JPH09134084A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JPH09134084A
JPH09134084A JP29269895A JP29269895A JPH09134084A JP H09134084 A JPH09134084 A JP H09134084A JP 29269895 A JP29269895 A JP 29269895A JP 29269895 A JP29269895 A JP 29269895A JP H09134084 A JPH09134084 A JP H09134084A
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pressure
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fixing
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Shigeaki Takada
高田  成明
Takeshi Kunishi
毅 國司
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱体の異常昇温を防ぎ、加熱体、加圧部材
及びフィルム部材がダメージを受けるのを防いでこれら
の耐久性向上を図ることができる定着装置を提供するこ
と。 【構成】 ヒータ(加熱体)1及び駆動ローラ7及び従
動ローラ8(支持体)の周りに所定の張力をもって張設
されて駆動ローラ7の回転によって無端移動する定着フ
ィルム(フィルム部材)6と、該定着フィルム6を介し
て前記ヒータ1に圧接するように配設された加圧ローラ
(加圧部材)9と、該加圧ローラ9をヒータ1に対して
加圧及び加圧解除する加圧解除手段24を含んで構成さ
れる定着装置60において、駆動ローラ7が回転を開始
してから所定時間経過した後に加圧ローラ9をヒータ1
に加圧せしめるとともに、少なくとも加圧ローラ9がヒ
ータ1に加圧されていない状態ではヒータ1を加熱させ
ないようにする。本発明によれば、ヒータ1の急激な昇
温が防がれ、該ヒータ1、加圧ローラ9及び定着フィル
ム6がダメージを受けるのが防がれてこれらの耐久性向
上が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱定着すべき顕
画像(未定着トナー像)を担持した記録材に熱エネルギ
ーを与えて顕画像を加熱定着するための定着装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、記録材上の顕画像を定着する手段
としては熱ローラを用いたものが知られているが、これ
は消費電力が大きく、定着可能な温度に到達するまでの
時間(ウォームアップ時間)が長くなる等の欠点があっ
た。これに対し、耐熱性フィルムから成る定着フィルム
を用いた定着装置が提案されている(特開昭63−31
3182号公報参照)。
【0003】上記定着装置は、薄肉の耐熱性フィルムか
ら成る定着フィルムと、該定着フィルムを駆動する駆動
ローラと、定着フィルムの内周面に摺接するように固定
支持して配置された加熱体と、定着フィルムの外周面と
接触して該フィルムを介して加熱体に圧接するよう配設
された加圧部材を含んで構成されている。
【0004】而して、該定着装置においては、定着フィ
ルムと加圧部材は少なくとも画像定着実行時には記録材
の搬送速度と同一速度で回転駆動され、定着フィルムを
介して形成される加熱体と加圧部材の定着ニップ部で記
録材が狭持搬送されることによって記録材上の顕画像
(未定着トナー像)に加熱体の熱エネルギーが付与され
て該顕画像が軟化・溶融せしめられ、更に記録材が定着
ニップ部から排出されることによって顕画像が冷却・固
化されて記録材上に定着される。
【0005】ところで、斯かる定着フィルムを用いた定
着装置においては、何らかの原因で記録材が定着ニップ
部に挟まって止まってしまった場合に、その記録材を取
り除き易いように定着フィルムと加圧部材との圧接を解
除する加圧解除機構を備えることが望ましい。この加圧
解除機構を備えることにより、未定着トナーが定着フィ
ルムに付着することによってその後の画像形成において
