(57)【要約】【課題】リフレクタ用のスペースを必要とせず、リフレクタを簡単に回動させ、温度調整を図る。【解決手段】石英ガラス製で形成させたバルブ１１内に挿入したタングステン製のフィラメント１２の両端に、金属箔１４１，１４２のそれぞれの一端を接続し、他端には外部導入線を介して電力が供給される。金属箔１４１，１４２の位置の封止部１３１，１３２でバルブ１１の封止を行い白熱ランプ１００を構成する。白熱ランプ１００の長手方向には所定の角度で反射膜１８を形成するとともに、封止部１３１，１３２の開放端側を絶縁性のベース部材１５１，１５２にそれぞれ収容する。ベース部材１５１，１５２の外周には白熱ランプ１００を回動させるためのギア１７１，１７２を形成する。これにより、白熱ランプ１００が発生する光の方向を制御することで、発生する温度を制御することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に封止部が形成されたガラスバルブ内に、該バルブの長手方向に局部的に発光部および非発光部を有するフィラメントおよび不活性ガスを封入し、前記封止部から前記フィラメントに接続した外部導入線が導出された白熱ランプと、
前記バルブの長手方向に形成した反射膜と、
前記外部導入線と電力供給用ケーブルが接続された状態で収容した絶縁性のベース部材と、
前記ベース部材の少なくとも一方の外周面に、前記白熱ランプの軸を中心に回動させるために形成された駆動ギアと、を具備したことを特徴とする管型ヒータ装置。
【請求項２】
前記反射膜は、前記白熱ランプの照射角度を長手方向の中央部に対して両端部を狭くしたことを特徴とする請求項１記載の管型ヒータ装置。
【請求項３】
上下に配置され少なくとも一方は加熱される第１および第２のローラと、
前記第１または第２のローラ内に配置された請求項１または２記載の管型ヒータ装置と、
予めトナーが転写された複写紙が前記第１および第２のローラとの間を移動させて前記トナーを定着させる手段とを具備したことを特徴とするトナー定着装置。
【請求項４】
上下に配置され少なくとも一方は加熱される第１および第２のローラと、
前記第１または第２のローラ内に配置された請求項１または２記載の管型ヒータ装置と、
予めトナーが転写された複写紙が前記第１および第２のローラとの間を移動させて前記トナーを定着させる手段とを具備し、
加熱される側の前記第１または第２のローラの特定位置からの温度センサーの温度情報に基づき、前記管型ヒータを回動させる回動手段を具備したことを特徴とするトナー定着装置。
【請求項５】
前記回動手段は、前記温度センサーの温度情報に基づき回動角度または回動速度を制御してなることを特徴とする請求項４記載のトナー定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機やプリンタのトナーを定着させるためのヒータとして用いられる管型ヒータ装置およびこれを用いたトナー定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
管型ランプを定着用のヒータとして用いた従来の管型ヒータは、定着性や応答性の向上を図るために、回転駆動される加熱ローラ内に加熱ローラの回転には無関係に支持された管型ランプおよびこの管型ランプと加熱ローラとの間にリフレクタが設けられている。さらにリフレクタは、定着させる被加熱体の違いや条件に基づき可動させるようにしている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００４−２６４７８５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、リフレクタを管型ランプと加熱ローラとの間に配置し、必要に応じてリフレクタを可動させていることから、リフレクタを配置するスペースに加え可動させるスペースが必要となり、加熱ローラの径が大きなものとなってしまう。また、管型ランプと加熱ローラとの距離が長くなってしまい、リフレクタによる定着性や応答性を向上させるには、管型ランプに電力を増やしてやる必要があり、電力効率の悪化を招いてしまう、という問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、リフレクタ用のスペースを必要としない管型ヒータ装置およびこの管型ヒータ装置を用いたトナー定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明の管型ヒータ装置は、両端に封止部が形成されたガラスバルブ内に、該バルブの長手方向に局部的に発光部および非発光部を有するフィラメントおよび不活性ガスを封入し、前記封止部から前記フィラメントに接続した外部導入線が導出された白熱ランプと、前記バルブの長手方向に形成した反射膜と、前記外部導入線と電力供給用ケーブルが接続された状態で収容した絶縁性のベース部材と、前記ベース部材の少なくとも一方の外周面に、前記白熱ランプの軸を中心に回動させるために形成された駆動ギアと、を具備したことを特徴とする。
