(57)【要約】【課題】本発明は、突入電流を低減し、各種用途において容易に適応することができる汎用性の高い発熱体ユニット及びその発熱体ユニットを用いた加熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の発熱体ユニットは、発熱体ユニットに温度特性の異なる発熱材料による複数の発熱体を第１の容器内に内包し、複数の発熱体のうち隣り合う発熱体の一方を第２の容器に挿入して、第２の容器に挿入した発熱体を隣り合う他の発熱体と分離し、第１の容器内にガスを充填させる構成であり、加熱装置は上記の発熱体ユニットを用いて構成されている。【選択図】図１
2008135313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に対する抵抗値の変化率を表す温度特性の異なる発熱材料により形成された複数の発熱体と、
前記発熱体を内包する第１の容器と、
前記第１の容器内に配置され、前記発熱体のうち隣り合う発熱体のいずれか一方の発熱体が挿入されて隣り合う発熱体の分離を行う第２の容器と、
を具備する発熱体ユニット。
【請求項２】
前記第１の容器内に不活性ガスを一定圧封入されて、前記第１の容器を密閉した構成である請求項１に記載の発熱体ユニット。
【請求項３】
第２の容器は、当該第２の容器に挿入される発熱体の位置規制するための手段を有し、前記第２の容器内の発熱体と前記第２の容器外の発熱体との接触を防止するよう構成された請求項２記載の発熱体ユニット。
【請求項４】
前記複数の発熱体が異なる発熱温度分布特性を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項５】
温度に対する抵抗値の変化率を表す温度特性が異なる複数の発熱体に対して、個々への通電あるいは組み合わせ通電の選択が可能であるよう構成された請求項１乃至４記載のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項６】
温度に対する抵抗値の変化率を表す温度特性が異なる複数の発熱体に対して、少なくとも直列通電接続が所定期間可能な構成を有する請求項１乃至４記載のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項７】
温度に対する抵抗値の変化率を表す温度特性が異なる複数の発熱体に対して個々への通電又は組み合わせ通電の選択が可能であるとともに、前記複数の発熱体各々が有する温度特性における負特性或いは正特性を比較し、通電起動時に、負特性により近い発熱体を先に通電するよう構成された請求項１乃至４いずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項８】
前記複数の発熱体のうち、少なくとも１本が炭素系物質を含み、かつ焼成により形成された炭素系発熱体であり、少なくとも１本がタングステン材である発熱体であるように構成された請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項９】
前記複数の発熱体のうち、少なくとも１本が炭素系物質と抵抗調整物質とを含み、かつ焼成により形成された固形の炭素系発熱体であり、少なくとも１本がタングステン材により形成された発熱体であるように構成された請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１０】
前記複数の発熱体のうち、少なくとも１本の発熱体はその発熱体の延設方向に直交した断面形状が多角形であり、かつ前記発熱体の外面の少なくとも一部が実質的に平面部に形成された請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１１】
前記発熱体が二ケイ化モリブデン、ランタンクロマイト、炭化珪素、ニクロム、Ｆｅ−Ｃｒ−ＡＬ合金、及びステンレスから選ばれた金属により形成された請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１２】
前記第１の容器及び前記第２の容器が赤外線域の光透過性を有する材料で形成された請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１３】
前記第１の容器及び前記第２の容器のいずれかの容器表面の一部が光の透過を抑えるよう構成された請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１４】