画像劣化が発生したり、無理やり定着ニップ部から記録
材を引き抜くことによって定着フィルムが破損するのを
防ぐことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の定着装置においては、定着フィルムと加圧部材の圧
接が解除されている状態において加熱体を加熱させると
急激に温度が上昇するため、加熱体や定着フィルムにダ
メージを与えてこれらの寿命を低下させることがあっ
た。
【0007】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、加熱体の異常昇温を防ぎ、加
熱体、加圧部材及びフィルム部材がダメージを受けるの
を防いでこれらの耐久性向上を図ることができる定着装
置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、加熱体及び支持体の周りに
所定の張力をもって張設されて支持体の回転によって有
端又は無端移動するフィルム部材と、該フィルム部材を
介して前記加熱体に圧接するよう配設された加圧部材
と、該加圧部材を前記加熱体に対して加圧及び加圧解除
する加圧解除手段を含んで構成される定着装置におい
て、前記支持体が回転を開始してから所定時間経過した
後に前記加圧部材を前記加熱体に加圧せしめるととも
に、少なくとも加圧部材が加熱体に加圧されていない状
態では加熱体を加熱させないようにしたことを特徴とす
る。
【0009】従って、請求項1記載の発明によれば、加
熱体の急激な昇温が防がれ、加熱体、加圧部材及びフィ
ルム部材がダメージを受けのが防がれてこれらの耐久性
向上が図られる。
【0010】又、請求項2記載の発明は、請求項1記載
の発明において、前記加圧部材が前記加熱体に加圧され
て前記フィルム部材と加圧部材が回転を開始した後、所
定時間だけ加熱体に通電してこれを加熱させることを特
徴とする。
【0011】従って、請求項2記載の発明によれば、加
熱体に通電しないで該加熱体が冷めた状態でフィルム部
材を駆動する時間を短縮することができるため、フィル
ム部材の駆動を安定化させることができる。
【0012】更に、請求項3記載の発明は、請求項2記
載の発明において、前記加熱体への通電を、前記加圧部
材が加熱体に加圧されて前記フィルム部材と加圧部材が
1回転以上回転した後に行うようにしたことを特徴とす
る。
【0013】従って、請求項3記載の発明によれば、加
圧部材を加圧したショック等でフィルム部材がスリップ
して停止した場合や加圧不良のために加圧部材が回転し
ないような場合には、加熱体への通電がなされないた
め、加熱体の急激な昇温が防がれて加熱体、加圧部材及
びフィルム部材の耐久性向上が図られる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0015】<実施の形態1>図1は本発明の実施の形
態1に係る定着装置の構成を示す断面図、図2は同定着
装置を備える画像形成装置要部の断面図である。
【0016】先ず、画像形成装置の概略構成を図2に基
づいて説明する。
【0017】図2に示す画像形成装置は原稿台固定・光
学系移動型・回転ドラム型・転写式の電子写真複写機で
あり、該画像形成装置においては、固定の原稿台ガラス
20上に原稿19を載置し、所要の複写条件を設定した
後、不図示のコピースタートキーを押すと、感光ドラム
39が図示矢印方向(時計方向)に所定の周速度で回転
駆動される。
【0018】又、光源21(22は反射笠)と第1ミラ
ー23が原稿台ガラス20の下面に沿ってガラス左辺側
のホームポジションからガラス右辺側へ所定の速度Vで
移動し、第2ミラー24と第3ミラー25が同方向にV
/2の速度で移動することによって、原稿台ガラス20
上に載置された原稿19の下向き画像面が左辺側から右
辺側に照明走査され、その照明走査光の原稿面反射光が
結像レンズ29、固定第4〜第6ミラー26,27,2
8を介して感光ドラム39の表面に結像露光(スリット
露光)される。
【0019】感光ドラム39の表面は、上記結像露光が
なされる前に一次帯電器30により正又は負の所定電位
に一様に帯電処理されており、この帯電面に対して露光
がなされることによって、感光ドラム39面に原稿画像
