(57)【要約】【課題】管型白熱電球の減圧封止部の径小化を図りながら、封止部内の金属箔の断面積を確保することで金属箔の耐熱温度を確保する。【解決手段】直管円筒状の石英ガラス製バルブ１１内にはフィラメント１２がバルブ１１の管軸方向に沿って配設される。バルブ１１内には不活性ガスおよびハロゲンガスが所要の封入量で封入される。フィラメント１２の両端部は、導電性の内部リード１３１，１３２一端にそれぞれ接続する。内部リード１３１，１３２他端は、減圧封止による封止部１４１，１４２のそれぞれに気密封着により埋設された、金属箔１５１，１５２を介して、封止部１４１，１４２の端面より突出して伸びる外部リード棒１６１，１６２に接続する。金属箔１５１，１５２は、外部リード棒１６１，１６２の軸方向に沿って湾曲する形状に成形される。これにより、封止部１４１，１４２を径小化しながら金属箔１５１，１５２を断面積を広くとることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性ガラス製の円筒状バルブ内に収納したコイル状の発熱体と、
前記発熱体の両端を内部リードを介してそれぞれ電気的に接続した一対の金属箔と、
前記金属箔のそれぞれの他端に接続した電力供給用に外部に導出された外部リード棒と、
前記金属箔部分の前記バルブを、減圧封止方法を用いて封止した減圧封止部と、を具備し、
前記金属箔は、前記導入線に沿って湾曲形状に形成してなることを特徴とする管型白熱電球。
【請求項２】
前記封止部の中央に対向して配置された前記内部リードと前記外部リード棒には、前記封止部の中央から外れた位置にある前記金属箔に接続するためにそれぞれの一部を変形した補正部を備えたことを特徴とする請求項１記載の管型白熱電球。
【請求項３】
前記金属箔は、前記封止部の中央に対向して配置された前記内部リードと前記外部リード棒に巻きつけた状態で接続したことを特徴とする請求項１記載の管型白熱電球。
【請求項４】
前記金属箔の巻きつけは、一部が重なる状態にしてあることを特徴とする請求項３記載の管型白熱電球。
【請求項５】
前記金属箔のコーナーを少なくとも１箇所カットしたことを特徴とする請求項１記載の管型白熱電球。
【請求項６】
フィラメントの両端に、内部リード、予め長手方向に湾曲に成形された金属箔、外部リード棒をそれぞれ直列状態に接続する工程と、
一方の前記外部リード棒を仮止めした状態で耐熱性ガラス製の円筒状バルブ内に支持する工程と、
前記バルブ内を減圧させた状態で、前記金属箔が内部に位置する前記バルブをバーナーで溶解させ封止を行う工程と、
前記工程で封止された部分から外側のバルブおよび前記バルブの外側に位置する外部リード棒を適当な長さにカットする工程と、からなることを特徴とする管型白熱電球の製造方法。
【請求項７】
前記バーナーを用いて封止する工程は、両側の封止を同工程で行うことを特徴とする請求項６記載の管型白熱電球の製造方法。
【請求項８】
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１〜５のいずれかに記載の管型ヒータと、
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加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば複写機の定着用として使用される放射透過性バルブの内部に電気抵抗発熱体を備え、特に封止部が減圧により形成された管型白熱電球、管型白熱電球の製造方法、加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば複写機の定着用として使用されるハロゲンランプは、ピンチシール方式で製造された封止部が用いられている。このピンチシール方式による封止は、封止部の肉厚が薄くなり封止部強度が弱くなってしまうことから構造上、肉厚が薄くなり強度が弱くなる。このため、最近ではピンチシールの封止方法に代え、減圧封止により封止部を用いたハロゲンランプも考えられている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平９−３２０５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ハロゲンランプの両端はピンチシール方式によってモリブデン箔とともに封止されていることから、モリブデン箔はバルブ内径より幅の小さいものなる。近年、加熱用や定着用のローラは、定着装置の小型に要求から各ローラ径をより小さくする要求に伴い、ハロゲンランプの外径サイズもより径小化したものが求められている。
