(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不導体材料からなり，円筒状で，その内側には抵抗発熱体からなるリードが通る貫通孔が設けられている一対の連結キャップと，
前記連結キャップの一端に接続される導電性キャップと，
前記連結キャップの他端に接続されるスリップリングとで構成され，
外部電源と定着ローラ内の抵抗発熱体とを電気的に接続すると共に，
前記連結キャップは，両側に各々穴が形成されており，その一端には発熱体の導電性キャップが挿入連結され，その他側には前記スリップリングが挿入連結され，かつ，
前記穴は，前記貫通孔によって相互接続され，かつ，
前記穴の内面には，前記導電性キャップ及び前記スリップリングを固定するための固定手段が設けられている，
ことを特徴とするレーザープリンタ用定着ローラの電力供給構造。
【請求項２】
前記固定手段は，前記穴の内面には円周状に凸部が設けられ，これに対応して前記導電性キャップ及びスリップリングには各々凹部が設けられ，前記凹部及び前記凸部が結合されることを特徴とする請求項１に記載のレーザープリンタ用定着ローラの電力供給構造。
【請求項３】
前記固定手段は，前記連結キャップの両端には前記定着ローラの回転軸に平行に複数個の固定溝が設けられており，前記導電性キャップ及びスリップリングには突起爪が設けられていて，前記突起爪が前記固定溝に結合されることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザープリンタ用定着ローラの電力供給構造。
【請求項４】
前記スリップリングは，その内側に前記抵抗発熱体からなるリードを保護するための保護層が設けられていることを特徴とする請求項１，２または３項のうちのいずれか１項に記載のレーザープリンタ用定着ローラの電力供給構造。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれか１項の電力供給構造が接続されていることを特徴とするレーザープリンタ用定着ロール。
【請求項６】
請求項５の定着ロールを有することを特徴とするレーザープリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，耐久性及び安全性に優れたレーザープリンタ用定着ローラの電力供給構造，定着ロール，及びレーザープリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機，コンピュータ用プリンタ，ネットワーク用プリンタ，普通紙ファクシミリ等に利用されるレーザービーム方式を用いたレーザープリンタは，次のように機能する。即ち，帯電ローラは，回転しながら隣接して逆回転する感光ドラムの外周面上の感光体を均一に帯電させる。感光体は，レーザースキャニングユニット（ＬＳＵ；Ｌａｓｅｒ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）から走査的に照射されるレーザービームによって所定のパターンに露光され，感光体の表面に所望の静電潜像が形成される。現像器は，感光体にトナーを供給し，帯電した部分にトナーが付着することで，感光体に形成された静電潜像を可視像である粉末状のトナー画像に現像する。
【０００３】
そして，感光ドラムに所定の圧力で接触する転写ローラと，トナー画像が形成された感光ドラムとに所定の転写電圧が印加される。この状態で，感光ドラムと転写ローラとの間に用紙を通過させれば，トナー画像が用紙に転写される。定着ローラを含む定着部は，トナー画像が転写された用紙を加熱し，粉末状のトナー画像を瞬間的に溶融して用紙に融着させる。この加熱は，定着部にある熱源からの輻射熱によって定着ローラの表面が所定温度に加熱されて行われる。定着部の熱源は，電力供給構造により外部電源から電力を供給される。
【０００４】
図１は，従来のレーザープリンタの，表面直接加熱式の定着部を示す部分断面図である。図１に示すように，定着部１００は，ローラ１０１と，ローラ１０１上に設けられる絶縁層１０２と，絶縁層１０２上に設けられて熱を生じる発熱層１０３と，抵抗発熱層１０３上に設けられる保護層１０４と，電力供給部１０６とを備える。
【０００５】
電力供給部１０６は，抵抗発熱層１０３上に導電性接着剤１０５を塗布し，その上に円筒状のスリップリング（図示せず）を嵌めて構成される。スリップリングは，外部電源から供給される電流を抵抗発熱層１０３に伝達するもので，ローラ１０１が回転すれば一体に回転する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように，従来のレーザープリンタにおいて表面直接加熱式で用いられる電力供給部１０６は，ローラ１０１の表面に抵抗発熱層１０３を直接設け，その上に導電性接着剤１０５でスリップリングを固定させて電力を供給する。