に対応したパターンの静電潜像が順次形成される。そし
て、感光ドラム39面に形成された静電潜像は、現像装
置31の現像ローラ32によってトナー像として顕画像
化される。
【0020】一方、給紙ローラ51により記録材Pが給
送され、該記録材Pがガイド33を通って所定のタイミ
ングで感光ドラム39と転写帯電器34との間の転写部
に導入されて転写コロナを受けると、この記録材Pは感
光ドラム39に接し、感光ドラム39に担持されたトナ
ー像が記録材Pの下面に順次転写される。
【0021】而して、転写部を通過した記録材Pは除電
針35によって背面電荷の除電を受けつつ感光ドラム3
9面から順次分離され、搬送部38及び入口ガイド10
を経て本発明に係る定着装置60に導入され、後述する
ようにトナー像の定着を受けた後、画像形成物として機
外へ排出される。尚、転写後の感光ドラム39の表面は
クリーニング器36のクリーニングブレード37によっ
て転写残トナー等の汚れが清掃除去され、繰り返して像
形成に供される。
【0022】次に、本発明に係る前記定着装置60の詳
細を図1に基づいて説明する。
【0023】図1に示す定着装置60において、6は薄
い耐熱性フィルムで構成されるエンドレスベルト状の定
着フィルムであり、該定着フィルム6は左側の駆動ロー
ラ7と右側の従動ローラ8及び両ローラ7,8間の下方
に固定配設された低熱容量の線状ヒータ1との間に張設
されている。
【0024】上記従動ローラ8は定着フィルム6を外側
に張る方向にテンションを与えるテンションローラを兼
ねており、表面にシリコーンゴム等を被覆して摩擦係数
を高めた駆動ローラ7が時計方向に回転駆動されると、
定着フィルム6は時計方向に所定の周速度でシワや蛇行
及び速度遅れなく回転駆動される。
【0025】又、9は加圧手段としての加圧ローラであ
り、該加圧ローラ9はシリコーンゴム等の離型性の高い
ゴム弾性層を有し、その長手方向長さは350mm、直
径は25mmに設定されている。この加圧ローラ9は、
定着フィルム6の下方側部分をヒータ1との間に挟んだ
状態で、バネ等の付勢手段によりヒータ1の下面に対し
て例えば5〜10kgfの当接力をもって対向圧接され
ており、記録材Pの搬送方向に順方向の反時計方向に回
転する。
【0026】13は加圧ローラ9に圧接するように配設
されたクリーニングローラであり、該クリーニングロー
ラ13はアルミニウム製の棒で構成されており、バネ等
の付勢手段によって例えば200〜2000g/cmの
当接力をもって加圧ローラ9に対向圧接されている。
【0027】ところで、回転駆動されるエンドレスベル
ト状の定着フィルム6は繰り返してトナー像の加熱定着
に供されるため、これには耐熱性・離型性・耐久性に優
れた一般的には100μm以下、好ましくは40μm以
下の薄肉の耐熱性フィルムが使用される。一例として、
厚さ20μmのポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリ
エーテルサルホン、ポリエーテル、エーテルケトン等の
高耐熱樹脂やニッケル、SUS等の金属の薄肉エンドレ
スベルトの外周面にPTFE(四フッ化エチレン樹
脂)、PFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合体樹脂)等の低表面エネルギー
の樹脂又はこれらの樹脂にカーボンブラック等の導電材
を添加した離型コート層を10μm厚に形成した総厚3
0μmのエンドレスベルトが使用される。
【0028】又、低熱容量のヒータ1は、例えば厚さ
1.0mm、幅10mm、長手方向長さ340mmのア
ルミナ基板2に銀パラジウムや酸化ルテニウム等の抵抗
材料を厚さ10μm、幅1.0mmに塗工して発熱層3
を形成し、更にその上に厚さ10μmの定着フィルム6
との摺動を考慮したガラス等の保護層4を形成して構成
され、ヒータ支持体11に取り付けて固定支持される。
【0029】上記ヒータ支持体11は、ヒータ1を定着
装置60及び画像形成装置に対して断熱支持する断熱性
・耐熱性・剛性に優れた材料、例えばPPS(ポリフェ
ニレンサルファイド)、PEEK(ポリエーテルエーテ
ルケトン)、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これら
