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JP2962882B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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JP2962882B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2962882B2
JP2962882B2 JP18093591A JP18093591A JP2962882B2 JP 2962882 B2 JP2962882 B2 JP 2962882B2 JP 18093591 A JP18093591 A JP 18093591A JP 18093591 A JP18093591 A JP 18093591A JP 2962882 B2 JP2962882 B2 JP 2962882B2
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heating element
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image
toner
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朝宏 片山
光章 黒川
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Sanyo Denki Co Ltd
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  • Fixing For Electrophotography (AREA)
  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真技術によっ
て、紙、樹脂等の記録材に、データ、テキスト、イメー
ジ等を複写、再生する複写機、ファクシミリ、プリン
タ、プリンタ機能付きワードプロセッサ等の画像形成装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来は、記録材にトナー像を熱定着する
際に、対向して設けた一対のローラの一方または両方に
発熱源を内蔵し、発熱源によって加熱されたローラでト
ナー像を加熱し定着する方法が用いられていた。
【0003】しかしながら、熱容量が必要なため大きな
電力が必要であり、大部分の熱は定着に寄与しておら
ず、無駄になっているだけでなく、装置内の温度を上昇
させ、周囲に悪影響を及ぼすという課題があった。
【0004】この課題を解決するために最近では、トナ
ー画像加熱定着手段の加熱体として、耐熱性・良熱導電
性の基板と、基板の定着フィルムを介して加圧部材と圧
接する面上に配設した温度検知体と、温度検知体側とは
反対側の基板面上に配設した低熱容量の発熱体を有して
定着するものがある(特開平2−154284公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による
と、無駄な発熱が少なくなるが、ドット或るいはフォン
トに対応して発熱させていないので、まだ無駄に発熱し
ており消費電力が多いことや、フィルムの耐久性に問題
がある。
【0006】この発明は、無駄な熱の発生を防ぎ、より
効率的な熱定着が可能な画像形成装置を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、像担持体
上に形成されているトナー像を記録材に転写し、加熱定
着するための加熱体を有する画像形成装置において、前
記加熱体は記録材上のトナー像の移動方向に複数列配置
されると共に交差する方向に延在しかつ同方向に分割さ
れ、該加熱体と加熱体に記録材を圧接するための圧接体
との間を記録材が通過するように構成され、前記加熱体
はトナー像の通過する部分に対応する部分が発熱するよ
うに制御され、前記複数列の加熱体は、初めにトナー像
が通過する第1列加熱体と、次にトナー像が通過する第
2列加熱体とを備え、前記第1列加熱体は、トナー像が
