(57)【要約】【課題】加熱ローラによる加熱効率の低下を抑えことに寄与するハロゲンランプを実現する。【解決手段】管状の石英ガラス製のバルブ１２の長手方向の中間部で曲折部１３を設けてＵ字状に曲折させる。曲折部１３を境に、一方のバルブ１２内にタングステンを巻回して形成された複数の発光部１４と耐熱性で導電性の非発光部１５を電気的に直列接続されたフィラメントが収容してある。フィラメントの両端にはそれぞれ金属箔１８１，１８２が接続される。金属箔１８１，１８２の位置のバルブ１２には、ハロゲンや不活性ガスを封入した状態で減圧による封止部１７１，１７２を形成し、バルブ１２の内部を封止する。これにより、片持ちが可能なハロゲンランプ１１を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の中間部でＵ字状に曲折させた管状の耐熱性ガラス製のバルブと、
前記バルブの曲折された部分を境に少なくとも一方側の内部に配置されたタングステン製のフィラメントと、
前記フィラメントの両端にそれぞれの一端が接続された一対の金属箔と、
前記金属箔それぞれの他端に接続された電力供給用のアウターリードと、
前記金属箔の部分でそれぞれ前記バルブとともに封止された封止部と、を具備したことを特徴とするハロゲンランプ。
【請求項２】
前記封止部は共通の口金を用いたことを特徴とする請求項１のハロゲンランプ。
【請求項３】
前記フィラメントは、アンカーを用いて前記バルブの中央部に配置するが、該アンカーは前記バルブのＵ字状に形成された部分には必ず配置してなることを特徴とする請求項１または２記載のハロゲンランプ。
【請求項４】
管状の耐熱性ガラス製のバルブと、
前記バルブ内に発光部と非発光部が直列的に接続された第１のフィラメントと、
前記バルブ内に前記第１のフィラメントと発光領域が異なる発光部と非発光部が直列的に接続され、第１のフィラメントとは非接触状態で支持された第２のフィラメントと、
前記バルブ内に前記第１および第２のフィラメントとは非接触状態で支持され、非発光の第３のフィラメントと、
前記第１〜第３のフィラメントの一端が共通接続された金属箔および他端が個別に一端と接続された金属箔と、
前記第１〜第３のフィラメントに一端がそれぞれ接続された前記金属箔の他端にそれぞれ接続された電力供給用のアウターリードと、
共通の前記金属箔の部分と前記バルブを封止し、個別に接続された前記金属箔の部分と前記バルブを共通に封止した封止部と、を具備したことを特徴とするハロゲンランプ。
【請求項５】
前記封止部は、シュリンクシールまたはピンチシールによる封止としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハロゲンランプ。
【請求項６】
上下に配置され少なくとも一方は加熱される円筒形状の第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１〜３、５のいずれかに記載のハロゲンランプと、
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７】
請求項２記載のハロゲンランプは、該ハロゲンランプの各封止部共通の前記口金をシャーシに固着された支持具で支持するとともに、該支持具と前記ハロゲンランプの封止部あるいは該封止部の近傍と前記シャーシに固着された保持具で保持することで片持ち可能としたことを特徴とする請求項６記載のトナー定着装置。
【請求項８】
上下に配置され少なくとも一方は加熱される円筒形状の第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４または５に記載のハロゲンランプと、
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９】
加熱機能を有する前記第１および第２のローラは、一方が塞がれていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のトナー定着装置。
【請求項１０】
請求項８において、ウォームアップ時は前記ハロゲンランプの前記第１および第２のフィラメントを通電させ、定着時は、前記第１および第２のフィラメント、前記第１および第３のフィラメント、前記第２および第３のフィラメントを複写紙のサイズに応じて切り換えたことを特徴とするトナー定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機やプリンターのトナー定着に用いられるハロゲンランプおよびこのヒータを搭載したトナー定着装置に関する。
【０００２】