の樹脂とセラミックス、金属等との複合材料等で構成さ
れている。
【0030】又、ヒータ1の発熱層3には長手方向両端
から通電されるが、通電は交流100Vでなされ、アル
ミナ基板2の裏面に熱伝導性シリコーンゴム接着剤等で
接着又は圧接或は一体的に形成されたNTCサーミスタ
等のサーミスタ5の検知温度に応じて不図示のMPUに
よって通電制御される。
【0031】而して、本実施の形態においては、加圧ロ
ーラ9の下方には該加圧ローラ9をヒータ1に対して加
圧及び加圧解除するための加圧解除手段14が設けられ
ており、該加圧解除手段14から上方へ延出するロッド
14aは図示のように加圧ローラ9の軸9aに連結され
ている。尚、図1に示すように加圧ローラ9が加圧状態
にあるときにおいて、加圧解除手段14を駆動してロッ
ド14aを下動せしめると、加圧ローラ9が定着フィル
ム6及びヒータ1から離脱してその加圧状態が解除され
る。
【0032】次に、本定着装置60の作用を説明する。
【0033】前述の画像形成動作によって未定着のトナ
ー像Tを上面に転写された記録材Pは、ガイド10に案
内され、定着フィルム6を介して形成されるヒータ1と
加圧ローラ9の定着ニップ部Nに進入し、未定着トナー
像Tが定着フィルム6の下面に密着して面ズレ、シワ及
び寄りを生ずることなく、定着フィルム6と一緒の重な
り状態で前記定着ニップ部Nを挟圧力を受けつつ通過す
る。そして、この定着ニップ部Nを通過する過程で、該
記録材Pのトナー像Tを担持する面は定着フィルム6面
に押圧定着状態で発熱層3の熱を定着フィルム6を介し
て受け、トナー像Tが高温溶融して記録材P面に軟化融
着してトナー像Taとなる。
【0034】ところで、本実施の形態においては、記録
材Pと定着フィルム6との分離は記録材Pが定着ニップ
部Nを通過して出た時点で行われる。この分離時点にお
いて、溶融トナーTaの温度は未だトナーのガラス転移
点より高温の状態にある。この分離点でガラス転移点よ
り高温の状態にあるトナーTaは適度なゴム特性を有す
るため、分離時のトナー像Taの面は定着フィルム6の
表面に倣うことなく適度な凹凸表面性を有したものとな
り、この表面性が保たれて冷却固化するに至るために定
着済のトナー像Tbには過度の画像光沢が発生せず、高
品位な定着トナー像Tbが得られる。尚、定着フィルム
6から分離した記録材Pは排紙ガイド12に案内されて
排紙ローラ対15に至るが、その間にガラス点移転より
高温のトナーTaの温度が自然降温(自然冷却)してガ
ラス転移点以下の温度になって固化し、これによって定
着トナー像Tbが得られる。
【0035】又、本実施の形態においては、ヒータ1の
発熱層3及び基板2の熱容量が小さく、且つ、これらが
ヒータ支持体11によって断熱支持されているため、ヒ
ータ1の定着ニップ部Nにおける表面温度は短時間にト
ナーの融点に対して十分な高温に昇温する。このため、
ヒータ1を予め昇温させておく(所謂スタンバイ温調)
必要がなく、省エネルギーを実現することができるとと
もに、機内昇温も防ぐことができる。
【0036】更に、本実施の形態においては、加圧解除
手段14が設けられているため、定着ニップ部Nで記録
材Pが止まってしまったときは加圧解除手段14を駆動
して加圧ローラ9の加圧状態を解除することにより、未
だ定着装置60を通過していなかった未定着画像域のト
ナーが定着フィルム6を汚したり、定着ニップ部Nに挟
持された記録材Pを無理やり引き抜くことによって定着
フィルム6が破損するのを防ぐことができる。
【0037】而して、記録材Pを取り除いた後、画像形
成動作を再開する際には加圧ローラ9は下がっているた
め、この状態のままヒータ1に通電してしまうと該ヒー
タ1の温度が急激に上昇し過ぎてしまい、ヒータ1や定
着フィルム6にダメージを与えてしまう。その結果、定
着装置60の寿命が低下したり、最悪の場合にはヒータ
1や定着フィルム6が破損してしまう。
【0038】そこで、本実施の形態では、加圧解除機構
14が駆動されて加圧ローラ9が確実に圧接されるまで
待ってからヒータ1への通電を開始するようにしてお
り、これによって前記不具合を解消することができる。
【0039】即ち、本実施の形態においては、駆動ロー
ラ7の回転や加圧解除手段14の加圧と加圧解除の動作