前記第１の容器及び前記第２の容器が耐熱性を有する石英材料で形成された請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の発熱体ユニットと、加熱ローラとを有する加熱装置において、前記加熱ローラ内に前記発熱体ユニットを内包するよう構成された加熱装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の発熱体ユニットと、反射板とを有する加熱装置において少なくとも１本の前記発熱体ユニットが反射板と対向して配置された構成であることを特徴とする加熱装置。
【請求項１７】
前記反射板が、前記発熱体ユニットの延設方向と直交する断面の中央部分の少なくとも一部に、前記発熱体ユニットの中心側に突出する凸部が形成された請求項１６に記載の加熱装置。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の加熱装置内に制御回路を含む電源回路を有し、前記制御回路が、複数の発熱体のそれぞれに接続された複数の外部端子と、電源に接続された複数の電源端子と、前記外部端子と前記電源端子とを選択的に接続して、前記発熱体を直列、並列又は単独に接続する切替え装置を設けたことを特徴とする加熱装置。
【請求項１９】
前記制御回路が、オンオフ制御、通電率制御、位相制御、もしくはゼロクロス制御の何れかの回路を単独、若しくは少なくとも二つの制御を組み合わせて構成された請求項１８に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置の熱源として使用される発熱体ユニットに関し、特に、赤外線電球を用い、その発熱体として炭素系物質を使用する発熱体ユニット及びその発熱体ユニットを用いた加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱装置における熱源として使用される従来の赤外線電球には、円筒状のガラス管内部に発熱体としてコイル状のタングステン線や棒状の炭素系焼結体が封入されて構成されている。このような赤外線電球を発熱体ユニットに用いる加熱装置としては、例えば電気ストーブ、調理器、乾燥機等の電気機器、及び複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子機器等の熱源を必要とする各種機器が含まれる。
【０００３】
上記のような各種機器に熱源として発熱体ユニットが用いられているため、発熱体ユニットに対してはその発熱体ユニットを用いる機器仕様において各種の要求がある。例えば、熱源として高い温度であること、指定温度に確実に保持されること、温度調整範囲が広いこと、入力電力に対して高い効率で加熱エネルギーに変換できること、被加熱対象物を一様に加熱できること、指定された方向のみを加熱対象とできること、通電時に大きな過電流が発生しないこと等の各種の要求がある。これらの要求を満たすことを目的として、各種の発熱体ユニットが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照。）。
【０００４】
被加熱対象物を高温度に加熱できる従来の発熱体ユニットとしては、炭素系物質で形成された発熱体をガラス管内部に封入した第１の発熱体ユニットと、タングステン線で形成されたコイルの発熱体をガラス管内部に封入した第２の発熱体ユニットとを有し、これら２つの発熱体ユニットを所定の距離を有して並設したものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、従来の発熱体ユニットとしては、２本の異なる種類の発熱体（コイル状の発熱体と板状の発熱体）を所定の距離を有して並設し、これら２本の発熱体をガラス管内部に収納したものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１１０３２６号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように構成された従来の発熱体ユニットにおいては、高温度に加熱できるように２本の異なる種類の発熱体を並設して熱源として用いられていた。従って、熱源である発熱体ユニットの断面形状、特に発熱体ユニットの延設方向と直交する断面形状が大きくなり、さらに発熱体ユニットのために大きな配設空間が必要となるという問題があった。
【０００６】
特に、コイル状の発熱体と板状の発熱体をガラス管内部に収納した発熱体ユニットにおいては、コイル状の発熱体を固定することが出来ず、長期にわたる通電／遮断のオン−オフ動作で線熱膨張によるたわみが生じ、隣に配置された板状の発熱体と接触する等の問題があった。更に、片側の発熱体が断線や破損した場合には、隣の発熱体と接触して放電し危険な状態となる等、重大な問題点があった。
【０００７】
