(57)【要約】      （修正有）【課題】選択照射用の反射鏡を備え、簡便にヒートローラ内に設置できるトナー定着用フィラメントランプを提供する。【解決手段】発光管内にフィラメント２を配し、両端には封止部が形成されている棒状のフィラメントランプ１と、フィラメントランプの両端を保持するセラミック製のベース３とを備えたトナー定着用フィラメントランプにおいて、ベースのランプ保持孔とは離間した位置にある反射鏡保持孔が、管軸方向に延び、ランプ保持孔の反対側から連通するリード線保持孔が形成され、フィラメントランプの管軸方向両端の封止部が、該ランプ保持孔に挿入されて保持され、封止部から導出された外部リード５と、リード線の先端に接続された固定端子とが接続され固定端子および該封止部とが該ベースに保持され、反射鏡４の管軸方向両端に形成された突起部が、反射鏡保持孔に挿入保持され、フィラメントランプおよび反射鏡が両端のベースによって挟持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管内にフィラメントを配し、その両端には金属箔を埋設した封止部が形成されている棒状のフィラメントランプと、
該フィラメントランプの両端を保持するセラミック製のベースと、
を備えたトナー定着用ベース付きフィラメントランプにおいて、
前記ベースにはランプ保持孔と、
このランプ保持孔とは離間した位置にある反射鏡保持孔が、
いずれも管軸方向に延びるように形成され、
このランプ保持孔に対してベースの反対側から連通するリード線保持孔が形成され、
前記フィラメントランプの管軸方向両端に位置する封止部が、
該ランプ保持孔に挿入されて保持され、
前記封止部から導出された外部リードと、リード線の先端に接続された固定端子とが接続されることで、
該固定端子および該封止部とが該ベースに保持され、
前記フィラメントランプの管軸方向に沿って反射鏡が並列配置され、
該反射鏡の管軸方向両端に形成された突起部が、
該ベースの反射鏡保持孔に挿入され保持され、
該フィラメントランプおよび反射鏡が両端のベースによって挟持されていることを特徴とするトナー定着用ベース付きフィラメントランプ。
【請求項２】
前記フィラメントランプの封止部内に埋設された金属箔は、前記ランプ保持孔に挿入されて、
該金属箔全体が封止部保持部に覆われて収容されていることを特徴とする請求項１に記載のトナー定着用ベース付きフィラメントランプ。
【請求項３】
前記反射鏡の突起部と、
前記ベースの反射鏡保持孔の底部との間に、管軸方向における間隙が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトナー定着用ベース付きフィラメントランプ。
【請求項４】
前記発光管に設けられたチップ部が、
前記光出射方向と反対側である、前記フィラメントと前記反射鏡の反射面部との間に位置していることを特徴とする請求項１に記載のトナー定着用ベース付きフィラメントランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真方式や静電記録方式等を採用した画像形成装置に用いられ、記録材上の画像を形成するトナーを加熱して定着する加熱式トナー定着用のベース付きフィラメントランプに関する。特に、ウォームアップタイムを低減することができるトナー定着用ベース付きフィラメントランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタや複写機等の画像形成装置に使用される定着装置としては、ヒートローラ方式のトナー定着装置が良く知られている。
ヒートローラ方式のトナー定着装置の熱源としては、例えば特開２０１２−６４３７２（特許文献２）のようなベース付きフィラメントランプが知られている。
図８にそのベース付きフィラメントランプを示す。ベース付きフィラメントランプ８１は、フィラメントランプ８２の両端を、ベース８３によって保持している。フィラメントランプ８２から導出される不図示の外部リードが、ベース８３内部でリード線８５と接続されている、というものである。
【０００３】
ヒートローラ方式の定着方式においては、ヒートローラ自体の熱容量が大きく、ヒートローラをトナー画像定着に適した温度までに昇温させるまでに必要な時間（ウォームアップタイム）が長いという問題があった。
