより所定の厚みのニッケル層を形成し、脱型する
ことにより薄肉の金属基層を得ることが出来る。
よる製造が可能な材料を用い、ＳＵＳ（ステンレス）、
銅等の円柱状の母型をスルファミン酸ニッケル、硫酸ニ
ッケル、酢酸ニッケル液等の電鋳液中に浸漬させ電気メ
ッキにより所定の厚みのニッケル層を形成し、脱型する
ことにより薄肉の金属基層を得ることが出来る。
【００３０】金属基層１ａの厚みとしてはベルト１の強
度上の観点から１０μｍ以上であることが望ましい。逆
に厚くしすぎると熱容量を増加させてしまうため定着性
を確保出来る温度までベルト１の表面温度を上げるのに
時間がかかり、またベルト１の剛性が上がるためベルト
１と発熱体２との良好な接触状態が確保しにくいなどの
理由から６０μｍ以下とする方が好ましい。よって金属
基層の厚みは１０μｍ以上６０μｍ以下が好ましい。ま
た同様に発熱体２との接触状態の確保の観点から金属基
層１ａの内径は１５ｍｍ以上であることが望ましい。
度上の観点から１０μｍ以上であることが望ましい。逆
に厚くしすぎると熱容量を増加させてしまうため定着性
を確保出来る温度までベルト１の表面温度を上げるのに
時間がかかり、またベルト１の剛性が上がるためベルト
１と発熱体２との良好な接触状態が確保しにくいなどの
理由から６０μｍ以下とする方が好ましい。よって金属
基層の厚みは１０μｍ以上６０μｍ以下が好ましい。ま
た同様に発熱体２との接触状態の確保の観点から金属基
層１ａの内径は１５ｍｍ以上であることが望ましい。
【００３１】本発明者らの検討によると、発熱体への通
電を開始してからベルト表面の温度をすばやく定着可能
温度まで立ち上げるためには、発熱体からベルトへの熱
伝達（ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ）が優れている必要
があることがわかった。例えば、発熱体への通電開始
後、１枚目の記録材を出力するまでの時間を３０秒以内
に短縮するためには、発熱体への通電開始後１５秒間の
発熱体の発熱量が少なくとも７．５ＫＪ以上ないと、ベ
ルト表面を定着に充分な温度領域へ到達させることが難
しい。このように短時間で充分な発熱量を確保するには
ベルト自体の熱伝導度が優れていること、及びヒータと
ベルトの密着度が高いこと、が必要であることがわかっ
た。よって本例では、ベルトの基層を金属製にしてお
り、且つ金属基層の厚みを１０μｍ以上６０μｍ以下で
設計することによりベルトの撓み性を確保してヒータに
密着できるようにしている。更に、撓み性の確保という
点で金属基層の内径は１５ｍｍ以上であることが望まし
い。
電を開始してからベルト表面の温度をすばやく定着可能
温度まで立ち上げるためには、発熱体からベルトへの熱
伝達（ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ）が優れている必要
があることがわかった。例えば、発熱体への通電開始
後、１枚目の記録材を出力するまでの時間を３０秒以内
に短縮するためには、発熱体への通電開始後１５秒間の
発熱体の発熱量が少なくとも７．５ＫＪ以上ないと、ベ
ルト表面を定着に充分な温度領域へ到達させることが難
しい。このように短時間で充分な発熱量を確保するには
ベルト自体の熱伝導度が優れていること、及びヒータと
ベルトの密着度が高いこと、が必要であることがわかっ
た。よって本例では、ベルトの基層を金属製にしてお
り、且つ金属基層の厚みを１０μｍ以上６０μｍ以下で
設計することによりベルトの撓み性を確保してヒータに
密着できるようにしている。更に、撓み性の確保という
点で金属基層の内径は１５ｍｍ以上であることが望まし
い。
【００３２】ｂ）弾性層１ｂ
弾性層１ｂとしては、フッ素ゴムやシリコーンゴムなど
の耐熱エラストマー層を用いる。弾性層の形成方法とし
ては未加硫状態のゴム部材をニッケル電鋳基層の上にス
プレーコート法などの塗布手段を用い、厚みが±２０μ
ｍ程度の範囲内で略均一になるように塗布したのち、オ
ーブンなどの加熱手段を用いて架橋・硬化させる。これ
らのゴムにはシリカ、アルミナ、ボロンナイトライドな
どの熱伝導度を向上させる充填剤が配合されていても良
い。
の耐熱エラストマー層を用いる。弾性層の形成方法とし
ては未加硫状態のゴム部材をニッケル電鋳基層の上にス
プレーコート法などの塗布手段を用い、厚みが±２０μ
ｍ程度の範囲内で略均一になるように塗布したのち、オ
ーブンなどの加熱手段を用いて架橋・硬化させる。これ
らのゴムにはシリカ、アルミナ、ボロンナイトライドな