２本の発熱体ユニットが所定距離を有して並設された構成においては、発熱体ユニットを別々に配置するため、互いの発熱体ユニットに対しては熱輻射のみによる加熱となり熱伝導性が悪く突入電流を軽減するためには立ち上がりに時間が要し、立ち上がりが遅くなるという問題があった。また、このような２本の発熱体ユニットを並設して構成した発熱ユニットにおいては、その断面形状（発熱体ユニットの延設方向に直交する断面形状）が大きくなり、発熱ユニットのための配設空間が大きくなるという問題も有していた。
【０００８】
上記のように、発熱体ユニットは各種機器において熱源として用いられるため、安全性を高くするとともに、入力電力に比して高温度加熱を高効率で行うことができ、且つ配設空間が小さくなるように発熱体ユニットを細く小さく構成することが要求されている。
【０００９】
本発明は、異なる種類の発熱体を細く小さな形状の発熱体ユニット内に収納することができ、安全性及び効率の高い発熱体ユニットを提供するとともに、通電時に大きな過電流となる突入電流の発生を防止した発熱体ユニット及びこのような発熱体ユニットを用いた加熱装置を提供することを課題とする。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、発熱体を簡単な構成で安全確実に固定し、更に起動時の立が上りを早くし、突入電流を軽減して、各種用途において容易に適応することができる汎用性の高い発熱体ユニット及びその発熱体ユニットを用いた加熱装置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】
【００１１】
上記の課題を解決し、本発明の目的を達成するために、本発明の第１の観点の発熱体ユニットは、温度に対する抵抗値の変化率を表す温度特性の異なる発熱材料により形成された複数の発熱体と、前記発熱体を内包する第１の容器と、前記第１の容器内に配置され、前記発熱体のうち隣り合う発熱体のいずれか一方の発熱体が挿入されて隣り合う発熱体の分離を行う第２の容器と、を具備する。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、安全性の高い熱源として汎用性の高い装置となる。
【００１２】
本発明の第２の観点の発熱体ユニットは、第１の観点における前記第１の容器内に不活性ガスを一定圧封入されて、前記第１の容器を密閉した構成である。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、第１の容器内において熱輻射とともに不活性ガスによる熱伝導が生じる。
【００１３】
本発明の第３の観点の発熱体ユニットは、第２の観点における第２の容器が、当該第２の容器に挿入される発熱体の位置規制するための手段を有し、前記第２の容器内の発熱体と前記第２の容器外の発熱体との接触を防止するよう構成されている。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、隣り合う発熱体の接触が確実に防止され、安全性及び信頼性の高い装置となる。
【００１４】
本発明の第４の観点の発熱体ユニットは、第１乃至３の観点における前記複数の発熱体が異なる発熱温度分布特性を有している。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、組み込まれる装置の仕様や、被加熱対象物に応じて発熱温度分布曲線を適宜変更することが可能となり、汎用性の高い熱源となる。
【００１５】
本発明の第５の観点の発熱体ユニットは、第１乃至４の観点において、温度に対する抵抗値の変化率を表す温度特性が異なる複数の発熱体に対して、個々への通電あるいは組み合わせ通電の選択が可能であるよう構成されている。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、突入電流の低減、立ち上がり時間の短縮、及び高入力で高効率の熱源を構築できる。
【００１６】
本発明の第６の観点の発熱体ユニットは、第１乃至４の観点において、温度に対する抵抗値の変化率を表す温度特性が異なる複数の発熱体に対して、少なくとも直列通電接続が所定期間可能な構成を有する。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、突入電流の低減、立ち上がり時間の短縮、及び高入力で高効率の熱源を構築できる。
【００１７】
本発明の第７の観点の発熱体ユニットは、第１乃至４の観点において、温度に対する抵抗値の変化率を表す温度特性が異なる複数の発熱体に対して個々への通電又は組み合わせ通電の選択が可能であるとともに、前記複数の発熱体各々が有する温度特性における負特性或いは正特性を比較し、通電起動時に、負特性により近い発熱体を先に通電するよう構成されている。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、突入電流の低減、立ち上がり時間の短縮、及び高入力で高効率の熱源を構築できる。