具体的には、ヒートローラの加熱源であるフィラメントランプは、ランプ外の全方位に向けて赤外線を放射するものであるから、ヒートローラ全体を加熱することに起因する。すなわち、ヒートローラ自体の熱容量が大きいと、一定の領域のみを加熱するよりも、所定の温度まで上昇させるために必要な時間は多くなる。
【０００４】
また、フィラメントランプを急速に加熱しようとしても、点灯する前は温度が低い状態であり、フィラメントの電気抵抗が低いために突入電流が過大となってしまう。
その場合、徐々に電力を投入するソフトスタート方式によって時間をかけて点灯を行うなどの必要があるが、結局ウォームアップタイムの短縮が困難である。
このようなウォームアップタイムを低減する、ヒートローラ方式の定着装置として内部に反射部材を配置した特開２００９−１９８７３２（特許文献２）が知られている。
【０００５】
図９（ａ）に示すように、この特許文献２に記載の発明では、定着ローラＰの内部に挿入されたヒータランプＨが配置されている。また、図９（ｂ）には、この図９（ａ）の端部について矢示の方向から見た斜視図を示す。
ヒータランプＨの端部ｅ２は定着ローラＰの開口端から突出しており、フレームＦに形成された孔に嵌められて支持されている。
定着ローラＰ内には断面Ｕ状の熱反射部材Ｒが挿入されており、ヒータランプＨに沿って配置されている。熱反射部材Ｒからは長手方向にアームが伸びており、このアームが図９（ｂ）で示すようにフレームＦの端面に形成されたスリットＦｓに嵌められて支持されている。
この熱反射部材Ｒにより、ヒータランプから放射された熱を所定の範囲のみに選択的に集中させることができ、ウォームアップタイムを短くすることができる、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−６４３７２号公報
【特許文献２】特開２００９−１９８７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ヒータランプと熱反射部材とは、ある程度は光源と反射鏡のような光学的位置関係およびその精度が求められるところ、従来例のように特別のフレームＦを用意して固定する必要があり、従前から使用されている複写機にそのまま導入できるものではない。
また、新規の複写機に導入するとしてもスペースを余分に占めることになり、装置の小型化の妨げとなる。
すなわち、従来例をそのまま採用すると、新たな設計の必要性、部品点数の増加、設計の複雑化などを招く。そのような煩雑さを回避するには、これまで搭載されてきたヒータランプをそのまま搭載するような感覚で簡便に設置できるヒータランプが必要である。
【０００８】
そこで、本発明は、トナー定着用のフィラメントランプにおいて、選択照射用の反射鏡を備え、当該反射鏡とヒータランプとの位置関係を固定しつつ、簡便にヒートローラ内に設置できるフィラメントランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、発光管内にフィラメントを配し、その両端には金属箔を埋設した封止部が形成されている棒状のフィラメントランプと、該フィラメントランプの両端を保持するセラミック製のベースと、を備えたトナー定着用ベース付きフィラメントランプにおいて、前記ベースにはランプ保持孔と、このランプ保持孔とは離間した位置にある反射鏡保持孔が、いずれも管軸方向に延びるように形成され、このランプ保持孔に対してベースの反対側から連通するリード線保持孔が形成され、前記フィラメントランプの管軸方向両端に位置する封止部が、該ランプ保持孔に挿入されて保持され、前記封止部から導出された外部リードと、リード線の先端に接続された固定端子とが接続されることで、該固定端子および該封止部とが該ベースに保持され、前記フィラメントランプの管軸方向に沿って反射鏡が並列配置され、該反射鏡の管軸方向両端に形成された突起部が、該ベースの反射鏡保持孔に挿入され保持され、該フィラメントランプおよび反射鏡が両端のベースによって挟持されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記フィラメントランプの封止部内に埋設された金属箔は、前記ランプ保持孔に挿入されて、該金属箔全体が封止部保持部に覆われて収容されていてもよい。
この構成により、反射鏡の照り返しから金属箔の温度が過度に上昇するのを防ぐことができる。
【００１１】