どの熱伝導度を向上させる充填剤が配合されていても良
い。
【００３３】弾性層１ｂの厚みとしては熱伝導度や弾力
性を考慮して適宜定めることが出来る。しかし、トナー
像を押しつぶさずに充分な解像度を確保する為には５０
μｍ以上の厚みを有する方が良いが、厚くしすぎるとベ
ルト表面温度を上げるのに時間がかかるため５００μｍ
以下とすることが好ましく、更に好ましくは１００μｍ
以上３００μｍ以下である。
性を考慮して適宜定めることが出来る。しかし、トナー
像を押しつぶさずに充分な解像度を確保する為には５０
μｍ以上の厚みを有する方が良いが、厚くしすぎるとベ
ルト表面温度を上げるのに時間がかかるため５００μｍ
以下とすることが好ましく、更に好ましくは１００μｍ
以上３００μｍ以下である。
【００３４】ｃ）離型性層１ｃ
また、ベルト１の最表面にはトナーの離型性を確保する
為にシリコーンゴム層あるいはＰＦＡやＰＴＦＥ、ＦＥ
Ｐ等のフッ素樹脂等の離型性層１ｃを塗工あるいはチュ
ーブ被覆等の方法で形成するのが好ましい。
為にシリコーンゴム層あるいはＰＦＡやＰＴＦＥ、ＦＥ
Ｐ等のフッ素樹脂等の離型性層１ｃを塗工あるいはチュ
ーブ被覆等の方法で形成するのが好ましい。
【００３５】金属基層１ａの内面には発熱体２や支持部
材３との摺擦による劣化を防止する目的でポリイミド等
の耐熱性樹脂を設けても良い。
材３との摺擦による劣化を防止する目的でポリイミド等
の耐熱性樹脂を設けても良い。
【００３６】また各層間１ａ−１ｂ，１ｂ−１ｃには層
間の接着等の目的により上記以外の層が存在しても良
い。
間の接着等の目的により上記以外の層が存在しても良
い。
【００３７】〔３〕発熱体２
図３は発熱体２の一部切り欠き平面模型図である。この
発熱体２は、アルミナまたは窒化アルミニウム、炭化ケ
イ素等で形成された高絶縁性のセラミックス基板２ａの
表面もしくは裏面に長手方向（被加熱材の移動方向に直
交する方向）に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウ
ム）、ＲｕＯ2、Ｔａ2Ｎ等の通電発熱抵抗層２ｂをスク
リーン印刷等により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ
程度の線状もしくは細帯状に塗工して形成したものであ
る。発熱体２の表面には、電気的に絶縁であり、ベルト
１との摺擦に耐えることが可能な薄層のガラスコート等
の絶縁保護層２ｃを設けている。通電発熱抵抗層２ｂの
端部に設けられた電極部位２ｄ・２ｄを介して不図示の
給電手段部から通電発熱抵抗層２ｂに電力供給を行って
いる。
発熱体２は、アルミナまたは窒化アルミニウム、炭化ケ
イ素等で形成された高絶縁性のセラミックス基板２ａの
表面もしくは裏面に長手方向（被加熱材の移動方向に直
交する方向）に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウ
ム）、ＲｕＯ2、Ｔａ2Ｎ等の通電発熱抵抗層２ｂをスク
リーン印刷等により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ
程度の線状もしくは細帯状に塗工して形成したものであ
る。発熱体２の表面には、電気的に絶縁であり、ベルト
１との摺擦に耐えることが可能な薄層のガラスコート等
の絶縁保護層２ｃを設けている。通電発熱抵抗層２ｂの
端部に設けられた電極部位２ｄ・２ｄを介して不図示の
給電手段部から通電発熱抵抗層２ｂに電力供給を行って
いる。
【００３８】以上のように、本例では、定着ベルト（回
転体）１が金属層と弾性層を有している。また、通電制
御手段１１によって定着ベルト１の温度を検知する温度
検知素子８の検知温度が目標温度（定着温度）を維持す
るように発熱抵抗層２ｂへの通電を制御している。
転体）１が金属層と弾性層を有している。また、通電制
御手段１１によって定着ベルト１の温度を検知する温度
検知素子８の検知温度が目標温度（定着温度）を維持す
るように発熱抵抗層２ｂへの通電を制御している。
【００３９】〔４〕加圧ローラ４
加圧ローラ４は、鉄、アルミ等の金属製芯金４ａの外側
に、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、あるい
はシリコーンゴムの発泡体等で形成された弾性層４ｂが
設けられており、この層上にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥ
Ｐ等の離型性層４ｃが形成されている。