【０００４】
このため上記した特許文献１の技術では、封止部を減圧封止により形成し、ハロゲンランプの取り付け部分の小型に期待ができる。しかし、封止部を小型化すると、モリブデン箔も小さくなって断面積が狭くなることから、流す電流によってはモリブデン箔の温度が耐熱以上になる、という新たな問題もある。
【０００５】
この発明の目的は、減圧による封止部の径小化および強化を図りながら、封止部内の金属箔の断面積を確保することで、金属箔の耐熱温度内に抑えて実用に供する管型白熱電球、管型白熱電球の製造方法、加熱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、この発明の管型白熱電球は、耐熱性ガラス製の円筒状バルブ内に収納したコイル状の発熱体と、前記発熱体の両端を内部リードを介してそれぞれ電気的に接続した一対の金属箔と、前記金属箔のそれぞれの他端に接続した電力供給用に外部に導出された外部リード棒と、前記金属箔部分の前記バルブを、減圧封止方法を用いて封止した減圧封止部と、を具備し、前記金属箔は、前記導入線に沿って湾曲形状に形成してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、減圧封止部の径小化を図りながら、封止部内の金属箔の断面積を広くすることができ、流す電流が同じである場合は、金属箔の温度上昇を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図１〜図３は、この発明の管型白熱電球の第１の実施形態について説明するための、図１は斜視図、図２は図１の右側部分を拡大して示した斜視図、図３（Ａ）は図２のａ−ａ’断面図、（Ｂ）は図２のｂ−ｂ’断面図である。
【００１０】
図１において、１１は石英ガラス製の直管円筒状のバルブである。このバルブ１１内には、発熱体の一種である例えばタングステン製のフィラメント１２がバルブ１１の管軸方向に沿って延びるように配設される。また、バルブ１１内には不活性ガスおよびハロゲンガスが所要の封入量で封入される。フィラメントの材料としては、タングステンの他にカンタル線やニクロム線等が考えられる。
【００１１】
フィラメント１２の両端部は、導電性の内部リード１３１，１３２の一端にそれぞれ接続される。内部リード１３１，１３２の他端は、減圧封止により封止する封止部１４１，１４２のそれぞれに気密封着により埋設された、例えばモリブデン製の金属箔１５１，１５２を介して、封止部１４１，１４２の端面より突出して伸びる外部リード棒１６１，１６２に接続される。金属箔１５１，１５２は、外部リード棒１６１，１６２の軸方向に沿って湾曲する形状に成形されている。
【００１２】
減圧による封止は、封止部以外で一旦ランプを仮封止し、封止部分を含むランプ内部を減圧にした状態で、金属箔を気密封止させるものである。このような封止は、シュリンクシールと言われるもので、封止部分の肉厚が薄いところがないことから、ピンチ封止に比較して格段に強度の強い封止部を得ることができる。
【００１３】
図３（Ａ）は、図２のａ−ａ’断面図を、図３（Ｂ）は、図２のｂ−ｂ’の断面図をそれぞれ示している。図３（Ａ），（Ｂ）からもわかるように、金属箔１５２を湾曲させていることから、外部リード棒１６２は封止部１４２の中心より外れた位置に配置されることになる。
【００１４】
ところで、金属箔１５１，１５２は、湾曲させて封止部１４１，１４２に内封させている。このため、実質的な幅は広いものとなり、厚みが同じである場合の金属箔１５１の断面積は、所望の大きさを確保することができる。
【００１５】
この実施形態では、封止部を小型化にしながらも金属箔の断面積を所望の大きさに確保でき、必要とする電流を流せ、金属箔の耐熱温度以下に抑えることが可能となる。
【００１６】
図４〜図６は、この発明の管型白熱電球に関する第２の実施形態について説明するための、図４は図２に相当する管型白熱電球の右側部分の斜視図、図５は図４の要部を拡大して示す斜視図、図６（Ａ）は図５のｃ−ｃ’断面図、（Ｂ）は図５のｄ−ｄ’断面図である。上記第１の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。