に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来のハロゲンランプを用いたトナー定着装置は、内部にハロゲンランプが配置される円筒状の加熱ローラの両端は開口されており、この開口部の両端からハロゲンランプの両端に電力が供給されている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平１１−３０５５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、加熱ローラの両端に開口部があり、このためハロゲンランプから発せられた熱が両開口部から放出され、加熱ローラを加熱効率が低下していた。この加熱効率低下により加熱ローラの設定温度までの立ち上がりが遅くなるばかりか、ヒータの定格電力が大きくなる、という問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、加熱ローラによる加熱効率の低下を抑えことに寄与するハロゲンランプおよびこのハロゲンランプを用いて加熱ローラによる加熱効率の低下を抑えることのできる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】
【０００６】
上記した課題を解決するために、この発明の請求項１に記載のハロゲンランプは、長手方向の中間部でＵ字状に曲折させた管状の耐熱性ガラス製のバルブと、前記バルブの曲折された部分を境に少なくとも一方側の内部に配置されたタングステン製のフィラメントと、前記フィラメントの両端にそれぞれの一端が接続された一対の金属箔と、前記金属箔それぞれの他端に接続された電力供給用のアウターリードと、前記金属箔の部分でそれぞれ前記バルブとともに封止された封止部と、を具備したことを特徴とする。
【０００７】
また、この発明の請求項４に記載のハロゲンランプは、管状の耐熱性ガラス製のバルブと、前記バルブ内に発光部と非発光部が直列的に接続された第１のフィラメントと、前記バルブ内に前記第１のフィラメントと発光領域が異なる発光部と非発光部が直列的に接続され、第１のフィラメントとは非接触状態で支持された第２のフィラメントと、前記バルブ内に前記第１および第２のフィラメントとは非接触状態で支持され、非発光の第３のフィラメントと、前記第１〜第３のフィラメントの一端が共通接続された金属箔および他端が個別に一端と接続された金属箔と、前記第１〜第３のフィラメントに一端がそれぞれ接続された前記金属箔の他端にそれぞれ接続された電力供給用のアウターリードと、共通の前記金属箔の部分と前記バルブを封止し、個別に接続された前記金属箔の部分と前記バルブを共通に封止した封止部と、を具備したことを特徴とする。
【０００８】
この発明の請求項６に記載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円筒形状の第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１〜３、５のいずれかに記載のハロゲンランプと、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。
【０００９】
また、この発明の請求項８に記載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円筒形状の第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４または５に記載のハロゲンランプと、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。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、片持ちが可能なハロゲンランプが実現でき、このハロゲンランプをトナー定着装置に搭載した場合は、加熱ローラの一方を塞ぐことができることから、加熱効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、この発明のハロゲンランプ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である。
【００１３】
図１において、１１は例えば外径がφ６ｍｍで厚みが１ｍｍのハロゲンランプである。ハロゲンランプ１１は、管状の長尺石英ガラス製バルブ１２の中間部にＵ字状の曲折部１３を形成してある。曲折部１３を形成する前のバルブ１２内の長手方向約半分の領域に、タングステンを巻回して形成された複数の発光部１４と耐熱性で導電性の非発光部１５を電気的に直列接続されたフィラメントが収容してある。発光部１４は、複数のアンカー１６を用いてそれぞれバルブ１２内の中央部に位置するように支持される。発光部１４と非発光部１５は同材料で形成しても構わない。
【００１４】