溶融する温度より低い加熱温度であることを特徴とする
画像形成装置である。
【0008】第2の発明は、像担持体に形成されている
トナー像を中間転写体に転写し、しかる後に中間転写体
上のトナー像を記録材に再転写すると同時に加熱定着す
るための加熱体を有する画像形成装置において、前記加
熱体は中間転写体上のトナー像の移動方向に複数列配置
されると共に交差する方向に延在しかつ同方向に分割さ
れ、当該加熱体は前記中間転写体に接触しており、中間
転写体と加熱体との間を記録材が通過するように構成さ
れ、前記加熱体はトナー像の通過する部分に対応する部
分が発熱するように制御され、前記複数列の加熱体は、
初めにトナー像が通過する第1列加熱体と、次にトナー
像が通過する第2列加熱体とを備え、前記第1列加熱体
は、トナー像が溶融する温度より低い加熱温度であるこ
とを特徴とする画像形成装置である。
【0009】
【作用】本発明では、中間転写体または記録材上のトナ
ー像が、加熱体と対向する位置またはその近くにきたと
き、加熱体のエレメントが発熱を始めるタイミング,発
熱量,発熱している時間,発熱の順番,発熱の範囲等
を、予め定めたシーケンスの中から選択したり、メモリ
に格納されているデータやプログラムを外部からの入力
信号やセンサーからの信号によって選択して制御し、記
録材上のトナーを効率的に加熱することが可能である。
【0010】
【実施例】図1は、本発明が適用可能な第1実施例を示
す図である。
【0011】感光体1にLEDヘッド2で露光し、形成
された潜像は、トナーを収容するトナーホッパー(図示
せず)を有する現像ローラ3で現像されトナー像とな
る。トナー像は、感光体1の回転とともに回動し、感光
体1と対向して設けられた転写ローラ4に張架されたベ
ルト状の中間転写体5に転写され、感光体と同期して回
動するベルト状中間転写体5とともに回動し、加熱体6
と加熱体6と対向して設けられた定着ローラ7との間に
供給され、記録材8に転写及び定着される。感光体周辺
には、感光体を帯電させるためのメインチャージャ(図
示せず)と、感光体に付着したトナー像をクリーニング
するためのクリーニング部材(図示せず)がある。
【0012】ベルト状中間転写体5は、転写ローラ4
と、加熱体6と、スプリング等の弾性部材11によって
矢印方向に力を与えられているテンションローラ9とに
張架されている。定着ローラ7は、弾性部材10によっ
て、加熱体6方向に力を与えられている。
【0013】ベルト状中間転写体5は、加熱体6の熱で
感光体1が加熱されないように構成し、ベルト状中間転
写体5をクリーニング(図示せず)して感光体1にトナ
ーが付着しないように構成する。
【0014】加熱体6は、発熱体12から構成されてお
り、この発熱体からの熱でベルト状中間転写体5上のト
ナー像を形成するトナーが記録材8に転写され、定着さ
れる。
【0015】図2は、本発明が適用可能な第2実施例を
示す図である。
【0016】加熱体6と、該加熱体6と対向して設けた
定着ローラ7に張架したベルト状中間転写体5との間
に、記録材8を供給するよう構成されている。定着ロー
ラ7は、弾性部材10で加熱体6に押圧されており、加
熱は、転写材8の裏面から行われる。
【0017】図3は、本発明が適用可能な第3実施例を
示す図である。
【0018】ベルト状中間転写体5の代わりに転写ロー
ラ4Aを中間転写体として設け、転写ローラ4Aと対向
して設けた加熱体6を弾性部材14で押圧し、転写ロー
ラ4Aに転写されたトナー像を、転写ローラ4Aと加熱
体6の間に供給した記録材8に転写し、定着するよう構
成したものである。
【0019】転写ベルトと同じ材質のローラを使用する
ことにより、転写ベルトをローラに置き換えたもので、
加熱は、記録材8の裏面から行われる。
【0020】図4は、本発明が適用可能な第4実施例を
示す図である。
【0021】感光体1から記録材8に転写されたトナー
像を定着部に供給した例で、加熱体6に張架されたベル
ト15と、加熱体6と対向して設けられた設けられた定
着ローラ7との間に、記録材8に転写されたトナー像で
あるドット状トナー13を供給し、加熱定着するするも
のである。ベルト15は、トナーが加熱体6に付着しな
いように薄い耐熱性の離型性を示す樹脂フィルムなどが
適している。