【０００６】
この発明のトナー定着装置は、上下に配置され少なくとも一方は加熱される第１および第２のローラと、前記第１または第２のローラ内に配置された請求項１または２記載の管型ヒータ装置と、予めトナーが転写された複写紙が前記第１および第２のローラとの間を移動させて前記トナーを定着させる手段とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
また、この発明のトナー定着装置は、上下に配置され少なくとも一方は加熱される第１および第２のローラと、前記第１または第２のローラ内に配置された請求項１または２記載の管型ヒータ装置と、予めトナーが転写された複写紙が前記第１および第２のローラとの間を移動させて前記トナーを定着させる手段とを具備し、加熱される側の前記第１または第２のローラの特定位置からの温度センサーの温度情報に基づき、前記管型ヒータを回動させる回動手段を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、リフレクタ用のスペースを必要としないばかりか、リフレクタを簡単に回動させ、温度調整を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１〜図４は、この発明の管型ヒータ装置に関する一実施形態について説明するためのものであり、図１は一部を切欠して示した斜視図、図２は図１の正面図、図３は図２の側面図、図４は図３のＩａ−Ｉｂ線断面図である。
【００１１】
図１〜図３において、１００はヒータの役目を果たす直管型の白熱ランプである。白熱ランプ１００は、石英ガラスよりなるバルブ１１内にコイル状の長尺フィラメント１２が収容される。
【００１２】
フィラメント１２は、タングステン素線を巻回したコイル状の複数の発光部１２１、これら発光部１２１間に粗巻き状や直線状の非発光部１２２や両端にレグ部１２３，１２４を備え、複数のサポート部材１２５により支持される。これによりフィラメント１２は局所的に発光される。
【００１３】
バルブ１１の軸方向の両端は、減圧封止（シュリンクシール）による封止部１３１，１３２が形成される。封止部は、封止部は、相対する方向から金型で押し潰して成形された圧潰封止（ピンチシール）でも構わない。
【００１４】
封止部１３１，１３２には、モリブデン箔などの金属箔１４１，１４２がそれぞれ気密に封止される。金属箔１４１の一端側にはフィラメント１２の一端のレグ部１２３と接続され、他端側には白熱ランプ１００外に導出させた図示しない外部導入線の一端と接続し、ステアタイトなどのセラミックスからなる絶縁性のベース部材１５１内で電力供給用のケーブル１６１と接続される。
【００１５】
金属箔１４２の一端側にはフィラメント１２の他端のレグ部１２４と接続され、他端側には白熱ランプ１００外に導出させた図示しない外部導入線の一端と接続し、外部導入線の他端はステアタイトなどのセラミックスからなる直方体形状の絶縁性のベース部材１５２内で電力供給用のケーブル１６２と接続される。ベース部材１５１，１５２の外周のそれぞれには、白熱ランプ１００を所定の角度で回動させるためのギア１７１，１７２が形成されている。
【００１６】
バルブ１１の外表面の長手方向の図中上側には、図３の切断面線Ｉａ−Ｉｂから見た状態を示す図４のように、白熱ランプ１００の発光部１２１から発せられた光を図中下側に照射させるための熱膨張率の小さい例えばアルミナ、シリカ等を主材とする反射膜１８が形成されている。
【００１７】
反射膜１８は、ギア１７１，１７２を介して白熱ランプ１００を回動させることによって、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、照射方向を白熱ランプ１００の軸の回転方向に変更させることができる。
【００１８】
バルブ１１，１２内には、それぞれ微量のハロゲン物質たとえば臭素Ｂｒと塩素Ｃｌとの混合物とともに、アルゴンＡｒや窒素Ｎ２などの不活性ガスが、常温２５℃で約０．９×１０５Ｐａ（パスカル）の圧力封入してある。
【００１９】
このように構成された白熱ランプ１００のケーブル１６１，１６２に電力を供給されると、図６に示すように、発光部１２１から発せられた実線で示す直接光はバルブ１１を介して直接外部へ照射され、反射膜１８により反射された波線で示す反射光もバルブ１１の外部に照射される。
【００２０】