に、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、あるい
はシリコーンゴムの発泡体等で形成された弾性層４ｂが
設けられており、この層上にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥ
Ｐ等の離型性層４ｃが形成されている。
【００４０】加圧ローラ４は、２０ｍｍ前後の直径を有
しており、該ベルト１の方向に不図示の加圧手段によ
り、長手方向両端部から加熱定着に必要な圧接ニップ部
７を形成するように加圧されている。このときの加圧力
が小さすぎるとトナーに充分な熱量を与えることが出来
ないこと、また、発熱体に対するベルトの充分な密着性
を確保できないという理由で、長手方向（被加熱材の移
動方向に直交する方向）の単位長さあたり０．３９Ｎ／
ｍｍ以上の加圧力を有する方が良いが、加圧力が大きす
ぎるとベルト１と発熱体２乃至支持部材３との間にかか
る圧力も大きくなってしまう為、摺動回転時の摩擦抵抗
が大きくなり加圧ローラ４にかかるトルクが必要以上に
大きくなる。またベルト１に与える応力が大きくなる
為、金属基層１ａの疲労によって耐久性の低下につなが
る。よって、加圧力は０．９８Ｎ／ｍｍ以下であること
が望ましい。
しており、該ベルト１の方向に不図示の加圧手段によ
り、長手方向両端部から加熱定着に必要な圧接ニップ部
７を形成するように加圧されている。このときの加圧力
が小さすぎるとトナーに充分な熱量を与えることが出来
ないこと、また、発熱体に対するベルトの充分な密着性
を確保できないという理由で、長手方向（被加熱材の移
動方向に直交する方向）の単位長さあたり０．３９Ｎ／
ｍｍ以上の加圧力を有する方が良いが、加圧力が大きす
ぎるとベルト１と発熱体２乃至支持部材３との間にかか
る圧力も大きくなってしまう為、摺動回転時の摩擦抵抗
が大きくなり加圧ローラ４にかかるトルクが必要以上に
大きくなる。またベルト１に与える応力が大きくなる
為、金属基層１ａの疲労によって耐久性の低下につなが
る。よって、加圧力は０．９８Ｎ／ｍｍ以下であること
が望ましい。
【００４１】加圧力は、加圧ローラの両端部あるいは支
持部材の両端部に対し、任意のバネ定数を有するバネ
（不図示）を用いて押さえつけ、任意のバネ長さに設定
することにより設定する。
持部材の両端部に対し、任意のバネ定数を有するバネ
（不図示）を用いて押さえつけ、任意のバネ長さに設定
することにより設定する。
【００４２】［実施例１］ニッケル（Ｎｉ）を主成分と
した金属基層（厚み３０μｍ）の上に、スプレーコート
法によってシリコーンゴム弾性層（２００μｍ）を設
け、更に最表面にフッ素樹脂離型層（２０μｍ）を設け
ることで、ベルト内径２４ｍｍの加熱定着装置用ベルト
１を作製した。これを、加圧ローラからの単位長さあた
りの加圧力が０．４９Ｎ／ｍｍ、発熱体投入電力が５５
０Ｗの外部定着装置に組み込み、以下の評価方法で評価
を行った。
した金属基層（厚み３０μｍ）の上に、スプレーコート
法によってシリコーンゴム弾性層（２００μｍ）を設
け、更に最表面にフッ素樹脂離型層（２０μｍ）を設け
ることで、ベルト内径２４ｍｍの加熱定着装置用ベルト
１を作製した。これを、加圧ローラからの単位長さあた
りの加圧力が０．４９Ｎ／ｍｍ、発熱体投入電力が５５
０Ｗの外部定着装置に組み込み、以下の評価方法で評価
を行った。
【００４３】［評価方法］「プロセススピード１２０ｍ
ｍ／ｓｅｃ、定着温度１８０℃で良好な定着性を示すカ
ラートナー」でラインパターン（色重ね）を形成した記
録材を用意しておく。定着器の制御部はベルト表面の検
知温度が１８０℃を維持するように発熱体２への通電電
力を制御する。また、ベルト１は加圧ローラの回転に従
動するものであり、制御部はベルト１の回転速度が１２
０ｍｍ／ｓｅｃとなるように加圧ローラ４の回転速度を
制御する。
ｍ／ｓｅｃ、定着温度１８０℃で良好な定着性を示すカ
ラートナー」でラインパターン（色重ね）を形成した記
録材を用意しておく。定着器の制御部はベルト表面の検
知温度が１８０℃を維持するように発熱体２への通電電
力を制御する。また、ベルト１は加圧ローラの回転に従
動するものであり、制御部はベルト１の回転速度が１２
０ｍｍ／ｓｅｃとなるように加圧ローラ４の回転速度を
制御する。
【００４４】このような定着器を用いて、まず、ベルト
の回転開始と同時に発熱体２への通電を開始し、通電開
始後１５秒間での発熱体１の発熱量を測定した。また１
５秒後にベルトの温度が１８０℃に到達している場合は
１５秒後に、更に時間がかかる場合はベルト表面が１８