【００１７】
この実施形態は、封止部１４２の中心から外れた位置にある金属箔１５２に対し、内部リード１３２と外部リード棒１６２を金属箔１５２との接続部以外は封止部１４２の中央に位置にくるようにしたものである。
【００１８】
具体的には、図４、図５に示すように金属箔１５２と接続される内部リード１３２および外部リード棒１６２の一部を変形させた補正部４１，４２を形成させたものである。補正部４１，４２は偏芯した位置にある金属箔１５２に対し、中央の位置にある内部リード１３２および外部リード棒１６２との接続を可能にしている。補正部４１，４２は、単に内部リード１３２と外部リード棒１６２を曲げ加工により実現することができる。
【００１９】
この結果、図６（Ａ）に示すように、金属箔１５２と外部リード棒１６２との接続箇所での外部リード棒１６２は封止部１４２に対して偏芯しているが、図６（Ｂ）に示すように、図５ｄ−ｄ’断面付近での金属箔１５２と外部リード棒１６２との接続箇所での外部リード棒１６２は封止部１４２に対してほぼ中央に位置させている。
【００２０】
このように、金属箔１５２との接続部分以外での内部リード１３２および外部リード棒１６２を封止部１４２の中央に位置するようにしたことにより、機械的強度の均一化や、取り付けのときの制約を緩和させることができる。
【００２１】
図７、図８は、この発明の管型白熱電球に関する第３の実施形態について説明するためのもので、図７は図２の相当する部分の正面図、図８は図７のｅ−ｅ’断面図である。この実施形態は、内部リード１３２と外部リード棒１６２を包み込むように湾曲させて金属箔１５２１を形成したものである。
【００２２】
この場合、金属箔１５２１を内部リード１３２と外部リード棒１６２のような外形、すなわち円形の形状としていることから、ガラス製の封止部１４２の外観形状がより円柱形状に近いものとなり、封止部分を用いて白熱電球を固着する場合には寸法管理等の点で有利となる。
【００２３】
図９は、この発明の管型白熱電球に関する第４の実施形態について説明するための図８に相当する断面図である。この実施形態は、内部リード１３２と外部リード棒１６２に対し、金属箔１５２２を重ね巻きにして形成したものである。
【００２４】
この場合、上記第３の実施形態に比して同じ厚みであれば金属箔１５２２の断面積を広くすることができる。このことから流せる電流容量を増やすことができ、金属箔１５２２の温度上昇を抑えることができる。
【００２５】
図１０、図１１はこの発明の管型白熱電球の第４の実施形態について説明するための、図１０は図２に相当する管型白熱電球の右側部分の斜視図、図１１は図１０の要部を拡大して示した正面図である。この実施形態は、金属箔１５２３のコナーにカットしたカット部１０１〜１０４を形成したものである。
【００２６】
例えば、内部リード１３２から外部リード棒１６２方向に流れる電流は、図１１に矢印で示すように、内部リード１３２と外部リード棒１６２間の近い距離を流れようとする。換言すれば、金属箔１５２３の抵抗値の低い場所を流れようとする。従って、金属箔１５２３の各コーナーには電流が殆ど流れないことから、この部分にカット部１０１〜１０４を形成して除去することで材料費の削減が可能となる。
【００２７】
ところで、従来のピンチ封止で金属箔のコーナー部分をカットした場合は、ピンチ封止するときの圧着工程で、この部分にストレスが集中してしまいバルブにクラックが発生する問題が考えらる。従って、これまでの封止部でコーナーをカットすることは困難であったと考えられる。
【００２８】
この実施形態では、減圧封止により形成された封止部での金属箔にかかるストレスがほとんどないことからカット部を形成することが可能で、金属箔材として耐熱性や石英ガラスとの熱伝導率から近いことから一般に用いられるレアメタルの１種であるモリブデンの使用量を削減することができる。
【００２９】
なお、カット部は４箇所に形成したが、少なくとも１箇所でもその分の材料費削減効果を奏することができる。
【００３０】
上記したこの発明の管型白熱電球に関する第２〜第４の実施形態では、図２に相当する側の一方の封止部だけについて説明したが、他方の封止部も同様の構成で形成されるものである。
【００３１】
図１２は、この発明の管型発熱電球の製造方法に関する一実施形態に説明するための説明図である。
【００３２】