【０００７】
従って，電力供給部１０６には電気的な応力や，機械的な残留熱応力や，使用環境による熱的な衝撃など，多くの応力を，反復的かつ継続的に受けるという問題があった。
【０００８】
また，定着ロールは，常温から定着温度まで短時間に温度を上げなければならないため，電力供給部１０６は起動時及び使用中にも反復して多くの衝撃を受け，その結果，耐久性や安全性が極めて弱いという問題があった。
【０００９】
また，導電性接着剤を用いるため，電流が抵抗発熱層ではない他の構成部品に漏れることがあり，その結果，使用者が感電の危険に晒されるという問題もあった。
【００１０】
特に，ヒートパイプを用いる定着ローラ装置においては電力供給部が重要な役目を果たすため，従来の直接加熱式定着ローラに用いられるものに比べ，より安全性を確保する必要があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，耐久性と安全性を向上させたレーザープリンタ用定着ローラの電力供給構造，定着ロール，及びレーザープリンタを提供することを目的とする。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記課題を解決するための本発明のレーザープリンタ用定着ローラの電力供給構造は，不導体材料からなり，円筒状で，その内側には抵抗発熱体からなるリードが通る貫通孔が設けられている一対の連結キャップと，前記連結キャップの一端に接続される導電性キャップと，前記連結キャップの他端に接続されるスリップリングとで構成され，外部電源と定着ローラ内の抵抗発熱体とを電気的に接続すると共に，前記連結キャップは，両側に各々穴が形成されており，その一端には発熱体の導電性キャップが挿入連結され，その他側には前記スリップリングが挿入連結され，かつ，前記穴は，前記貫通孔によって相互接続され，かつ，前記穴の内面には，前記導電性キャップ及び前記スリップリングを固定するための固定手段が設けられている，ことを特徴としている。
【００１７】
上記構成で更に，連結キャップは，両側に各々穴が形成されており，その一端には発熱体の導電性キャップが挿入連結され，その他側には前記スリップリングが挿入連結されるようにしてもよい。
【００１８】
また，穴は，貫通孔によって相互接続されるようにしてもよく，穴の内面には，導電性キャップ及びスリップリングを固定するための固定手段が設けられていることが望ましい。
【００１９】
固定手段は，穴の内面に円周状に凸部を設け，これに対応して導電性キャップ及びスリップリングに各々凹部が設け，凹部及び凸部を結合するようにしてもよい。また，固定手段は，連結キャップの両端に定着ローラの回転軸に平行に複数個の固定溝を設け，導電性キャップ及びスリップリングに突起爪を設け，突起爪が固定溝に結合するようにしてもよい。
【００２０】
上記構成で更に，スリップリングは，その内側に抵抗発熱体のリードを保護するための保護層を設けてもよい。
【００２１】
また，上記課題を解決するための本発明のレーザープリンタ用定着ローラは，上記いずれかの構成の電力供給構造が接続されていることを特徴とする。
【００２２】
また，上記課題を解決するための本発明のレーザープリンタは，上記定着ロールを有することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に，本発明のいくつかの実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については重複説明を省略する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図２〜図５により，本発明の定着ローラの電力供給構造の第１の実施の形態を説明する。図２は，第１の実施の形態による電力供給構造における定着部の回転軸に垂直な断面図であり，図３は定着ローラ部の回転軸を含む断面図であり，図４は図３のＡで示した部分の拡大図であり，図５はスリップリング２４１を示す斜視図である。
【００２５】
図２に示すように，定着装置２００は，トナー画像２３１が形成された用紙２３０が繰り出される方向，すなわち図２において時計方向に回転する定着ローラ部２１０と，用紙２３０を挟んで対向するように設けられ，定着ローラ部２１０に用紙２３０を介して接触しつつ反時計方向に回転する加圧ローラ２２０とを備えている。
【００２６】
円筒状の定着ローラ部２１０は，表面にフィルムコーティングなどによる保護層２１１が形成され，両端が導電性キャップ２１３で密閉されている定着ローラ２１２と，定着ローラ２１２の内部に設けられた抵抗発熱体２１４と，抵抗発熱体２１４に外部電源から電力を供給する一対の定着ローラ電力供給部２４０と，定着ローラ２１２の両端部のフレーム（図示せず）に設けられた電動装置に接続されて定着ローラ部２１０を回転させる動力伝達用キャップ（図示せず） とを備えている。