また、本発明は、反射鏡の突起部と、前記ベースの反射鏡保持孔の底部との間に、管軸方向における間隙が設けられていてもよい。
この構成により、金属製の反射鏡の熱膨張による伸びがあっても、これを許容することができる。
【００１２】
また、本発明は、前記発光管に設けられたチップ部が、前記光出射方向と反対側である、前記フィラメントと前記反射鏡の反射面部との間に位置していてもよい。
この構成により、チップ部によって生じる光の乱反射、屈折によって生じる配光分布への影響を緩和することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、トナー定着用のフィラメントランプにおいて、選択照射用の反射鏡を備え、当該反射鏡とヒータランプとの位置関係を固定しつつ、簡便にヒートローラ内に設置できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明にかかるフィラメントランプの全体図である。
【図２】本発明にかかるフィラメントランプのみの構成を示す図である。
【図３】本発明にかかるベースのみの構成を示す図である。
【図４】本発明にかかる反射鏡のみの構成を示す図である。
【図５】本発明にかかるベースとフィラメントランプとの固定について示す図である。
【図６】本発明にかかるベースによって反射鏡を保持することについて示す図である
【図７】本発明にかかるフィラメントランプをヒートローラに挿入した状態を示す図である。
【図８】従来例にかかるフィラメントランプの全体図である。
【図９】従来例にかかるトナー定着装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明にかかるトナー定着用ベース付きフィラメントランプにつき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。
【００１６】
図１は本発明にかかるトナー定着用ベース付きフィラメントランプ１の全体を示す図であり、フィラメントランプ１の管軸方向を紙面左右方向に沿って配置した図である。
棒状のフィラメントランプ２は、管軸方向の両端に配置されたベース３、３によって端部を保持されており、このベース３、３より電源に繋がるリード線５、５が導出されている。
フィラメントランプ２の周囲には、管軸方向に沿って長尺な反射鏡４が配置されている。この図において反射鏡によって集光される方向は概ね紙面上方向である。
【００１７】
図２は、フィラメントランプ２のみの構成を示す図であり、この図において管軸方向を紙面左右方向に沿って配置している。
内部に発光空間を備える筒状のガラス製の発光管２１の管軸方向の各々の両端には、例えばピンチシールなどの方法によって封止された封止部２３、２３が形成されている。
封止部２３、２３の各々の内部には発光管２１の内部に配置されたフィラメント２２へ電力を供給するための給電部材である金属箔２５、２５、および外部リード２４、２４の一部が埋設されている。
各々のフィラメント２２、金属箔２５、および外部リード２４は溶接などによって接続されている。
【００１８】
発光管２１の内部には、不活性ガス及びハロゲンガスが所定量封入されており、これらのガスを発光管２１に充填した後に、発光管２１に事前に取り付けられた不図示の排気管のガラスを溶融させて密閉空間を閉じ、チップ部２６を形成して発光空間内を気密に保持している。
【００１９】
図３は、ベース３のみの構成を示す図であり、図３（ａ）は斜視図を、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ´線断面図を、図３（ｃ）は、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ´線断面図を示している。
【００２０】
図３（ａ）において、紙面手前側から見えるベース３の一端面には、フィラメントランプ２の封止部２３が挿入され保持されるランプ保持孔３１が、例えば切削加工により管軸方向に向かって延びるように形成され、ベース３自体を貫通している。
【００２１】
ランプ保持孔３１から幅方向両側に離間した位置に、ランプ保持孔３１とは連通していない、独立したミラー保持孔３２、３２が、例えば切削加工により、管軸方向に沿って形成されている。
なお、このミラー保持孔３２、３２は管軸方向には貫通しておらず、ベース３内において一定位置までの深さでもって止められた有底穴である。