まず、図１２（ａ）において、フィラメント１２の両端に、内部リード１３１，１３２、予め長手方向に湾曲に成形された金属箔１５１，１５２それに外部リード棒１６１，１６２をそれぞれ直列に接続した状態のものを用意する。フィラメント１２の一端と内部リード１３１、金属箔１５１、外部リード棒１６１を直列に接続する箇所とフィラメント１２の他端と内部リード１３２、金属箔１５２、外部リード棒１６２を直列に接続する箇所は、それぞれ例えばスポット溶接により結合させる。
【００３３】
次に、図１２（ｂ）では、（ａ）において直列に接続して一体化されたフィラメント１２等をバルブ１１に収納する。
【００３４】
図１２（ｃ）では、図１２（ｂ）の状態で構成されたバルブ１１の一端にキャップ１２１に取り付ける。このとき、外部リード棒１６２もキャップ１２１に取り付ける。そしてキャップ１２１を上側の状態に保持し、金属箔１５１が位置する内部が減圧状態のバルブ１１の外部からガスを用いたバーナー１２２を当ててバルブ１１を融解させ、バーナー１２２を当てた下の自重の作用に基づきバルブ１１と金属箔１５１を一体化させて封止部１４１を形成する。
【００３５】
ここでの外部リード棒１６２の仮止めは、キャップ１２１で取り付けることとしたが、外部リード棒にアンカーを形成し、このアンカーをバルブ１１内で支持するような構成にすることでも構わない。
【００３６】
同じように、図１２（ｄ）において金属箔１５２が位置する内部が減圧状態のバルブ１１の外部からガスを用いたバーナー１２３を当ててバルブ１１を融解させ、バーナー１２３を当てた下の自重の作用に基づき、バルブ１１と金属箔１５２を一体化させて封止部１４２を形成する。
【００３７】
最後に、図１２（ｅ）において、封止部１４１，１４２を残したバルブ１１の両開口側を例えばレーザー等の手段でカットするとともに、外部リード棒１６１，１６２も適当な長さにカットする。
【００３８】
このような工程を経て、図１２（ｅ）のａ−ａ’断面を示した図３（Ａ）の状態の湾曲に形成された金属箔１４１，１４２を備えた封止部１４１，１４２を実現することができる。
【００３９】
ところで、図１２（ｃ），（ｄ）の工程は、バーナー１２２，１２３を同時に作動させる工程を取ることも可能である。この場合、封止に係る時間を短縮することができ量産効果を向上させることが可能となる。
【００４０】
また、バルブ１１内にガスを封入するときに発生する排気導入管の残留部で１〜５ｍｍ程度突出したチップは、バルブ１１の開口端から行うことによりこれを無くすことも可能である。この場合、多量の管型白熱放電灯を運搬する場合に邪魔になるチップがないことから運搬性の向上も図ることができる。
【００４１】
図１３〜図１５は、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図で、図１３は概略的な構成を示す構成図、図１４は図１３の管型白熱電球の取り付けについて説明するための正面図、図１５は図１３のｆ−ｆ’断面図である。
【００４２】
この実施形態は、この発明の管型白熱電球１００を複写機等のトナーを定着させる加熱装置２００に用いたもので、図１３は図１の左側を拡大して示した管型白熱電球１００を加熱装置２００に取り付けた状態を示している。
【００４３】
図１３において、２０１は一端が図示しないシャーシ等に固着されたブラケットである。このブラケット２０１の他端は、管型白熱電球１００の外部リード棒１６１を取着している。
【００４４】
ブラケット２０１は、図１４に示すように、例えば金属板の先端に切り込み２０１１を形成し、切り込み２０１１の両側面に所定の間隔を置いて両側面に沿う形でスリット２０１２，２０１３をそれぞれ形成する。切り込み２０１１の入り口側の幅ｗ１は、外部リード棒１６１の径よりみも広くし、漸次狭くなる形状とし、その途中の切り込み２０１１の対向する側面に外部リード棒１６１の径よりやや狭い保持部２０１４を形成する。保持部２０１４の入り口側の幅ｗ２は、外部リード棒１６１の径よりも狭い状態で形成されている。
【００４５】
外部リード棒１６１を切り込み２０１１から挿入すると、外部リード棒１６１はこの径よりの狭い保持部２０１４の手前で切り込み２０１１の両側面に衝突する。これに抗して外部リード棒１６１を切り込み２０１１の奥側にさらに押し込むと、切り込み２０１１の側面は矢印ｈ１，ｈ２方向のスリット２０１２，２０１３側に逃げ、外部リード棒１６１は保持部２０１４に保持される。外部リード棒１６１がこれよりも狭い切り込み２０１１の両側面を通過した後は、元に戻る作用により外部リード棒１６１を確実に保持する。