【００２７】
定着ローラ電力供給部２４０は，定着ローラ２１２の両端に設けられたキャップ２４３と，キャップ２４３を覆うように設けられ，外部電源からの電力を抵抗発熱体２１４に伝達するスリップリング２４１とを備えている。
【００２８】
円筒状のキャップ２４３は，不導体材料で形成され，定着ローラ２１２を覆うように設けられている。定着ローラ２１２とキャップ２４３とは，間に接着剤２４５を介して固定されている。キャップ２４３の一部に孔２４４が形成され，定着ローラ２１２から引き出される抵抗発熱体２１４を支持している。キャップ２４３の孔２４４は，スリット状に形成してもよい。
【００２９】
スリップリング２４１は，外部電源に接触連結されて抵抗発熱体２１４に電力を供給するものであって，円筒状であり，キャップ２４３を覆うように設けられている。スリップリング２４１とキャップ２４３は，接着剤２４５によって固定することが望ましい。
【００３０】
スリップリング２４１にはその内面の一端に，中心方向に連結部２４２が形成されている。連結部２４２は，抵抗発熱体２１４と連結される部分であって，抵抗発熱体２１４が挿入されて連結可能になるため，その直径が抵抗発熱体２１４の直径よりも大きく形成することが望ましい。もちろん，スリップリング２４１と抵抗発熱体２１４との連結には，各種の変形例が可能である。
【００３１】
また，定着ローラ２１２の上部には，保護層２１１に接触されて定着ローラ２１２及び保護層２１１の表面温度を検知するサーミスター２５０と，定着ローラ２１２及び保護層２１１の表面温度が急激に上がる場合に電力を遮断して過熱を防止するサーモスタット２６０とが設けられている。
【００３２】
上記のような構成の第１の実施の形態の電力供給構造は，以下のように動作する。
【００３３】
定着ローラ部２１０は，別設される動力伝達用キャップ及びフレームに設けられる電動機構（いずれも図示せず）に連結されて回転する。用紙２３０に転写された粉末状のトナー２３１を用紙２３０に融着するために，定着ローラ２１２が所定温度になるように抵抗発熱体２１４に電力が供給される。
【００３４】
定着ローラの電力供給部２４０は，フレームに設けられる別途の電極（図示せず）に常に接触しており，定着ローラ部２１０と共に回転しつつ電極から電力が供給される。電極から供給された電力はスリップリング２４１に伝達され，連結部２４１を通じて抵抗発熱体２１４に伝達される。抵抗発熱体２１４の熱は定着ローラ２１２に伝わりその表面温度が上がり，その結果，トナー２３１の融着に必要な目標温度に達する。
【００３５】
正常なトナー画像の定着温度が１６０〜１９０℃である場合，本実施の形態による定着ローラ部２１０は，数秒以内に目標温度に達する。目標温度に達した後，サーミスター２５０が定着ローラ２１２の表面温度を検知して表面温度をトナー融着に適した所定温度範囲に維持する。もし，サーミスター２５０による表面温度の調節が失敗して表面温度が急に上がれば，サーモスタット２６０がそれを検知して電源を切り，表面温度の急上昇を防止する。このように，電力供給動作は目標温度によって可変的である。電力の供給の制御方法は特に限定されず，周期的なオン／オフタイム制御，デュティ比制御，ＰＩＤ制御などが可能である。
【００３６】
第１の実施の形態によれば，キャップ２４３は不導体材料で形成しているので，抵抗発熱体２１４に電流が流れてもキャップ２４３を通じて定着ローラ部２１０の他の構成部品に電流が漏れることなく，安全性と耐久性が確保できる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
次に，図６〜図８により，本発明の定着ローラの電力供給構造の第２の実施の形態を説明する。図６は，第２の実施の形態による電力供給構造における定着ローラ部の回転軸を含む断面図であり，図７は図６の連結キャップ３４０の部分分解斜視図であり，図８は図６のスリップリング３５０の部分分解斜視図である。
【００３８】
円筒状の定着ローラ部３１０は，表面にフィルムコーティングなどによる保護層３１１が形成され，両端が導電性キャップ３１３で密閉されている定着ローラ３１２と，定着ローラ３１２の内部に設けられた抵抗発熱体３１４と，抵抗発熱体３１４に外部電源から電流を供給する定着ローラ電力供給部３６０と，定着ローラ３１２の両端部のフレーム（図示せず）に設けられた電動装置に連結されて定着ローラ装置３１０を回転させる動力伝達用キャップ（図示せず）とを備えている。抵抗発熱体３１４の両リード３１４ａは，導電性キャップ３１３を通じて外部に引き出されている。
【００３９】
定着ローラ電力供給部３６０は，一対の連結キャップ３４０と，一対のスリップリング３５０とを備えている。
【００４０】
連結キャップ３４０は不導体材料から形成され，その両側に導電性キャップ３１３とスリップリング３５０とが挿入される穴３４１が設けられている。穴３４１には貫通孔３４５が形成されている。貫通孔３４５を通じて抵抗発熱体３１４のリード３１４ａが挿設されるようになっている。