図６（ａ）は、白熱ランプ１００の照射角（範囲）ａを、図６（ｂ）は、白熱ランプ１００を回動させた場合の照射角（範囲）ｂを、図６（ｃ）は、白熱ランプ１００の軸中心に反時計方向に回動させた場合の最大の回動角とそのときの照射角ｃを、図６（ｄ）は白熱ランプ１００の軸中心に反時計方向に回動させた場合の最大の回動角とそのときの照射角ｄを、それぞれ示している。
【００２１】
白熱ランプ１００は、反時計方向には照射角ｃまで、時計方向には照射角ｄの位置まで回動させることで、必要に応じて最大の照射角ｂの範囲を照射させることが可能となる。これにより、被加熱体に対する白熱ランプ１００の長手方向の温度分布の調整が可能となる。
【００２２】
この実施形態では、バルブ１１の外表面上に直接、リフレクタの役目を果たす反射膜１８を形成したことにより、リフレクタのスペースを必要としないことから、反射膜１８を回動させたとしても被加熱体に対する距離を長くする必要がなく加熱効率の低下させることがない。
【００２３】
図７〜図９は、この発明の管型ヒータ装置に関する他の実施形態について説明するためのものであり、図７は正面図、図８は図７のIIａ−IIｂ線断面図、図９は図７のIIIａ−IIIｂ線断面図である。なお、上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００２４】
この実施形態は、例えばハガキサイズに相当する領域ｔ１の範囲では反射膜１８１を、図８に示すように照射角が広くなるようにし、領域ｔ１の両端の領域ｔ２とｔ３の範囲では反射膜１８１を、図９に示すように照射角を狭くなるようにしている。領域ｔ２とｔ３は、領域ｔ１とを合わせて例えばＡ４サイズの用紙を加熱できる幅に相当する領域ｔ４となる。
【００２５】
フィラメント１２の光が同条件である場合の反射膜１８１は広い照射範囲であることから、狭い照射範囲の反射膜１８１に比べて加熱温度がやや低い。このため、周辺の構成物に熱が奪われやすい白熱ランプ１００の長手方向両端側の温度の中央部に対して高く設定することができる。
【００２６】
このように構成された白熱ランプ１００は、必要に応じて白熱ランプ１００の軸方向に所定角回動させることが可能となる。これにより、白熱ランプ１００による被加熱体に対する加熱制御を実現することができるばかりか、長手方向両端の温度低下に対する対応も実現することができる。
【００２７】
この発明の管型ヒータ装置は、上記した実施形態に限定されるものではなく、ベース部材１５１，１５２の外周には、白熱ランプ１００を所定の角度で回動させるためのギア１７１，１７２をそれぞれに形成したが、何れか一方に形成し、ギアのある側を可動させる構成であっても構わない。この場合でも両ベース部材にギア付きのものを使用しても何ら問題なく、むしろ左右の区別を必要しないばかりか、異なる部品を用意する必要もなくなる。
【００２８】
図１０、図１１は、図１〜図４で説明した白熱ランプを用いたこの発明の加熱装置の一実施形態について説明するための、図１０は概略的な構成図、図１１は図１０の切断面線IVａ−IVｂから見た断面図である。
【００２９】
図１０、図１１において、３００は加熱装置である。３０１はアルミニウムや鉄等の金属からなる円筒状の加熱ローラであり、加熱ローラ３０１の外周面には耐熱性の樹脂による被覆材３０２が被覆されている。加熱ローラ３０１の内部には、発熱源である白熱ランプ１００がベース部材１５１，１５２を介して、シャーシ等の支持された図示しない支持部材を用いてそれぞれ支持される。
【００３０】
白熱ランプ１００を加熱ローラ３０１に収容させる場合は、作業性の効率を考えベース部材１５１，１５２を予め取り付けた状態でベース部材１５１，１５２の何れか一方から挿入される。
【００３１】
３０３は、加熱ローラ３０１と圧接して下方に対向配置されたアルミニウムや鉄等の金属からなる円筒状の加圧ローラである。加圧ローラ３０３の外周面には、例えばシリコンゴムによる弾性体層３０４が被覆されている。この弾性体層３０４の表面には、通過する紙が定着後に加圧ローラ３０３から離れやすくなるように、表面を平滑にする樹脂コーティングを形成してもよい。
【００３２】
加圧ローラ３０３は、軸３０５を支持手段３０６を用いて回転自在に支持されている。また、加熱ローラ３０１の両端には回転ギア３０７が取り付けられ、これら回転ギア３０７とモータの回転軸に取り付けた回転ギアを噛み合わせて、図示しないモータを回転させることで、加熱ローラ３０１と加圧ローラ３０３を図１１の矢印Ａ，Ｂ方向にそれぞれ回転させることができる。
【００３３】
加熱ローラ３０１の白熱ランプ１００がケーブル１６１と１６２を介して通電されると、加熱ローラ３０１が発熱してヒートアップ（昇温）する。そこで、図１１の矢印Ａ，Ｂ方向に加熱ローラ３０１と加圧ローラ３０３を回転させ、図示しない転写ドラムなどからトナーＴが所定分布状態に転写された複写紙Ｐが、ヒートアップされた加熱ローラ３０１と加圧ローラ３０３間に送り込ませることで、複写紙Ｐおよび前の工程で塗布されたトナーＴ１が上下から加熱され、加熱されたトナーＴ２が溶融後複写紙Ｐ上に定着し、所定の文字や図柄などとして描かれる。