【００２２】
これらの孔が設けられた面と垂直関係にあるベース３の側面には、ベース３内部において、後述するリード線の固定端子とフィラメントランプの外部リードとを溶接によって接続するための溶接孔３４が、幅方向に貫通して形成されている。
【００２３】
図３（ｂ）において、ベース３の内部に管軸方向に形成されたランプ保持孔３１の一端（紙面右側）は、フィラメントランプ２の封止部２３を保持するための封止部保持部３１１である。
この封止部保持部３１１の他端（紙面左側）の壁である封止部固定壁３１１１に、フィラメントランプ２の封止部２３が当接されて保持される。
【００２４】
封止部保持部３１１の紙面左側には、より狭窄された外部リード通過部３１２が形成されている。すなわち、フィラメントランプの封止部２３は通さずに、外部リード２４のみが通過できる構成となっている。
【００２５】
外部リード通過部３１２の紙面左側は、封止部保持部３１１と反対側からリード線５を挿入し、保持するためのリード線保持部３１３であり、縁部に円筒状のリード線保持具３３が取り付けられている。
【００２６】
リード線挿入部３１３のうち点線で図示する領域は溶接エリア３１３Ａであり、前述の溶接孔３４に対応する領域を示している。この溶接エリア３１３Ａにおいて、後述するリード線の固定端子と、フィラメントランプの外部リード２４との接続が行われる。その際に接続された固定端子は、固定端子固定壁３１３１に当接することになる。
【００２７】
図３（ｃ）において、ランプ保持孔３１の幅方向両側には、反射鏡保持孔３２、３２が各々連通することなく独立して形成されており、管軸方向に延びている。この部分に後述する反射鏡４の突起部が挿入され保持される。
反射鏡４は金属によって構成されるため、フィラメントランプ２の外部リード２４と確実に電気的に絶縁する必要がある。そのため、反射鏡保持孔３２と、ランプ保持孔３１とは独立して設けられており、その間にある隔壁はベース３の材料であるセラミックであり、絶縁を確保できる構成となっている。
【００２８】
図４は、反射鏡のみの構成を示す図であり、図４（ａ）は反射鏡の長手方向を管軸方向として、紙面左右方向に沿って配置したもの、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＣ−Ｃ´線断面図である。
【００２９】
図４（ａ）において、反射鏡４は、本体部４１の管軸方向両端には本体部４１よりも小幅な突起部４２が管軸方向に伸びるように形成されている。突起部４２は一端側において２つずつ、両端で合計４つ形成されている。なお、さらに複数の突起を形成してもよい。
このような突起部４２は、ベース３に形成された反射鏡保持孔３２に挿入するために形成されており、幅が小さいために反りにくく、熱によって変形してしまって反射鏡保持孔３２に挿入できなくなる、という事態を回避することができる。
【００３０】
図４（ｂ）において、反射鏡４の本体部４１の断面形状は略コの字型であり、内側に反射面４１１を備えている。材料は例えばアルミニウムなどの金属であり、反射面４１１は正反射するように鏡面仕上げでもよく、拡散するように粗面の仕上げでもよい。
断面形状もコの字型に限られず、別にＵ字状や半円弧状でもよいし適宜設定することができる。いずれにしろ、一方向に開口しており、その開口方向に向かってハロゲンランプから放射される光を、選択された領域に集中させるという機能を有するものである。
【００３１】
図５は、図３（ｂ）を基にしたベース３とフィラメントランプ２との固定について示す図である。ベース３のランプ保持孔３１の封止部保持部３１１には、フィラメントランプ２の封止部２３が挿入されている。封止部２３の管軸方向の端面が、封止部固定壁３１１１に当接して固定されている。
封止部２３からは、金属箔２５と接続された外部リード２４が導出されており、外部リード２４はベース３の外部リード通過部３１２を通過してリード線保持部３１３の領域まで延びている。
【００３２】
一方、ベース３のリード線保持部３１３にはリード線５が挿入されている。このリード線５の末端には金属材料で構成された固定端子５１がカシメなどによってリード線５の素線と接続されている。
固定端子５１は、外部リード通過部３１２よりも寸法が大きく、これを通過できないものであり、ベース３に設けられた固定端子固定壁３１３１に当接して固定されている。
【００３３】