【0022】図5は、本発明が適用可能な第5実施例を
示す図である。
【0023】加熱体6の発熱体12で記録材8上のドッ
ト状トナー13を直接加熱定着するもので、加熱体6の
表面にフッ素コーティング等を施すことにより、定着後
トナーがオフセットしないよう構成する。
【0024】図6は、本発明が適用可能な第6実施例を
示す図である。
【0025】第5実施例の一部を変化させた実施例で、
記録材8の裏面から加熱して定着するものである。
【0026】図7は、図1における発熱体12とドット
状トナー13との対応を示す図であり、図中手前から、
発熱体12がありその奥に中間転写体5があり、次にド
ット状トナー13があり、記録材8があり、最後に定着
ローラ(図示せず)の順になっている。
【0027】発熱体12は、加熱体6の内部に、1ライ
ン分の多数のエレメント12Aで構成されている。エレ
メント12Aは、中間転写体5上のトナー像の1ドット
と同程度の大きさである。図中●印では、トナー像が形
成されている。
【0028】中間転写体5に転写されたドット状トナー
に対応して、発熱体12のエレメント12Aは設けられ
ており、中間転写体5と定着ローラ(図示せず)との間
に記録材8を供給して、エレメント12Aとドット状ト
ナー13が重なったとき、エレメント12Aを発熱させ
て定着する。発熱体6は記録材8に転写されるドット以
上の発熱範囲があればよい。なお図7では1ライン分の
エレメント12Aが設けられているが、複数ライン設け
ても良い。また発熱体12の大きさはドット状トナー1
3より大きい、例えば(nドット)×(mドット)分の
大きさをもち、一度にn×mドット分を加熱するよう構
成してもよい。
【0029】次に加熱体6を加熱する方法について述べ
る。
【0030】図8は、現像及び定着の制御を表すブロッ
ク構成図である。
【0031】パーソナルコンピュータ等から送られてき
たコード信号は、I/F回路22から取り込まれ、バッ
ファメモリ25に格納される。
【0032】CPU21は、プログラムが格納されてい
るプログラムメモリ23のプログラムに基づき、バッフ
ァメモリ25に格納されているコードに従って、フォン
トメモリ24からフォントデータを読みだし、LED駆
動回路26に送る。LED駆動回路26は、シフトレジ
スタ(図示せず)のデータをラッチ(図示せず)に移
し、LEDヘッド2を駆動してLEDヘッド2を駆動し
てLEDを点灯し、感光体1を露光し、感光体1に潜像
を形成する。
【0033】この時CPU21は、タイマー27からの
信号で時間をカウントし始める。
【0034】図1において、LEDヘッドで露光された
位置からベルト状中間転写体5に転写される間での距離
をLaとし、ベルト状中間転写体5の転写された位置か
ら加熱体6の発熱体12の位置までの距離をLbとする
と、感光体1及びベルト状中間転写体5の速さをVとす
れば、露光されて形成された潜像が、現像され、ベルト
状中間転写体に転写されて、加熱体6のエレメント12
と対向する位置にくるまでの時間Txは、Tx=(La
+Lb)/Vとなる。
【0035】一方発熱体駆動回路28は、CPU21に
よってプログラムメモリ23に格納されているプログラ
ムに従って、バッファメモリ25から読み出されたデー
タを受け取る。受け取ったデータをシフトレジスタ(図
示せず)からラッチ(図示せず)に移し、加熱体6に形
成された発熱体12のドライブ回路に送る。
【0036】図9はドライブ回路図である。
【0037】図9において、入力データがない、つま
り”L”のときa点での出力は”H”となる。次に、b
点とc点における状態は、まずb点が”H”のとき、I
C36がONになる。するとコンデンサCは放電し、c
点は”L”となりIC35の出力は、入力が”H”と”
L”で、”H”になる。更にIC34は、入力が”H”
と”H”になり出力は”L”となる。IC36がOFF
になると、コンデンサCが充電を始め、c点において”
H”となりIC35の入力が”H”と”L”になり、出
力が”H”となる。またIC34は入力が”H”と”
H”で出力が”L”となり、b点は”L”で安定する。
そしてIC39の入力が、”H”と”H”になり、出力
Doutは”L”となる。
【0038】次にDinが”L”からデータ入力があ