【００１８】
本発明の第８の観点の発熱体ユニットは、第１乃至７の観点において、前記複数の発熱体のうち、少なくとも１本が炭素系物質を含み、かつ焼成により形成された炭素系発熱体であり、少なくとも１本がタングステン材である発熱体であるように構成されている。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、突入電流の低減、立ち上がり時間の短縮、及び高温度の熱源を構築できる。
【００１９】
本発明の第９の観点の発熱体ユニットは、第１乃至７の観点において、前記複数の発熱体のうち、少なくとも１本が炭素系物質と抵抗調整物質とを含み、かつ焼成により形成された固形の炭素系発熱体であり、少なくとも１本がタングステン材により形成された発熱体であるように構成されている。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、突入電流の低減、立ち上がり時間の短縮、及び高温度の熱源を構築できる。
【００２０】
本発明の第１０の観点の発熱体ユニットは、第１乃至９の観点において、前記複数の発熱体のうち、少なくとも１本の発熱体はその発熱体の延設方向に直交した断面形状が多角形であり、かつ前記発熱体の外面の少なくとも一部が実質的に平面部に形成されている。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、指向性の高い熱源となる。
【００２１】
本発明の第１１の観点の発熱体ユニットは、第１乃至１０の観点において、前記発熱体が二ケイ化モリブデン、ランタンクロマイト、炭化珪素、ニクロム、Ｆｅ−Ｃｒ−ＡＬ合金、及びステンレスから選ばれた金属により形成されている。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、効率の高い熱源となる。
【００２２】
本発明の第１２の観点の発熱体ユニットは、第１乃至１１の観点において、前記第１の容器及び前記第２の容器が赤外線域の光透過性を有する材料で形成されている。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、立ち上がりの早い効率の高い熱源となる。
【００２３】
本発明の第１３の観点の発熱体ユニットは、第１乃至１１の観点において、前記第１の容器及び前記第２の容器のいずれかの容器表面の一部が光の透過を抑えるよう構成されている。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、均一な温度分布を容易に構築することができる。
【００２４】
本発明の第１４の観点の発熱体ユニットは、第１乃至１３の観点において、前記第１の容器及び前記第２の容器が耐熱性を有する石英材料で形成されている。このように構成された本発明の発熱体ユニットは、高温度の熱源を構築することができる。
【００２５】
本発明の第１５の観点の加熱装置は、第１乃至１４の観点の発熱体ユニットと、加熱ローラとを有し、前記加熱ローラ内に前記発熱体ユニットを内包するよう構成されている。このように構成された本発明の加熱装置は、突入電流の低減、立ち上がり時間の短縮、及び高入力で高効率の加熱手段となる。
【００２６】
本発明の第１６の観点の加熱装置は、第１乃至１４の観点の発熱体ユニットと、反射板とを有する加熱装置において少なくとも１本の前記発熱体ユニットが反射板と対向して配置されている。このように構成された本発明の加熱装置は、被加熱対象物に対して指向性の高い加熱が可能となる。
【００２７】
本発明の第１７の観点の加熱装置は、第１６の観点の前記反射板が、前記発熱体ユニットの延設方向と直交する断面の中央部分の少なくとも一部に、前記発熱体ユニットの中心側に突出する凸部が形成されている。このように構成された本発明の加熱装置は、被加熱対象物に対して効率高く加熱することが可能となる。
【００２８】
本発明の第１８の観点の加熱装置は、第１５乃至１７の観点の加熱装置内に制御回路を含む電源回路を有し、前記制御回路が、複数の発熱体のそれぞれに接続された複数の外部端子と、電源に接続された複数の電源端子と、前記外部端子と前記電源端子とを選択的に接続して、前記発熱体を直列、並列又は単独に接続する切替え装置を設けている。このように構成された本発明の加熱装置は、加熱対象物に応じた温度制御が可能となるとともに、突入電流の低減、立ち上がり時間の短縮、及び高入力で高効率の加熱手段を構築できる。
【００２９】