【００４１】
また，穴３４１の内面には，スリップリング３５０と導電性キャップ３１３とが穴３４１に挿入されて固定可能な固定手段を有している。
【００４２】
前記固定手段は，穴３４１の内面にその外周に沿って形成される凸部３４３と，これに対応してスリップリング３５０と導電性キャップ３１３の外周に沿って形成される凹部３５１とからなっている。従って，スリップリング３５０と導電性キャップ３１３が穴３４１に挿入すれば，凹部３５１が凸部３４３と噛み合って連結され，スリップリング３５０と導電性キャップ３１３が穴３４１に固定される。もちろん，凸部３４３をスリップリング３５０と導電性キャップ３１３に形成し，凹部３５１を穴３４１に形成してもよい。
【００４３】
円筒状のスリップリング３５０は，導電性材料で形成されている。スリップリング３５０の内面には，抵抗発熱体３１４のリード３１４ａが挿入できる孔３５３が形成されており，孔３５３の内面には，リード３１４ａを保護するための保護層３５５が設けられている。
【００４４】
スリップリング３５０に抵抗発熱体３１４のリード３１４ａを連結する方法は様々であるが，一般には，リード３１４ａをスリップリング３５０の孔３５３に挿入した後，外部から圧力を与えて孔３５３及びリード３１４ａを互いに接触させる方法が望ましい。
【００４５】
抵抗発熱体３１４はその直径が小さいため，回転中の衝撃やその他の外部から作用する応力によって破損されるおそれがあったが，第２の実施の形態によれば，これを保護層３５５によって保護したため，耐久性が確保できる。また，従来のように導電性接着剤を使用しないので，安全性も確保できる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
次に，図９〜図１１により，本発明の定着ローラの電力供給構造の第３の実施の形態を説明する。図９は，第３の実施の形態による電力供給構造における定着ローラ部の回転軸を含む断面図であり，図１０は図９の連結キャップ４４０の部分分解斜視図であり，図１１は図９のスリップリング４５０の部分分解斜視図である。
【００４７】
定着ローラ電力供給部４６０は，一対の連結キャップ４４０と，一対のスリップリング４５０とを備えている。
【００４８】
連結キャップ４４０は不導体材料で形成され，その両側に導電性キャップ４１３とスリップリング４５０とが連結され，固定できるように，固定手段である複数個の突出部４４３が設けられている。また，連結キャップ４４０は，抵抗発熱体４１４のリード４１４ａが挿設可能に，貫通孔４４５が形成されている。
【００４９】
突出部４４３に対応して，スリップリング４５０及び導電性キャップ４１３には固定孔４５１が形成されている。従って，スリップリング４５０と導電性キャップ３１３とが連結キャップ４４０に連結すれば，突出部４４３はこれに対応する固定孔４５１に挿入され，スリップリング４５０と導電性キャップ４１３は連結キャップ４４０に固定される。
【００５０】
スリップリング４５０には孔４５３が形成され，孔４５３には，抵抗発熱体４１４のリード４１４ａが挿入されるとき，これを保護するための保護層４５５が設けられている。
【００５１】
固定孔４５１を連結キャップ４４０に形成し，突出部４４３はスリップリング４５０と導電性キャップ３１３に形成してもよい。また，連結キャップ４４０の一端に固定孔４５１を形成し，他側に突出部４４３を形成し，これに対応してスリップリング４５０と導電性キャップ４１３に突起部４４３または固定孔４５１を形成してもよい。
【００５２】
第３の実施の形態によれば，第２の実施の形態と同様，耐久性及び安全性が確保できる。
【００５３】
（第４の実施の形態）
次に，図１２と図１３により，本発明の定着ローラの電力供給構造の第４の実施の形態を説明する。図１２は，第４の実施の形態による電力供給構造における連結キャップ５４０を示す斜視図であり，図１３は，同じくスリップリング５５０を示す解斜視図である。ここで，第３の実施の形態を示した図９と同一の参照符号は，同一の機能をする同一の部材である。
【００５４】
一対の連結キャップ５４０は円筒状であり，その中心には抵抗発熱体４１４のリード４１４ａが貫通可能に貫通孔５４５が形成されている。
【００５５】
そして，連結キャップ５４０の両端には，スリップリング５５０と導電性キャップ４１３が連結される方向に対して平行に，各々スリップリング５５０と導電性キャップ４１３に向かって複数個の矩形の突起爪５４３が形成されている。
【００５６】
また，突起爪５４３に対応して，スリップリング５５０と導電性キャップ４１３には複数個の固定溝５５１が形成されている。従って，スリップリング５５０と導電性キャップ４１３とが連結キャップ５４０に連結されるとき，突起爪５４３が固定溝５５１に挿入されることにより，スリップリング５５０と導電性キャップ４１３が連結キャップ５４０に固定される。