及びヒータ1への通電を制御する不図示のマイクロコン
ピューターが備えられている。ここで、記録材Pを取り
除いた後、画像形成動作を再開する際の駆動ローラ7の
回転と加圧解除手段14の動作及びヒータ1への通電の
制御動作を図3に示すフローチャートに基づいて説明す
る。
【0040】定着ニップ部Nに停止した記録材Pが取り
除かれた後、画像形成動作が再開されると(STEP1)、
駆動ローラ7の回転が開始され(STEP2)、この駆動ロ
ーラ7の回転が開始されてから0.5秒後に加圧解除手
段14に加圧ローラ9の加圧を開始させる(STEP3)。
そして、加圧解除手段14が加圧ローラ9の加圧を開始
してから1.5秒間経過後にのみヒータ1への通電を開
始し(STEP4,5)、未定着トナー像を定着を行う(ST
EP6)。
【0041】而して、未定着トナー像の定着が終了する
と、ヒータ1への通電を停止し(STEP7)、その後、駆
動ローラ7の回転を停止させて(STEP8)動作を終了す
る(STEP9)。
【0042】以上のように、本実施の形態においては、
定着フィルム6と加圧ローラ9が加圧状態で回転してい
る状態でヒータ1に通電して該ヒータ1面を加熱するこ
とによって、未定着トナー像の定着に備えるようにして
いる。同時に定着フィルム6と加圧ローラ9は回転中の
殆どの時間で加熱された状態にあるため、定着フィルム
6の回転駆動は安定した状態で行われる。
【0043】尚、定着フィルム6の回転駆動系は、定着
フィルム6、加圧ローラ9、ヒータ1等がヒータ1の発
熱により加熱された状態(熱膨張した状態)で動作する
よう設計されている。
【0044】<実施の形態2>次に、本発明の実施の形
態2について説明する。
【0045】本実施の形態では、電源ONの直後や、記
録材が何らかの原因で装置内に止まってしまった後、そ
の復帰のために画像形成動作の前に記録材の搬送に関連
するものの全てを動作させて記録材を排出する、所謂
「前回転」を行う画像形成装置に設けられた定着装置に
ついて説明する。尚、本実施の形態に係る定着装置の構
成は前記実施の形態1に示したと同一であるため、以
下、図1に示したと同一要素には同一符号を付して説明
する。
【0046】前回転中、記録材Pの定着に供せられる定
着フィルム6と加圧ローラ9は本実施の形態では約4秒
間回転する。この前回転中にヒータ1に通電しないで、
定着装置60自体が冷えた状態で定着フィルム6を回転
駆動すると、その回転が不安定になってしまう。
【0047】しかしながら、記録材Pが詰まった後は定
着の加圧が解除されている場合が多く、前回転が始まっ
たと同時にヒータ1に通電すると、加圧するまでの間、
ヒータ1と加圧ローラ9が圧接していない状態でヒータ
1に通電する状況が起きてしまう。このような状況が起
きると、その間、ヒータ1は異常昇温してしまうため、
ヒータ1や定着フィルム6にダメージを与え兼ねない。
又、加圧ローラ9と定着フィルム6が圧接するときのシ
ョックで定着フィルム6が一瞬停止する場合がある。こ
のようなときにヒータ1を入れると定着フィルム6の一
部分だけにヒータ1が熱を加え続けるため、定着フィル
ム1にダメージを与える。
【0048】そこで、本実施の形態では、加圧を開始す
るまでの時間0.5秒と確実に加圧される時間1.5秒
と定着フィルム6が1回転するのに要する時間1秒の合
わせて3.0秒間待ってからヒータ1に通電するように
している。
【0049】ここで、本実施の形態に係る定着装置60
における前回転時の駆動ローラ7の回転と加圧解除手段
14の動作及びヒータ1への通電の制御動作を図4に示
すフローチャートに基づいて説明する。
【0050】画像形成動作が開始されると(STEP1)、
駆動ローラ7の回転が開始され(STEP2)、この駆動ロ
ーラ7の回転が開始されてから0.5秒後に加圧解除手
段14に加圧ローラ9の加圧を開始させる(STEP3)。
そして、加圧解除手段14が加圧ローラ9の加圧を開始
してから2.5秒間経過後にのみヒータ1への通電を開
始し(STEP4,5)、ヒータ1への通電が1秒間だけな
されるとヒータ1への通電を停止し(STEP6,7)、続
いて駆動ローラ7の回転を停止させて(STEP8)動作を
終了する(STEP9)。