０℃到達後に未定着画像を担持した記録材を通し、その
定着性について評価した。なお、ベルト表面温度は熱電
対を接触させて測定した。
の回転開始と同時に発熱体２への通電を開始し、通電開
始後１５秒間での発熱体１の発熱量を測定した。また１
５秒後にベルトの温度が１８０℃に到達している場合は
１５秒後に、更に時間がかかる場合はベルト表面が１８
０℃到達後に未定着画像を担持した記録材を通し、その
定着性について評価した。なお、ベルト表面温度は熱電
対を接触させて測定した。
【００４５】この結果、実施例１のベルトを用い、且つ
加圧力を実施例１の値に設定すれば発熱体１が通電開始
から１５秒で７．６ＫＪの熱量を発生しており、通電開
始後９．５秒でベルト表面温度が定着可能温度の１８０
℃に到達していることがわかった。また、未定着画像の
解像度も確保されており、良好な定着性を示した。結果
を表１に示す。
加圧力を実施例１の値に設定すれば発熱体１が通電開始
から１５秒で７．６ＫＪの熱量を発生しており、通電開
始後９．５秒でベルト表面温度が定着可能温度の１８０
℃に到達していることがわかった。また、未定着画像の
解像度も確保されており、良好な定着性を示した。結果
を表１に示す。
【００４６】［画像評価の基準］
○；画像は定着後も押しつぶされずに、未定着画像とほ
ぼ同等の解像度を維持 ×；画像は定着後に押しつぶされ、未定着画像の解像度
より大きく低下 ［実施例２］弾性層の厚みを４００μｍとした以外は実
施例１と同様にして、加熱定着装置用ベルト２を作製し
た。実施例１と同様に評価したところ、ヒータ裏面過昇
温の防止とオンデマンド性を両立し、良好な解像度を確
保することが出来た。立ち上げ時間も満足できるレベル
であった。結果を表１に示す。
ぼ同等の解像度を維持 ×；画像は定着後に押しつぶされ、未定着画像の解像度
より大きく低下 ［実施例２］弾性層の厚みを４００μｍとした以外は実
施例１と同様にして、加熱定着装置用ベルト２を作製し
た。実施例１と同様に評価したところ、ヒータ裏面過昇
温の防止とオンデマンド性を両立し、良好な解像度を確
保することが出来た。立ち上げ時間も満足できるレベル
であった。結果を表１に示す。
【００４７】［実施例３］基層の厚みを５０μｍとした
以外は実施例１と同様にして、加熱定着装置用ベルト３
を作製した。実施例１と同様に評価したところ、ヒータ
裏面過昇温の防止とオンデマンド性を両立し、良好な解
像度を確保することが出来た。ベルトの耐久性も満足で
きるレベルであった。結果を表１に示す。
以外は実施例１と同様にして、加熱定着装置用ベルト３
を作製した。実施例１と同様に評価したところ、ヒータ
裏面過昇温の防止とオンデマンド性を両立し、良好な解
像度を確保することが出来た。ベルトの耐久性も満足で
きるレベルであった。結果を表１に示す。
【００４８】［実施例４］実施例１の加熱定着装置用ベ
ルト１を用い、外部定着装置の加圧ローラからの単位長
さあたりの加圧力を０．７４Ｎ／ｍｍとした以外は実施
例１と同様に評価したところ、ヒータ裏面過昇温の防止
とオンデマンド性を両立し、良好な解像度を確保するこ
とが出来た。加圧ローラに掛かるトルクも問題ないレベ
ルであった。結果を表１に示す。
ルト１を用い、外部定着装置の加圧ローラからの単位長
さあたりの加圧力を０．７４Ｎ／ｍｍとした以外は実施
例１と同様に評価したところ、ヒータ裏面過昇温の防止
とオンデマンド性を両立し、良好な解像度を確保するこ
とが出来た。加圧ローラに掛かるトルクも問題ないレベ
ルであった。結果を表１に示す。
【００４９】［比較例１］弾性層をつけない以外は実施
例１と同様にして加熱定着用ベルト４を作製した。実施
例１と同様に評価したところ、未定着画像を通した際に
解像度が低下し、充分な定着性が得られなかった。結果
を表１に示す。
例１と同様にして加熱定着用ベルト４を作製した。実施
例１と同様に評価したところ、未定着画像を通した際に
解像度が低下し、充分な定着性が得られなかった。結果
を表１に示す。
【００５０】［比較例２］基層をポリイミド（ＰＩ）樹
脂にした以外は実施例３と同様にして加熱定着用ベルト
５を作製した。実施例１と同様に評価したところ、ベル
ト表面温度の上昇、並びに画像の定着性においては良好
な結果が得られたが、数回検討を重ねたところ支持部材
３が発熱体１の発生する熱によりヒートアップしたた
め、溶融・破損してしまった。結果を表１に示す。
脂にした以外は実施例３と同様にして加熱定着用ベルト
５を作製した。実施例１と同様に評価したところ、ベル