本発明の第１９の観点の加熱装置は、第１８の観点の前記制御回路が、オンオフ制御、通電率制御、位相制御、もしくはゼロクロス制御の何れかの回路を単独、若しくは少なくとも二つの制御を組み合わせて構成されている。このように構成された本発明の加熱装置は、仕様に応じて高効率の加熱手段を構築できる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、異なる種類の発熱体を細く小さな形状の発熱体ユニット内に収納し、安全性及び効率の高い発熱体ユニットを提供するとともに、通電時に大きな過電流の発生を防止した発熱体ユニット及びこの発熱体ユニットを用いた加熱装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る発熱体ユニット及びその発熱体ユニットを用いた加熱装置の好適な実施例について添付の図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００３２】
本発明に係る実施例１の発熱体ユニットについて図１を用いて説明する。図１は実施例１の発熱体ユニットの構造を示す正面図である。図１に示す発熱体ユニットにおいて、当該発熱体ユニットは長尺形状であるため、その中間部分を破断して省略して示している。
【００３３】
実施例１の発熱体ユニットは、第１の容器１の内部に第１の温度特性を有する第１の発熱体２を持つ第１の発熱構成体Ａと、第２の温度特性を有する第２の発熱体１１を持つ第２の発熱構成体Ｂが並行に配設されて収納されている。また、第１の容器１の内部において、第２の温度特性を有する第２の発熱体１１は第２の容器１２の内部に収納されている。即ち、第２の発熱体１１は第１の容器１と第２の容器１２との２重管の内部に収納されている。実施例１においては、第１の容器１が透明な石英ガラス管で形成されており、第２の容器１２が耐熱性及び絶縁性を有する材質で形成されている。第２の容器１２の材質としては、例えば、耐熱ガラス、結晶化ガラス、石英、セラミックス等が好ましく、特に、赤外線域の透過性を有する材質が好ましい。
【００３４】
第１の容器１には、その両端部分が平板状に溶着されており、アルゴンガス又はアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスなどの不活性ガスが封入されている。第１の発熱構成体Ａにおける第１の発熱体２は炭素系物質で形成されており、第２の発熱構成体Ｂにおける第２の発熱体１１はタングステン物質で形成されている。第１の発熱体２及び第２の発熱体１１を収納する第１の容器１の内部に封入されている不活性ガスであるアルゴンガス又はアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスは、炭素系物質で形成された第１の発熱体２とタングステン物質で形成された第２の発熱体１１の酸化を防止するために封入されている。
【００３５】
第１の発熱構成体Ａにおける第１の発熱体２は、指向性を有する熱輻射体としての機能を有するように、細長い平板形状を有している。この第１の発熱体２の両端には、第１の発熱体２を固定する機能と第１の発熱体２からの熱を放熱する機能を有する保持ブロック３が固着されている。第１の発熱構成体Ａには、保持ブロック３の外側端部に取り付けられた内部リード線部材１０、ガラス管１の両端から導出する外部リード線９Ａ、及び外部リード線９Ａと内部リード線部材１０とを封止部分において電気的に接続するモリブデン箔８Ａを有して構成されている。内部リード線部材１０は、保持ブロック３の外側端部に巻着したコイル部５と、螺旋状に形成されたスプリング部６と、モリブデン箔８Ａに接続された内部リード線７Ａとにより構成されている。スプリング部６は第１の発熱体２に対して張力を与えるものであり、第１の発熱体２が常に所望の位置に配置されるよう構成されている。また、このように内部リード線７Ａとコイル部５との間にスプリング部６を設けることにより、第１の発熱体２における膨張収縮による変化を吸収することが可能となる。
【００３６】
実施例１における内部リード線部材１０は、コイル部５とスプリング部６と内部リード線７Ａをモリブデン線により一体的に形成した例で説明するが、前記機能を有する構成であれば個々に形成されたものでも良い。また、内部リード線部材１０の材料についてもモリブデンで説明するが、タングステンやニッケル等を材料とした弾性を有する金属線（丸棒、平板）を用いて形成しても良い。
【００３７】
一方、第１の発熱体２を有する第１の発熱構成体Ａに並設された第２の発熱体１１を有する第２の発熱構成体Ｂは、熱輻射体としての螺旋状（コイル状）に形成された第２の発熱体１１を内包した第２の容器（耐熱管）１２を有している。実施例１においては、第２の発熱体１１が高温度の場合、第２の発熱体１１と第２の容器１２との間に隙間を設けるため発熱体サポート具１３を配設した例で説明する。しかし、第２の発熱体１１における長手方向の変形等がなく、また第２の発熱体１１の温度が第２の容器１２の軟化温度より十分に低ければ、発熱体サポート具等の保持部材の必要はない。