【００４６】
管型白熱電球１００は、ブラケット２０１に支持されることにより、加熱装置２００の円筒状加熱ローラ２０２の内部に配置される。この加熱ローラ２０２は、フレーム２０３に軸受２０４を介して回転自在に支持される。
【００４７】
図１５に示すように、加熱ローラ２０２はアルミニウムや鉄等の材料で形成された管状体で、その表面にシリコンゴムやテフロン（登録商標）などの被覆材２０５で被覆されている。２０６は、回転軸２０７で回転自在に回転されるアルミニウムや鉄等の材料で形成された管状体の加圧ローラで、その表面に耐熱性弾性材料たとえばシリコンゴム２０８が取り付けてある。
【００４８】
加熱ローラ２０２のほぼ中心軸上には、管型白熱電球１００がブラケット２０１に支持することにより配置される。図示しない電源部に接続して通電されると、管型白熱電球１００の加熱コイル１５が発熱され加熱ローラ２０２がヒートアップする。
【００４９】
また、図１５に示すように、図示しない転写ドラムなどからトナーＴ１が所定分布状態に転写された複写紙Ｐを矢印方向に回転させると、ヒートアップされた加熱ローラ２０２と加圧ローラ２０６との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上に定着させ、所定の文字や図柄等として描かれる。
【００５０】
この実施形態では、封止部を径小化を実現した管型白熱電球を用いたことから、管型白熱電球の取り付け構造の小型化を実現することができる。また、封止部の金属箔の断面積も広くでき、金属箔の耐熱温度内を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の管型白熱電球に関する第１の実施形態について説明するための斜視図。
【図２】図１の右側部分を拡大して示した斜視図。
【図３】（Ａ）は図２のａ−ａ’断面図、（Ｂ）は図２のｂ−ｂ’断面図。
【図４】この発明の管型白熱電球に関する第２の実施形態について説明するための図２に相当部分の斜視図。
【図５】図４の要部を拡大して示す斜視図。
【図６】（Ａ）は図５のｃ−ｃ’断面図、（Ｂ）は図５のｄ−ｄ’断面図。
【図７】この発明の管型白熱電球に関する第３の実施形態について説明するための、図２に相当する部分から見た正面図。
【図８】図７のｅ−ｅ’断面図。
【図９】この発明の管型白熱電球に関する第４の実施形態について説明するための、図８に相当する部分から見た断面図。
【図１０】この発明の管型白熱電球に関する第５の実施形態について説明するための斜視図。
【図１１】図１０の要部について説明するための正面図。
【図１２】この発明の管型白熱電球の製造方法に関する一実施形態について説明するための説明図。
【図１３】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１４】管型白熱電球の取り付けについて説明するために、図１３の一部を左側から見た状態の正面図。
【図１５】図１３のｚ−ｚ’断面図。
【符号の説明】
【００５２】
１１  バルブ
１２  フィラメント
１３１，１３２  内部リード
１４１，１４２  封止部
１５１，１５２，１５２１〜１５２３  金属箔
１６１，１６２  外部リード棒
４１，４２  補正部
１０１〜１０４  カット部
１２１  キャップ
１２２，１２３  バーナー
１００  管型白熱電球
２００  加熱装置
２０２  加熱ローラ
２０６  加圧ローラ
【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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【図１０】
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【図１１】
2008108504.tif 000013
【図１２】
2008108504.tif 000014
【図１３】
2008108504.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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