そして、固定端子５１と外部リード２４とが、例えば不図示の溶接孔３４より挿入された溶接具によって溶接されて接続される。そうすると、フィラメントランプ２は封止部２３の端面と、封止部固定壁３１１１によって管軸方向の位置が固定され、リード線５は、固定端子５１の端面と、固定端子固定壁３１３１によって管軸方向の位置が固定される。
これによって、フィラメントランプ２とベース３とが接着剤などを使用することなく固定される。このような処置がフィラメントランプの両端に配置されたベース３、３の内部において行われる。
【００３４】
また、このようにフィラメントランプ２と反射鏡４とを近接させると、反射鏡４からの照り返しによって封止部２３の温度が上昇してしまうおそれがある。封止部２３の温度が過度に上昇してしまうと、金属箔２５の酸化を生じるおそれがある。
本発明では、金属箔２５の全部は封止部保持部３１１の内部に収容されて、ベース３の隔壁によって遮光されているため、反射鏡４からの照り返しによる温度上昇を防ぐことができる。
【００３５】
図６は、図３（ｃ）を基にしたベース３によって反射鏡４を保持することについて示す図である。
ベース３に形成された反射鏡保持孔３２の各々には、反射鏡４の長手方向端部に形成された突起部４２が挿入されている。
これによって、反射鏡４を、従来のベース付きフィラメントランプとほぼ同様の構成で精度よく保持することができ、特別の部材を用意したり、複数の部材を組み立てたりする必要がなく非常に簡便な構造である。
【００３６】
この反射鏡４は、幅方向においてベース３の寸法が占める範囲内に収まっているので、余分なスペースを占めることはない。
【００３７】
このような反射鏡はフィラメントランプの点灯中には赤外線を受けて高温まで上昇してしまうことが考えられる。
従来例では、熱反射部材のアームは端部において開放されているため、アームからの輻射が周辺の他部材への好ましくない温度上昇をもたらすおそれがあった。
これに対し、本発明では突起部４２の端部がベース３内に収容されており、開放、露出されてはいないので、管軸方向へ不所望な赤外線の輻射を遮蔽することができる。これによって周辺の他部材への熱的な影響を低減することができる。
【００３８】
また、反射鏡４の端部、すなわち突起部４２の端部は、反射鏡保持穴３２の奥まで挿入されているわけではなく、途中で止まっている状態である。すなわち、突起部４２の端部と、反射鏡保持穴３２の底部との間には管軸方向の間隙Ｓを設けている。
これは、主にガラスで構成されている発光管２１と、金属製の反射鏡４との熱膨張率が違うためである。具体的には、発光管２よりも反射鏡４の方が、熱膨張率が大きいため、フィラメントランプの点灯中には反射鏡４の方が管軸方向により長く延びるからである。
【００３９】
本発明にかかるベース付きフィラメントランプは、前述のような方法によりベース３とフィラメントランプ２とを固定するため、発光管２１自体が点灯中に熱膨張によって延びたとしても問題はない。
しかし、反射鏡４の方が発光管２１より延びるとあれば、突起部４２がベース３を押圧することになり、破損の原因ともなりかねない。
これに対する施策として、反射鏡保持孔３２を貫通させて端部を開放するという手もあるが、前述のように突起部４２から周辺の部材への熱の影響が生じる。
したがって、熱を遮断しつつ、膨張を許容するためには突起部４２の端部と、反射鏡保持孔３２の底部との間に管軸方向の間隙Ｓが設けられていることが好ましい。これによって、反射鏡４が発光管２１よりも管軸方向に延びたとしても膨張を許容することができ、周囲の部材へ伝わろうとする熱も遮断することができる。
【００４０】
図７は、本発明にかかるベース付きフィラメントランプ１を、ヒートローラ７の内部に挿入した状態を示す図であり、図７（ａ）は管軸方向に沿った断面図を、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＤ−Ｄ´線断面図である。
【００４１】
図７（ａ）において、ベース付きフィラメントランプ１は金属製筒状のヒートローラ７の内部に挿入され、両端をベース保持具７１、７１によって保持されている。このベース保持具７１は、トナー定着装置を備える複写機に従前から取り付けられたものであって、従来のベース付きフィラメントランプを保持するものと同じものである。
なお、ベースの保持態様はこの形態に限られるものではなく、ベースの位置を保持することができるものであればよい。