り”H”に変化した場合、まずIC33の出力が”L”
に落ちる。その時IC32の入力が”L”と”H”にな
り、出力が”H”となり、IC31の入力が”H”と”
H”になり、出力が”L”となる。そしてIC33の入
力が”H”と”L”になり、出力が”H”となる。つま
りa点ではDinの立ち上がり検出を行っていて、検出
すると負論理のごく短いパルスを出すのである。またa
点が”H”となると、IC32の入力が”L”と”H”
で出力”H”となり、そしてDinが”L”に落ちる
と、また初期状態になりDinの立ち上がりを待つ。
【0039】IC34については、a点が”L”に落ち
ると、b点が”H”となる。b点が”H”となるとIC
39の入力が”H”と”L”になりDoutが”H”と
なる。またIC36がONになると、コンデンサCにた
まっていた電荷が、放電されc点の電位は即座に落ち
る。IC35の入力端において、しきい値より下がっ
た”L”と判定するところで、IC35の出力が”H”
となる。その時にはすでにa点は、”H”となってい
て、IC34の出力は”L”となり、IC36がOFF
になり、コンデンサCに充電が始まる。この時IC39
の入力は”L”と”H”になり、Doutは”H”のま
まである。
【0040】更にコンデンサCに電荷がたまり、IC3
8の”H”のしきい値を越えると、Doutは”L”に
落ち、またIC35についても初期状態に戻る。
【0041】またDoutが”H”になりきらないうち
に、つまりコンデンサCに電荷がたまりきっていないと
きに、Dinにデータがきた場合、前述と同様にIC3
6がONとなり、再びコンデンサCを放電させる。この
ことによりDoutの”H”の期間が延長される。
【0042】このドライブ回路の出力により発熱体12
は、定着に必要な温度に上昇する。発熱体12が定着に
必要な温度に上昇するのに要する時間をTaとすると、
CPU21は時間であるTx−Taに加熱体駆動回路2
8にデータを送出すれば、エレメント12Aと対向する
位置にきたドット状トナー13を加熱定着することがで
きる。
【0043】感光体1上に潜像が形成されてから、時間
Txが経過した後のドット状トナー13と、加熱体6の
発熱体12との相対的位置にずれが生じて、必ずしも完
全に一致しない場合には、例えば駆動系の誤差、組立て
上の誤差、部品加工上の誤差等の原因がある。ドット状
トナー13と発熱体12が対向する時間がTx±ΔTx
即ちΔTxのずれを伴っている際には、例えばTx−Δ
Txでドット状トナー13と発熱体12が対向する場
合、CPU21は、タイマー27を監視しており、時間
がTx−ΔTx−Ta経過すると、加熱体駆動回路28
にデータを送出し、ドット状トナー13に対応する発熱
体12のエレメント12Aを加熱し始める。
【0044】このように転写された像のドット状トナー
13が存在するときだけ、ドット状トナー13が発熱体
12のエレメント12Aに対向する位置、あるいはその
近傍にきたとき加熱定着される。
【0045】尚ドット状トナー13の位置は、感光体1
の駆動用のモータがパルスモータの場合、パルスモータ
のパルスと同期して回動するため、加熱体のタイミング
や時間が容易に設定できる。
【0046】図10は、ラインセンサーを設けた図であ
る。
【0047】ベルト状中間転写体5上のドット状トナー
13が、加熱体6の発熱体12に近づく位置に発熱体1
2と並行に設けられたラインセンサー18からの信号を
基準にして、発熱を開始するまでの時間を計算するか、
またはあらかじめ計算してメモリ23のテーブルに格納
されている時間を参照して、前記と同様にして加熱定着
することが可能である。この時ラインセンサー18の位
置はどこでもよいが、加熱体に近いほど制御の精度を高
めることが可能であり、無駄な発熱も少なく有利であ
る。
【0048】図7において、水平方向のトナー像のドッ
ト状トナー13と、発熱体12のエレメント12Aとの
位置関係は、LEDヘッド2と加熱体6の位置を調整す
ることにより、1:1に対応するよう調整し、一致させ
ることができる。この調整が難しい場合には、水平方向
に対してもドット状トナー13に略対応するエレメント
12Aの隣接する複数個のエレメント12Aを発熱させ