ト表面温度の上昇、並びに画像の定着性においては良好
な結果が得られたが、数回検討を重ねたところ支持部材
３が発熱体１の発生する熱によりヒートアップしたた
め、溶融・破損してしまった。結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】本願発明は上述の実施例に限られるもので
はなく、技術思想内の変形を含むものである。
はなく、技術思想内の変形を含むものである。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転体として弾性層を有するベルトを用いても高速の立
ち上げが可能な像加熱装置を提供することができる。ま
た、フルカラーの画像を形成できる画像形成装置に用い
ることが可能な像加熱装置を提供することができる。
回転体として弾性層を有するベルトを用いても高速の立
ち上げが可能な像加熱装置を提供することができる。ま
た、フルカラーの画像を形成できる画像形成装置に用い
ることが可能な像加熱装置を提供することができる。
【００５４】金属基層及び弾性層を有する回転体を用
い、ヒータの発熱量、金属層の厚み及び内径・材質、加
圧部材の加圧力、弾性層の厚みを適切に制御すること
で、例えば画像形成装置の加熱定着装置にあってはファ
ーストプリントまでの時間の短縮、ヒータの過昇温緩
和、カラー画像の解像度確保などが可能となる。
い、ヒータの発熱量、金属層の厚み及び内径・材質、加
圧部材の加圧力、弾性層の厚みを適切に制御すること
で、例えば画像形成装置の加熱定着装置にあってはファ
ーストプリントまでの時間の短縮、ヒータの過昇温緩
和、カラー画像の解像度確保などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態例における加熱定着装置の
横断面模型図
横断面模型図
【図２】 該加熱定着装置に装着されるベルトの層構成
を示す横断面模型図
を示す横断面模型図
【図３】 該加熱定着装置に備えられる発熱体の一部切
り欠き平面模型図
り欠き平面模型図
１・・ベルト、１ａ・・金属基層、１ｂ・・弾性層、１
ｃ・・離型性層、２・・発熱体、２ａ・・セラミックス
基板、２ｂ・・通電発熱抵抗層、２ｃ・・絶縁保護層、
２ｄ・・電極、３・・支持部材、４加圧ローラ、４ａ・
・金属製芯金、４ｂ・・弾性層、４ｃ・・離型性層、５
・・被加熱材（記録材）、６・・未定着トナー画像、７
・・圧接ニップ部、８・・温度検知素子
ｃ・・離型性層、２・・発熱体、２ａ・・セラミックス
基板、２ｂ・・通電発熱抵抗層、２ｃ・・絶縁保護層、
２ｄ・・電極、３・・支持部材、４加圧ローラ、４ａ・
・金属製芯金、４ｂ・・弾性層、４ｃ・・離型性層、５
・・被加熱材（記録材）、６・・未定着トナー画像、７
・・圧接ニップ部、８・・温度検知素子
フロントページの続き
(72)発明者 五月女 修
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ
ノン株式会 社内
Ｆターム(参考） 2H033 AA30 BA25 BA26 BA27 BA31
BA32 BB30 BB34 BE03 CA07
CA30 CA45
Claims (8)
- 【請求項１】ヒータと、 金属層と弾性層を有し、前記ヒータに接触しつつ移動す
る回転体と、 前記回転体を介して前記ヒータと共に記録材を挟持搬送
するニップ部を形成する加圧部材と、 を有し、前記金属層の厚みが１０μｍ以上６０μｍ以
下、前記ニップ部の長手方向に関して該ニップ部に単位
長さあたりに掛かる圧力が０．３９Ｎ／ｍｍ以上０．９
８Ｎ／ｍｍ以下であることを特徴とする像加熱装置。 - 【請求項２】前記弾性層の厚みは５０μｍ以上５００μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱
装置。 - 【請求項３】前記弾性層の厚みは１００μｍ以上３００
μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の像加
熱装置。 - 【請求項４】前記回転体の内径は１５ｍｍ以上であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。 - 【請求項５】前記金属層の材質の主成分はニッケルであ
ることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。 - 【請求項６】前記ヒータは通電開始から１５秒以内に
７．５ＫＪ以上の熱量を発生することを特徴とする請求