【００３８】
第２の容器１２は、両端が開口した円筒状の耐熱管であり、その内部に第２の発熱体１１と発熱体サポート具１３を収納している。発熱体サポート具１３は第２の発熱体１１を所定間隔毎に第２の容器１２の内壁に固定するものであり、第２の発熱体１１の所定間隔毎に金属線を巻き付けてリング状に形成し第２の容器１２の内壁に押し付けるよう構成されている。なお、発熱体サポート具１３としては、各種形状のものを用いることが可能であり、例えば円板の中心に形成した貫通孔に第２の発熱体１１を通して保持する構成や、耐熱性を有する線材を巻き付けて太くして保持する構成等が用いられる。また、第２の発熱体１１がある程度剛性を有するものであれば発熱体サポート具１３を用いる必要はなく、第２の容器１２の内壁に対して僅かなクリアランスで第２の発熱体１１を収納しても良い。
【００３９】
図１に示すように、第２の容器１２の上方の端部には、内部リード線７Ｂがその一部を直径の大きなコイル状に形成して係合している。第２の発熱構成体Ｂは、第２の発熱体１１と第２の容器１２の他に、内部リード線７Ｂ、第１の容器１の両端から導出する外部リード線９Ｂ、及び外部リード線９Ｂと内部リード線７Ｂとを封止部分において電気的に接続するモリブデン箔８Ｂを有している。第２の発熱構成体Ｂの第２の容器１２の外壁は、第１の発熱構成体Ａにおける第１の発熱体２と近接しており、第２の容器１２の内壁は第２の発熱体１１にほとんど隙間なく配設されている。従って、実質的に第２の容器１２の厚みが第１の発熱体２と第２の発熱体１１との間において確実に確保される絶縁距離となる。実施例１の第２の発熱構成体Ｂにおける内部リード線７Ｂは、第２の発熱体１１であるタングステン線を延設して構成した例で説明するが、第２の発熱体１１の螺旋形状（コイル形状）及び線径の仕様に応じて他の金属線（丸棒、平板）を用いて形成しても良い。なお、実施例１の第２の発熱体１１は弾性を有する形状で説明するが、第２の発熱体１１が弾性を有しない材料で構成された場合には、内部リード線７Ｂが弾性を有する材料で構成されて、第２の発熱体１１の熱膨張を吸収する構成とすることは言うまでもない。
【００４０】
実施例１において用いた耐熱管である第２の容器１２は、その厚みが１．０ｍｍであり、外径が５．０ｍｍである。なお、螺旋状の第２の発熱体１１の直径は約２．０ｍｍであるため、第２の容器１２の厚みとしては０．２ｍｍから１．５ｍｍまでの範囲内であれば使用可能である。また、第２の容器１２の長さは、第２の発熱体１１の全体を確実に覆う長さであり、実施例１においては第２の発熱体１１と、その両端に固着された内部リード線７Ｂの一部を覆う長さに設定されている。
【００４１】
実施例１においては、第２の容器１２の両端外側部分が丸められており（角取り処理）、第２の容器１２が第１の容器１との接触において破損することが防止されている。また、実施例１においては、第２の容器１２の一端である上端部分と内部リード線７Ｂが係合するように、第２の容器１２の上端部分は内側に曲線的に屈曲しており、内部リード線７Ｂのコイル状部分との係合を確実なものとしている。内部リード線７Ｂが第２の容器１２の上端に係合しているため、第２の容器１２を第１の容器１の内部に位置決めできるとともに、第２の発熱体１１と発熱体サポート具１３を第２の容器１２の内部に確実に収納できる位置に配置でき、発熱体ユニットにおける第２の発熱構成体Ｂの発熱体ユニットの長手方向に対する位置規制を行える構成である。このように、第２の容器１２が第２の発熱体１１の発熱体ユニットの長手方向に対する位置規制の基準となっているため、第２の発熱体１１の全体が第２の容器１２により確実に覆われる。また、内部リード線７Ｂを大きな螺旋状に形成して第２の容器１２の端部（上端部分）が内側に屈曲している箇所に絡めて固定する構成であるため、第２の発熱構成体Ｂにおける各部位の位置規制が精度よく保持される。なお、実施例１においては、発熱体ユニットがその延設方向（長手方向）が上下方向となるよう配設される構成であるため内部リード線７Ｂが第２の容器１２の上端部分に係合する構成の例で説明したが、内部リード線７Ｂが第２の容器１２の上下の両端で係合する構成により第２の発熱構成体Ｂの位置規制を行っても良い。
【００４２】