ることにより、確実に加熱定着することが可能である。
【0049】図11は、ドット状トナー13の複数個分
に対応したエレメント12Aを設けることにより、その
エレメント12Aに対応するLEDヘッド2の感光体1
への書き込み信号がある場合の図である。
【0050】図11において、エレメント12Aへのデ
ータDE1に対応するLEDヘッドへのデータDL1か
らデータDL4は、データDL1とデータDL2が0
で、データDL3とデータDL4が0である。LEDヘ
ッドへのデータDL1からデータDL4の中に1がある
為、エレメント12AへのデータDE1は1とする。
【0051】エレメント12AへのデータDE2に対応
するLEDヘッドへのデータDL5からDL8は、デー
タDL5が1でDL6からDL8が0である。従ってエ
レメント12AへのデータDE2は1となる。LEDヘ
ッドへのデータDLnからデータDLn+3は全て0な
ので、エレメント12AへのデータDEmは0とする。
【0052】図12は、複数列の発熱体を設けた図であ
る。図中矢印方向にトナー像を記録材8に転写したドッ
ト状トナー13が連続してある場合の例を示す。加熱体
6に発熱体121と発熱体122と発熱体123が設け
られている。矢印方向に供給された記録材8上のドット
状トナー13が、発熱体121と対向する位置にきたと
き、発熱体121を発熱させ記録材8上のドット状トナ
ー13をプレヒートする。このプレヒートは、より少な
い加熱でトナーを記録材8に定着しようとするもので、
プレヒートの加熱温度はトナーが溶融する温度より低い
温度になる発熱体121を設けて行う。
【0053】次にドット状トナー13が発熱体122と
対向する位置にきたとき、発熱体122を発熱させる。
この時の発熱体122の加熱温度は、トナーが溶融する
温度に設定するが、発熱量はプレヒートされたドット状
トナー13が溶融定着するには十分ではない。
【0054】次にドット状トナー13が発熱体123と
対向する位置にきたとき、発熱体123を発熱させる。
この時の発熱体123の加熱温度は、トナーが溶融する
温度で、且つ発熱量は発熱体121と発熱体122で加
えられた熱量を加えると定着するに必要十分な熱量とな
るように設定する。このようにすれば発熱体12をドッ
ト状トナー13を定着するに必要な温度にあげるのに必
要な時間Taを短くすることができるし、発熱体12の
1ライン当り熱容量を小さくすることができる。従って
より高速で安定した定着が行える。発熱体12とドット
状トナー13との位置の制御は前記と同様に行うことが
できる。
【0055】尚この例では発熱体12を、発熱体121
と発熱体122と発熱体123と3ライン設けたが、3
ラインに限定するものではなく、他の構成でもよい。
【0056】また発熱体12の加熱をパルス加熱とすれ
ば、パルスの高さや幅を制御することにより、より高度
な制御が可能となる。
【0057】以上の例ではドット状トナー13とエレメ
ント12Aの大きさがほぼ1:1またはn:1の場合に
ついて述べたが、ドット状トナー13とエレメント12
Aの大きさが1:nの場合も同様に構成することができ
る。また圧力定着と併用して、より低い加熱温度で定着
する場合もある同様に構成できる。以上延べた例はプリ
ンターの例として述べたが、ディジタルPPC,ファク
シミリ,プリンター機能付きワードプロセッサーなどの
機器でも本発明を適用することが可能である。また露光
の光源はLEDに限らず、レーザビーム方式,液晶方
式,その他類似の方式にも適用可能である。
【0058】
【発明の効果】本発明では、記録材上の像を形成するト
ナーを選択して、そのトナーを定着するために効率的に
発熱させるため、定着のための発熱は極めて少なく、且
つ有効に行われる。従って加熱体周辺のみならず、装置
全体の熱設計は極めて容易になり、冷却のためのスペー
スや部品を削減することが可能である。加熱体周辺にベ
ルトやフィルムなどの薄層からなる部材を用いても、加
わる熱が少なくて済むためにベルトやフィルムの耐久性
を改善することが可能である。
【0059】更に加熱体を駆動する駆動部分の容量も低
くて済み、省エネルギーや低コスト化、小型化を実現で
きるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した第1実施例を示す図である。