バルブ１２内には、それぞれ微量のハロゲン物質例えば臭素Ｂｒや塩素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０．９×１０５Ｐａ程度の圧力で封入されている。
【００１５】
バルブ１２の両端部は、減圧封止法による一対の封止部１７１，１７２を形成し、これら封止部１７１，１７２内にはバルブ１２と膨張係数が近似した導電性の例えばモリブデン（Ｍｏ）で形成された短冊状の金属箔１８１，１８２をそれぞれ埋設している。
【００１６】
ここで、減圧による封止とはシュリンクシールと呼ばれる封止方法で、封止部以外で一旦ランプを封止し、封止部を含むランプ内部を減圧にした状態で、モリブデン箔を気密封止させるものである。この封止方法は、石英ガラスの肉厚がピンチシールによる封止方法のように偏ることがないことから封止部の強度を向上させることができる。また、封止部以外で一旦封止するときにバルブの開口からハロゲンや不活性ガスを封入できることから排気管のチップとも言われる封切痕をなくすことが可能である。
【００１７】
金属箔１８１，１８２は、その内端部に、一対のインナーリード１９１，１９２を介して複数の発光部１４と非発光部１５が電気的に直列接続された軸方向両端にそれぞれ接続される一方、各外端部には、給電用の導入線である一対のアウターリード２０１，２０２がそれぞれ接続されている。アウターリード２０１，２０２は、封止部１７１，１７２から気密状態で外部へ延出している。アウターリード２０１，２０２に給電が行われると、複数の発光部１３から光熱が放出される。
【００１８】
この発明のハロゲンランプでは、減圧による封止部１７１，１７２で機械的な強度を保有させることで、共通の口金を用いた片持ちでの支持が実現可能となる。
【００１９】
なお、曲折部１３と封止部１７２との間のバルブ１２内には、発光部が形成されていないが、この部分に発光部を形成させることも可能である。
【００２０】
また、封止部は、ピンチシールによる封止でも構わないが、シュリンクシールと同じような機械的な強度を保持できるように、ハロゲンランプの支持はシュリンクシールの幅の狭い側が縦置きになる取り付けとする。
【００２１】
図２および図３は、この発明のハロゲンランプに関する他の実施形態について説明するため、図２はの概略的な構成図、図３は図２のＩ−Ｉ’断面図である。
【００２２】
２１は例えば外径がφ１２ｍｍ、厚みが１ｍｍ、管長が３８０ｍｍ程度のハロゲンランプである。ハロゲンランプ２１は、管状の長尺石英ガラス製バルブ２２内の長手方向に、第１〜第３のフィラメント２３〜２５が非接触状態で収容される。
【００２３】
第１のフィラメント２３は、タングステンを巻回して形成された発光部２３１と耐熱性で導電性の非発光部２３２を電気的に直列接続している。第２のフィラメント２４は、タングステンを巻回して形成された発光部２４１と耐熱性で導電性の非発光部２４２を電気的に直列接続している。第３のフィラメント２５は、耐熱性の導電性材料で直線的に形成された非発光部２５１で構成される。
【００２４】
第１〜第３のフィラメント２３〜２５は、複数のアンカー２６を用いてそれぞれバルブ１２内でこれらが非接触状態で所定の間隔を維持するように支持される。第１、第２のフィラメント２３，２４の発光部と非発光部は同材料で形成しても構わない。
【００２５】
バルブ２２内には、それぞれ微量のハロゲン物質例えば臭素Ｂｒや塩素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０．９×１０５Ｐａ程度の圧力で封入されている。
【００２６】
バルブ２２の軸方向の両端部は、圧縮封止法による一対の封止部２７１，２７２を形成される。封止部２７１内にはバルブ２２と膨張係数が近似した導電性の例えばモリブデン（Ｍｏ）で形成される短冊状の金属箔２８１が、封止部２７２内には同材料で形成される短冊状の金属箔２８２〜１８４がそれぞれ埋設される。
【００２７】
第１のフィラメント２３は、一端に接続されたインナーリード２９１を介して金属箔２８１の内端部に、他端に接続されたインナーリード２９２         を介して金属箔２８２の内端部にそれぞれ接続される。第２のフィラメント２４は、一端が金属箔２８１の内端部に、他端が金属箔２８３の内端部にそれぞれ接続される。さらに、第３のフィラメント２５は、一端が金属箔２８１の内端部に、他端が金属箔２８４の内端部にそれぞれ接続される。
【００２８】
第１〜第３のフィラメント２３〜２５は、必要に応じた通電が行われる。つまり、第１と第２のフィラメント２３，２４が通電されたときは、例えばＡ３サイズの用紙の加熱が可能な幅の光熱の放出が、第２のフィラメント２４と第３のフィラメントが通電されたときは、例えばＡ４サイズの用紙の加熱が可能な幅の光熱の放出が可能となる。
【００２９】