項１に記載の像加熱装置。 - 【請求項７】前記装置は更に、前記回転体の温度を検知
する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が目
標温度を維持するように前記ヒータへの通電を制御する
制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載
の像加熱装置。 - 【請求項８】ヒータと、 金属層と弾性層を有し、前記ヒータに接触しつつ移動す
る回転体と、 前記回転体を介して前記ヒータと共に記録材を挟持搬送
するニップ部を形成する加圧部材と、 前記回転体の温度を検知する温度検知素子と、 前記温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するよう
に前記ヒータへの通電を制御する制御手段と、 を有することを特徴とする像加熱装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002349750A JP2003241549A (ja) | 2001-12-10 | 2002-12-02 | 像加熱装置 |
| US10/315,037 US6862424B2 (en) | 2001-12-10 | 2002-12-10 | Image heating apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001375480 | 2001-12-10 | ||
| JP2001-375480 | 2001-12-10 | ||
| JP2002349750A JP2003241549A (ja) | 2001-12-10 | 2002-12-02 | 像加熱装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008170184A Division JP4355751B2 (ja) | 2001-12-10 | 2008-06-30 | 定着装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003241549A true JP2003241549A (ja) | 2003-08-29 |
Family
ID=26624960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002349750A Pending JP2003241549A (ja) | 2001-12-10 | 2002-12-02 | 像加熱装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6862424B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003241549A (ja) |
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| US20080028969A1 (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-07 | Jean Marie Massie | Lubricant for an Image Forming Apparatus |
| EP2071412B1 (en) * | 2006-10-06 | 2018-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Developing roller, developing apparatus using the same and image forming apparatus |
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| JP5600970B2 (ja) * | 2010-03-08 | 2014-10-08 | 株式会社リコー | 定着装置および画像形成装置 |
| JP6335451B2 (ja) | 2013-08-06 | 2018-05-30 | キヤノン株式会社 | シート処理装置及び画像形成装置 |
| JP6638469B2 (ja) * | 2016-02-29 | 2020-01-29 | ブラザー工業株式会社 | ガイド部材の製造方法、端部ガイド部材の製造方法および定着装置 |