【図2】本発明を適用した第2実施例を示す図である。
【図3】本発明を適用した第3実施例を示す図である。
【図4】本発明を適用した第4実施例を示す図である。
【図5】本発明を適用した第5実施例を示す図である。
【図6】本発明を適用した第6実施例を示す図である。
【図7】発熱体のエレメントとドット状トナーとの対応
を示す図である。
【図8】現像と定着の制御を表すブロック図である。
【図9】発熱体駆動回路のドライブ回路を示す図であ
る。
【図10】ラインセンサーを設けた実施例を示す図であ
る。
【図11】LEDヘッド及びエレメントへのデータの対
応を示す図である。
【図12】複数列のエレメントを設けた実施例を示す図
である。
【符号の説明】
1 感光体 2 LEDヘッド 3 現像ローラ 4 転写ローラ 4A 中間転写体としての転写ローラ 5 ベルト状中間転写体 6 加熱体 7 定着ローラ 8 記録材 9 テンションローラ 10 弾性部材 11 弾性部材 12 発熱体 12A エレメント 13 ドット状トナー 14 弾性部材 15 ベルト 16 ベルト駆動ローラ 17 転写チャージャ 21 CPU 22 I/F回路 23 プログラムメモリ 24 フォントメモリ 25 バッファメモリ 26 LED駆動回路 27 タイマー 28 加熱体駆動回路 DL LEDヘッドへのデータ DE エレメントへのデータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 13/16 G03G 13/20 G03G 15/16 G03G 15/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】像担持体上に形成されているトナー像を記
    録材に転写し、加熱定着するための加熱体を有する画像
    形成装置において、 前記加熱体は記録材上のトナー像の移動方向に複数列配
    置されると共に交差する方向に延在しかつ同方向に分割
    され、該加熱体と加熱体に記録材を圧接するための圧接
    体との間を記録材が通過するように構成され、前記加熱
    体はトナー像の通過する部分に対応する部分が発熱する
    ように制御され 前記複数列の加熱体は、初めにトナー像が通過する第1
    列加熱体と、次にトナー像が通過する第2列加熱体とを
    備え、前記第1列加熱体は、トナー像が溶融する温度よ
    り低い加熱温度である ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】像担持体に形成されているトナー像を中間
    転写体に転写し、しかる後に中間転写体上のトナー像を
    記録材に再転写すると同時に加熱定着するための加熱体
    を有する画像形成装置において、 前記加熱体は中間転写体上のトナー像の移動方向に複数
    列配置されると共に交差する方向に延在しかつ同方向に
    分割され、当該加熱体は前記中間転写体に接触してお
    り、中間転写体と加熱体との間を記録材が通過するよう
    に構成され、前記加熱体はトナー像の通過する部分に対
    応する部分が発熱するように制御され、前記複数列の加熱体は、初めにトナー像が通過する第1
    列加熱体と、次にトナー像が通過する第2列加熱体とを
    備え、前記第1列加熱体は、トナー像が溶融する温度よ
    り低い加熱温度である ことを特徴とする画像形成装置。
  3. 【請求項3】原稿像を直接像担持体上に投影露光する露
    光手段と、形成された像を検知する検知手段を具備し、
    該検知手段の出力信号から前記加熱体の発熱が制御され
    る若しくは、 画像信号を光信号に変換して像担持体上に露光する露光
    手段を具備し、前記画像信号から前記加熱体の発熱が制
    御されることを特徴とする請求項1または請求項2記載
    の画像形成装置。
JP18093591A 1991-07-22 1991-07-22 画像形成装置 Expired - Lifetime JP2962882B2 (ja)

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