この実施形態のハロゲンランプでは、複数のフィラメントが封止部２７１，２７２間に支持された場合であっても、共通の口金を用いた片持ちでの支持が可能となる。
【００３０】
なお、この実施形態での封止部２７２は、扁平なピンチシールであるための、封止部２７２を片持ちで支持する場合は、扁平部分が上下になるように取り付けることで強固な支持が可能となる。この実施形態でもシュリンクシールすることも可能で、シュリンクシールにする部分にバルブ２２と同材料を継ぎ足して加熱溶解させることで封止が可能となる。シュリンクシールの場合は、機械的な強度の保持が可能であることから、片持ち支持の場合における方向性の制約を軽減することができる。
【００３１】
図４〜図７は、この発明のトナー定着装置に関する一実施形態について説明するための、図４は概略的な斜視図、図５は図４の一部切欠して示した斜視図、図６は図４の側面図、図７は図６のII−II’断面図である。この実施形態は、図１のハロゲンランプ１１を用いたトナー定着装置を構成したものである。
【００３２】
図４〜図６において、１００はトナー定着装置である。４１はアルミニウムや鉄等の金属からなる有底４１１を備えた円筒状の加熱ローラであり、加熱ローラ４１の外周面の長手方向の両端側には回転用のギア４１２，４１３を一体的に形成する。さらに加熱ローラ４１の外周面には耐熱性の樹脂による被覆材４２が被覆される。ギア４１２，４１３は、図示しないモータにより駆動される駆動ギアにより回転する。
【００３３】
４３は、加熱ローラ４１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４３の外周面には、例えばシリコンゴムによる弾性体層４４が被覆されている。この弾性体層４４の表面には、通過する紙が定着後に加圧ローラ４３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。
【００３４】
加圧ローラ４３は支軸４５１，４５２を支持手段４６１，４６２を用いてそれぞれ回転自在に支持されている。また、加圧ローラ４３の支軸４５１，４５２にも図示しない回転ギアが取り付けられ、このギアと加熱ローラ４１のギア４１２，４１３とモータの回転軸に取り付けられた回転ギアを噛み合わせ、モータを回転させることで、加熱ローラ４１と加圧ローラ４３を図７の矢印Ａ，Ｂ方向にそれぞれ回転させることができる。
【００３５】
ハロゲンランプ１１は、加熱ローラ４１の開口端から加熱ローラ４１の中央部に非接触状態に配置される。ハロゲンランプ１１の封止部１７１，１７２は例えばセラミック製の口金４７が取り付けられ、口金４７内でアウターリード２０１，２０２が給電用のリード線４８１，４８２で接続され外部に取り出される。
【００３６】
ハロゲンランプ１１を加熱ローラ４１内の中央部に配置するために口金４７は、図示しないシャーシ等に固着された支持具４９の図示しない係合孔に挿入して支持される。さらに、封止部１７１，１７２あるいは封止部１７１，１７２近傍のハロゲンランプ１１は、図示しないシャーシ等に固着された保持具５０の切り欠き部５１１に保持される。保持具５０は、ハロゲンランプ１１を支える支持具４９にかかる負荷を軽減させるためのものである。
【００３７】
ここで、図７を参照にトナー定着について説明する。ハロゲンランプ１１が通電されると、加熱ローラ４１が発熱してヒートアップ（昇温）する。そこで、図７の矢印Ａ，Ｂ方向に加熱ローラ４１と加圧ローラ４３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４１と加圧ローラ４３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。
【００３８】
この実施形態では、有底の円筒形状の加熱ローラの開口からハロゲンランプを挿入配置する構成にしたことにより、加熱ローラからの熱の放出を抑制することができ、加熱ローラの加熱効率の向上に繋がる。このため加熱ローラによる設定温度までの立ち上がりが速くなり、省電力化に寄与することができる。
【００３９】
また、ハロゲンランプは片持ちで支持されることから、ハロゲンランプを取り付けるためのスペースも少なくでき、機器の小型化に寄与することができる。
【００４０】
図８は、この発明のトナー定着装置に関する他の実施形態について説明するための、図２のハロゲンランプを用いた場合の図６に相当する側面図である。図６と同一機能の部分には同一の符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００４１】
この実施形態においても、有底４１１を有する円筒形状の加熱ローラ４１の開口から、ハロゲンランプ２１を挿入し、加熱ローラ４１の中央部に配置したものである。ハロゲンランプ２１の封止部２７１，２７２はピンチシールとし、封止部２７１，２７２の扁平部が上下となるように口金４７を介して取り付けようにしている。