【0051】即ち、マイクロコンピューターはヒータ1
に加圧ローラ9が加圧されて3.0秒経過後にのみヒー
タ1への通電を開始し、その後、ヒータ1に1秒間通電
した後、ヒータ1への通電を終了するとともに、駆動ロ
ーラ7を停止させる制御を行う。
【0052】従って、本実施の形態によれば、前回転中
にヒータ1に通電して定着フィルム6、ヒータ1及び加
圧ローラ9を加熱するようにしたため、定着フィルム6
の駆動が安定化するばかりか、定着フィルム6、ヒータ
1及び加圧ローラ9を予め暖めることによって、続いて
実行される未定着トナー像の定着をより良好に行うこと
ができる。
【0053】尚、加圧を開始する時間、加圧に要する時
間、定着フィルムが1回転するのに要する時間等は個々
の定着装置によって異なるため、これらの時間は本実施
の形態で示した数値に限定されたものではない。
【0054】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1
記載の発明によれば、加熱体の急激な昇温が防がれ、加
熱体、加圧部材及びフィルム部材がダメージを受けのを
防いでこれらの耐久性向上を図ることができるという効
果が得られる。
【0055】又、請求項2記載の発明によれば、加熱体
に通電しないで該加熱体が冷めた状態でフィルム部材を
駆動する時間を短縮することができるため、フィルム部
材の駆動を安定化させることができるという効果が得ら
れる。
【0056】更に、請求項3記載の発明によれば、加圧
部材を加圧したショック等でフィルム部材がスリップし
て停止した場合や加圧不良のために加圧部材が回転しな
いような場合には、加熱体への通電がなされないため、
加熱体の急激な昇温を防いで加熱体、加圧部材及びフィ
ルム部材の耐久性向上を図ることができるという効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る定着装置の構成を示す断面図であ
る。
【図2】本発明に係る定着装置を備える画像形成装置要
部の断面図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る定着装置における
駆動ローラの回転と加圧解除手段の動作及びヒータへの
通電の制御動作を示すフローチャートである。
【図4】本発明の実施の形態2に係る定着装置における
駆動ローラの前回転と加圧解除手段の動作及びヒータへ
の通電の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 ヒータ(加熱体) 6 定着フィルム(フィルム部材) 7 駆動ローラ(支持体) 8 従動ローラ(支持体) 9 加圧ローラ(加圧部材) 14 加圧解除手段 60 定着装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱体及び支持体の周りに所定の張力を
    もって張設されて支持体の回転によって有端又は無端移
    動するフィルム部材と、該フィルム部材を介して前記加
    熱体に圧接するよう配設された加圧部材と、該加圧部材
    を前記加熱体に対して加圧及び加圧解除する加圧解除手
    段を含んで構成される定着装置において、 前記支持体が回転を開始してから所定時間経過した後に
    前記加圧部材を前記加熱体に加圧せしめるとともに、少
    なくとも加圧部材が加熱体に加圧されていない状態では
    加熱体を加熱させないようにしたことを特徴とする定着
    装置。
  2. 【請求項2】 前記加圧部材が前記加熱体に加圧されて
    前記フィルム部材と加圧部材が回転を開始した後、所定
    時間だけ加熱体に通電してこれを加熱させることを特徴
    とする請求項1記載の定着装置。
  3. 【請求項3】 前記加熱体への通電は、前記加圧部材が
    加熱体に加圧されて前記フィルム部材と加圧部材が1回
    転以上回転した後になされることを特徴とする請求項2
    記載の定着装置。
JP29269895A 1995-11-10 1995-11-10 定着装置 Expired - Fee Related JP3323714B2 (ja)

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