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| US5083168A (en) | 1988-11-15 | 1992-01-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing device and fixing heater for use in the same |
| US5162634A (en) | 1988-11-15 | 1992-11-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Image fixing apparatus |
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| DE69117806T2 (de) | 1990-06-11 | 1996-08-22 | Canon Kk | Heizgerät mit Endlosfilm |
| JP2884714B2 (ja) | 1990-06-11 | 1999-04-19 | キヤノン株式会社 | 像加熱装置 |
| JP2900604B2 (ja) | 1990-11-30 | 1999-06-02 | キヤノン株式会社 | 像加熱装置 |
| US5210579A (en) | 1990-11-30 | 1993-05-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Image fixing apparatus having a parting resin layer for reducing frictional resistance of the film through which the image is heated |
| US5538677A (en) | 1991-05-28 | 1996-07-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of producing elastic roller whose external curved surface cylindrical shape is of varying diameter |
| JP3679422B2 (ja) | 1992-10-21 | 2005-08-03 | キヤノン株式会社 | 定着装置 |
| US5608508A (en) | 1994-03-25 | 1997-03-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotatable member for fixing in which inorganic filler is contained in silicone rubber, and fixing device having the same |
| JP3441820B2 (ja) * | 1994-11-01 | 2003-09-02 | キヤノン株式会社 | 加熱装置 |
| JP3862313B2 (ja) * | 1995-02-15 | 2006-12-27 | キヤノン株式会社 | 像加熱装置 |
| US5753348A (en) | 1995-05-31 | 1998-05-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Fluororesin tube-covered fixing roller, and image formation apparatus |
| JPH0990787A (ja) * | 1995-09-20 | 1997-04-04 | Hitachi Ltd | ベルト定着装置及びそれを用いた電子写真装置、並びにベルト定着装置の定着方法 |
| JP3712086B2 (ja) | 1996-06-20 | 2005-11-02 | 住友電気工業株式会社 | 定着用ベルト及び定着装置 |
| US6501935B2 (en) * | 1997-01-21 | 2002-12-31 | Ricoh Company, Ltd. | Belt-type fixing apparatus having a fixing roller provided with a soft foam layer |
| JP3486519B2 (ja) * | 1997-02-28 | 2004-01-13 | キヤノン株式会社 | 加熱装置 |
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