【００４２】
この実施形態の場合でも有底の円筒形状の加熱ローラ開口からハロゲンランプを挿入配置する構成にしたことで、加熱ローラからの熱の放出を抑制することができ、加熱ローラの加熱効率の向上に繋がる。このため加熱ローラによる設定温度までの立ち上がりが速くなり、省電力化に寄与することができる。
【００４３】
この実施形態でのハロゲンランプ２１の封止部２７１，２７２は、ピンチシールとしたが、シュリンクシールであっても構わない。この場合のハロゲンランプは、方向性を考えることなく取り付けすることが可能となる。
【００４４】
ところで、ハロゲンランプ２１には、第１〜第３のフィラメント２３〜２５を備えている。これら第１〜第３のフィラメント２３〜２５は、図９に等価回路で表される。そして、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御することにより、交流電源９１から供給される電力を制御させることができる。
【００４５】
すなわち、ハロゲンランプ２１のウォームアップ時は、スイッチＳＷ１を電源９１側に、スイッチＳＷ２を基準電位点にそれぞれ接続させ、スイッチＳＷ３をオープン状態とする。第１および第２のフィラメント２３，２４は駆動し、ハロゲンランプ２１の発熱を速くし加熱の立上げを速くすることができる。
【００４６】
定着対象の複写紙がＡ３サイズの場合は、スイッチＳＷ１を電源９１に、スイッチＳＷ２を基準電位点に接続し、スイッチＳＷ３をオープンした状態をそのまま継続させ、第１および第２のフィラメント２３，２４によって加熱ローラ４１を加熱させる。
【００４７】
次に、定着対象の複写紙がＡ４サイズの場合は、スイッチＳＷ１をオープンにし、スイッチＳＷ２は電源９１側に、スイッチＳＷ３は基準電位点の接続に切り換え、第２および第３のフィラメント２４，２５による加熱状態とする。Ａ４サイズの場合も、ハロゲンランプ２１のウォームアップ時は、第１および第２のフィラメント２３，２４による加熱を行ってから第２および第３のフィラメント２４，２５による加熱に切り換えるようにしている。
【００４８】
このような制御を第１〜第３のフィラメントに対して行うことにより、電源が投入された場合、電源は必ず第１および第２のフィラメントによる抵抗（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）が合成された状態で印加されることになる。このため、電源投入時の突入電流を抑えることが可能となる。
【００４９】
上記したトナー定着装置の各実施形態では、加圧ローラ４３も加熱ローラ４１と同様の加熱ローラの構成にしても構わない。また、第１〜第３のフィラメントはバルブ内で直線上に横並びの状態に配置したが、相互が等間隔となるようにトライアングルの状態に配置しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明のハロゲンランプ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２】この発明のハロゲンランプに関する他の実施形態について説明するための概略的な構成図。
【図３】図２のＩ−Ｉ’断面図。
【図４】この発明の図１のハロゲンランプを用いたトナー定着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斜視図。
【図５】図４の一部切欠して示した斜視図。
【図６】図４の側断面図。
【図７】図６のII−II’断面図。
【図８】この発明の図２のハロゲンランプを用いたトナー定着装置に関する他の実施形態について説明するための図６に相当する側断面図。
【図９】図８の第１〜第３のフィラメントに対する電力供給の制御について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００５１】
１１，２１  ハロゲンランプ
１２，２２  バルブ
１３  曲折部
１４  発光部
１５  非発光部
１７１，１７２，２７１，２７２  封止部
１８１，１８２，２８１，２８２  金属箔
１９１，１９２，２９１，２９２  インナーリード
２０１，２０２  アウターリード２０１，２０２
２３  第１のフィラメント
２４  第２のフィラメント
２５  第３のフィラメント
１００  トナー定着装置
４１  加熱ローラ
４３  加圧ローラ
４７  口金
【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】
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