【００４２】
図７（ｂ）において、ヒートローラ７の内部に配置されたベース付きフィラメントランプ１は、その反射鏡４がベース３よりも幅が小さく、高さもほぼ同等であるので、ヒートローラ７の内部に容易に挿入することができている。
フィラメントランプ２から放射される赤外線を含む光は、反射鏡４の反射面部４１１によって所定の方向に反射され、概ね紙面上方向に選択的に集光され、ヒートローラ７の所定の角度範囲である例えば選択領域７Ａに照射することができる。
【００４３】
この際に、チップ部２６が光出射方向とは反対の反射面部４１１側に設けられていることが好ましい。チップ部２６は、たいていフィラメントランプ２の上下どちらかに必然的に設けられるものであるが、これを光出射方向に配してしまうと、出射しようとする光がチップ部２６によって乱反射されたり、これを透過する際に屈折したりして、周辺の配光分布に影響を及ぼしてしまう。
そこで、光出射方向と反対側の、発光管２１と反射面部４１１の間にチップ部２６を設けることで、チップ部２６によって乱反射したり屈折したりした光は、反射面部４１１によってさらに複数の反射を経過することにより、配光分布への影響が緩和される。
【００４４】
以上説明したように、本発明のベース付きフィラメントランプによれば、反射鏡一体型のフィラメントランプとして簡便な構成で反射鏡を両端のベース間に保持しつつ、フィラメントランプとの位置決めをすることができる。
しかも、従来のベース付きフィラメントランプと同様にトナー定着装置に取り付けることができ、絶縁性、耐熱性についても問題がなく、周囲の部材への熱的悪影響を及ぼさない。
【符号の説明】
【００４５】
１              ベース付きフィラメントランプ
２              フィラメントランプ
３              ベース
４              反射鏡
５              リード線
7              ヒートローラ
２１              発光管
２２              フィラメント
２３              封止部
２４              外部リード
２５              金属箔
２６              チップ部
３１              ランプ保持孔
３２              反射鏡保持孔
３３              リード線保持具
３４              溶接孔
３１１              封止部保持部
３１１１            封止部固定壁
３１２              外部リード通過部
３１３              リード線保持部
３１３Ａ            溶接エリア
３１３１            固定端子固定壁
４１              本体部
４１１              反射面部
４２              突起部
５１              固定端子
Ｓ              間隙
７１              ベース保持具
７Ａ              選択領域
８１              ベース付きフィラメントランプ
８２              フィラメントランプ
８３              ベース
８５              リード線
Ｈ              ヒータランプ
Ｐ              ヒートローラ
Ｒ              熱反射部材
Ｂ              断熱性ブロック
ｅ１              端部
ｅ２              端部
Ｆ              フレーム
Ｆｓ              スリット
【図１】
2015082075.tif 000003
【図２】
2015082075.tif 000004
【図３】
2015082075.tif 000005
【図４】
2015082075.tif 000006
【図５】
2015082075.tif 000007
【図６】
2015082075.tif 000008
【図７】
2015082075.tif 000009
【図８】
2015082075.tif 000010
【図９】
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