【００３４】
加熱ローラ３０１上に非接触状態で配置されたＳ１，Ｓ２は、温度センサーである。温度センサーＳ１，Ｓ２は、加熱ローラ３０１の長手方向の中間部と両端部にそれぞれ配置される。温度センサーＳ１，Ｓ２の出力は、例えばマイコンで構成される制御部１０１に供給される。制御部１０１の出力は、モータＭに供給し、モータＭの回転軸に取り付けられたギア１０２をベース部材１５２のギア１７２に噛み合わせている。モータＭを所定の範囲内で正転、逆転に制御することにより白熱ランプ１００の軸を回動させることが可能となる。
【００３５】
モータＭ、ベース部材１５２のギア１７２それにギア１０２は、白熱ランプ１００を回動させるための回動手段を構成している。
【００３６】
例えば、センサーＳ１またはＳ２の少なくともいずれか一方が所定値以上の温度を感知した場合は、この情報を制御部１０１に供給する。制御部１０１が白熱ランプ１００を回動させる必要があると予め設定された温度値以上にあると判断した場合は、モータＭを正転／逆転させて白熱ランプ１００を回動させることで、白熱ランプ１００がニップ部Ｎの温度の最適化を図ることが可能となる。
【００３７】
この実施形態では、加熱ローラの温度情報に基づき、白熱ランプに形成された反射膜の角度を調整することにより、ニップ部の温度の調整が可能となり、被加熱体への定着性の向上を図ることが可能となる。
【００３８】
なお、上記の説明では、温度センサーは加熱ローラ３０１の両端にそれぞれ設けたが、中央部にも設置し、この部分の温度状態により白熱ランプ１００を回動させることも考えられる。さらに、制御部１０１は、温度センサーからの温度情報に基づき、白熱ランプ１００を回動させる角度や速度を制御することも考えられる。
【００３９】
この場合、モータＭには、制御部１０１からの制御情報に基づき、白熱ランプ１００を回動させる角度、それに回動させる速度を、センサーＳ１，Ｓ２の温度情報と制御部１０１の記憶部に予め記憶されたプログラムデータとの比較結果に基づき制御することが可能である。
【００４０】
上記した加熱装置では、加圧ローラ３０３も加熱ローラ３０１と同様の加熱ローラの構成にしても構わない。また、白熱ランプの数は、１本の例で説明したが、２本以上であっても構わない。この場合、ベース部材は共通のものを用い、その外周にギアを形成すればよい。
【００４１】
なお、加熱装置の用途としては、複写機等の画像形成装置の定着用に用いたが、これに限らず、家庭用の電気製品、業務用や実験用の精密機器や化学反応用の機器等に装着して加熱や保温の熱源としても使用し同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の管型ヒータ装置の一実施形態について説明するための一部を切欠して示した斜視図。
【図２】図１の正面図。
【図３】図２の側面図。
【図４】図３のＩａ−Ｉｂ線断面図。
【図５】白熱ランプの回動について説明するための説明図。
【図６】白熱ランプの回動範囲と角度について説明するための説明図。
【図７】この発明の管型ヒータ装置に関する他の実施形態について説明するための正面図。
【図８】図７のIIａ−IIｂ線断面図。
【図９】図７のIIIａ−IIIｂ線断面図。
【図１０】この発明の加熱装置に関する一実施形態について説明するための概略的な構成図。
【図１１】図１０の切断面線IVａ−IVｂから見た断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１００  白熱ランプ
１１  バルブ
１２  フィラメント
１２１  発光部
１２２  非発光部
１２３，１２４  レグ部
１２５  サポート部材
１３１，１３２  封止部
１４１，１４２  金属箔
１５１，１５２  ベース部材
１６１，１６２  ケーブル
１７１，１７２，１０２  ギア
１８，１８１，１８２  反射膜
１０１  制御部
３００  加熱装置
３０１  加熱ローラ
３０３  加圧ローラ
Ｍ  モータ
Ｓ１，Ｓ２  温度センサー
【図１】
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【図２】
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【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】
2010107720.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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