【００５７】
スリップリング５５０には孔５５３が形成されており，孔５５３には抵抗発熱体４１４のリード４１４ａが挿入されるとき，これを保護するための保護層５５５が設けられている。
【００５８】
固定溝５５１を連結キャップ５４０に形成し，突出爪５４３をスリップリング５５０と導電性キャップ４１３に形成してもよい。また，連結キャップ５４０の一端に突起爪５４３を形成し，他側に固定溝５５１を形成し，これに対応してスリップリング５５０と導電性キャップ４１３に固定溝５５１または突起爪５４３を形成してもよい。
【００５９】
第４の実施の形態によれば，第２の実施の形態と同様，耐久性及び安全性が確保できる。
【００６０】
以上，添付図面を参照しながら本発明のレーザープリンタ用定着ローラの電力供給構造の好適な実施の形態について説明したが，本発明はこれらの実施の形態に限定されない。いわゆる当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６１】
【発明の効果】
前述したように，本発明によるレーザープリンタ用定着ローラの電力供給構造は，電気的な電流応力，機械的な残留熱応力及び使用環境による熱的な衝撃など，反復的に受ける継続的な応力に対する耐久性及び安全性を画期的に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のレーザープリンタの定着部の電力供給構造を示す部分断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の定着部の回転軸に垂直な断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の定着ローラ部の回転軸を含む断面図である。
【図４】図３のＡで示した部分の拡大図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のスリップリングを示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の定着ローラ部の回転軸を含む断面図である。
【図７】図６の連結キャップの部分分解斜視図である。
【図８】図６のスリップリングの部分分解斜視図である。
【図９】本発明の第３の定着ローラ部の回転軸を含む断面図である。
【図１０】図９の連結キャップの部分分解斜視図である。
【図１１】図９のスリップリングの部分分解斜視図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態による電力供給構造における連結キャップを示す斜視図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態による電力供給構造におけるスリップリングを示す解斜視図である。
【符号の説明】
１００  従来の定着部
１０１  ローラ
１０２  絶縁層
１０３  抵抗発熱層
１０４  保護層
１０５  導電性接着剤
１０６  電力供給部
２００  定着装置
２１０  定着ローラ部
２１１  保護層
２１２  定着ローラ
２１３  導電性キャップ
２１４  抵抗発熱体
２２０  加圧ローラ
２３０  用紙
２３１  トナー
２４０  定着ローラ電力供給部
２４１  スリップリング
２４２  連結部
２４３  キャップ
２４４  孔
２４５  接着剤
２５０  サーミスタ
２６０  サーモスタット
３１０  定着ローラ部
３１１  保護層
３１２  定着ローラ
３１３  導電性キャップ
３１４  抵抗発熱体
３１４ａ  抵抗発熱体のリード
３４０  連結キャップ
３４１  穴
３４３  凸部
３４５  貫通孔
３５０  スリップリング
３５１  凹部
３５３  孔
３５５  保護層
３６０  定着ローラ電力供給部
４１０  定着ローラ部
４１２  定着ローラ
４１３  導電性キャップ
４１４  抵抗発熱体
４１４ａ  抵抗発熱体のリード
４４０  連結キャップ
４４３  突出部
４４５  貫通孔
４５０  スリップリング
４５１  固定孔
４５３  孔
４５５  保護層
４６０  定着ローラ電力供給部
５４０  連結キャップ
５４３  突起爪
５４５  貫通孔
５５０  スリップリング
５５１  固定溝
５５３  孔
５５５  保護層
【図１】
0003990883.tif 000002
【図２】
0003990883.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003990883.tif 000011
【図１１】
0003990883.tif 000012
【図１２】
0003990883.tif 000013
【図１３】
0003990883.tif 000014