実施例１の発熱体ユニットにおいては、円筒状の第２の容器１２の内部に螺旋状の第２の発熱体１１が収納される構成であり、且つ第２の容器１２の両端部が開口しているため、先に通電された第１の発熱体２からの輻射熱が第２の発熱体１１を加熱するとともに、第１の容器１内に封入されたアルゴンガス又はアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスなどの不活性ガスの温度上昇により、第２の発熱体１１が加熱される構成となる。すなわち、第１の発熱体２からの輻射熱により第１の容器１内においてガス拡散が発生し、第１の容器１の内圧が高くなる。このとき、円筒状の第２の容器１２の両端が開口しているため、第２の容器１２内の不活性ガスが素早く循環し、不活性ガスの熱伝導により第２の発熱体１１自体の温度をさらに上昇させる。
【００４３】
なお、第１の発熱体２を収納する第１の容器１と第２の発熱体１１を収納する第２の容器１２は、同一の不活性ガスで満たされているため、一方の発熱体が通電され発熱した時、不活性ガスの熱伝導率が高い程、通電前の他方の発熱体若しくは立ち上がりの遅い他方の発熱体を温める効果が高くなることは言うまでもない。
【００４４】
実施例１の発熱体ユニットの構成において、第２の発熱体１１の材料としてタングステン材を使用した場合、第２の発熱体１１の温度が約２４００Ｋ（２１２７℃）以下であれば、第２の発熱体１１のタングステンが第１の発熱体１の材料、例えば炭素系物質と反応して劣化することがないことを発明者は確認している。
【００４５】
実施例１の発熱体ユニットにおいて、第２の容器１２は、第１の発熱構成体Ａと第２の発熱構成体Ｂに対する絶縁壁として機能しており、第１の発熱体２と第２の発熱体１１とは第２の容器１２を介して配置されている。このため、第１の発熱体２と第２の発熱体１１とは確実に絶縁距離を有して第１の容器１内に配置される構成となる。
また、第１の容器１の内部において、第１の発熱体１と第２の容器１２がほとんど隙間なく配置されているため、第１の発熱構成体Ａに衝撃が加わった場合には、第２の容器１２が第１の容器１の内側で大きく移動することがなく、且つ第２の容器１２の端部が丸められているため、２の容器１２自体の破損や、第１の容器１の破損が防止されている。
【００４６】
なお、第２の発熱構成体Ｂにおいて、第２の容器１２を固定する方法は、図１に示した方法だけに限定されるものではなく、第２の容器１２に凹部を設けて内部リード線７Ｂの一部が嵌合する方法、第２の容器１２の内部に固定具を用いる方法、例えば挿入ピンやスペイサー等を取り付けて内部リード線７Ｂの移動を防止する方法等があり、第２の容器１２の内部を塞ぐことなく、発熱体ユニット内の不活性ガスが第２の容器１２の内部を循環できる固定方法であれば用いることができる。
【００４７】
第２の容器１２の両端部の端面は、バリ取りや、加熱等により溶融曲面形成加工を施すことにより、滑らかな曲面に形成し、第２の容器１２の強度とともに破損防止をさらに向上させることができる。
【００４８】
第２の容器１２は不活性ガスが循環できるように両端が開放した筒状の構成であるため、第１の発熱構成体Ａ及び第２の発熱構成体Ｂを第１の容器１の内部において略密着して配置して第１の容器１の両端部分を封止することにより、第１の発熱体２と第２の発熱体１１との間を必要最低限の絶縁距離を有して配置し、且つ第１の発熱体２と第２の発熱体１１とを循環する不活性ガス雰囲気中で確実に使用することが可能となる。
【００４９】
また、実施例１の発熱体ユニットにおいては、第１の容器１の内部で不活性ガスが循環するよう構成されているため、例えば第１の発熱体２のみを通電して第１の発熱体２を加熱させることにより、第１の容器１内において熱拡散が生じて、第２の発熱体１１を加熱し、通電前の第２の発熱体１１の温度を上昇させて、この第２の発熱体１１に対する通電時の温度上昇速度を高めることが可能となる。なお、第１の発熱体２と第２の発熱体１１に対する加熱順序が逆であっても、同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００５０】
第２の容器１２の材質は、耐熱性及び絶縁性を有する材質であれば良く、例えば、耐熱ガラス、結晶化ガラス、石英、セラミックス等が好ましい。特に、赤外線域の透過性を有する材質が第２の容器１２の材質として好ましい。
【００５１】
以下、実施例１における第１の発熱構成体Ａの具体的な構成について説明する。
図１に示すように、第１の発熱体２の両端に固着された保持ブロック３は、段差により異なる直径を有する２つの円柱形状部により構成されている。直径の細い部分である小径部３ａは内部リード線部材１０のコイル部５が巻着されている。直径の太い部分である大径部３ｂはその内部に切れ込み（スリット）が形成されており、第１の発熱体２の端部を挿入して挟着し、互いに電気的に接続されている。保持ブロック３は、導電性と放熱性を有する材料で形成されており、例えば、セラミックス材料、特に黒鉛が好ましく、若しくは、金属材料等の導電性に優れた材料でも良い。また、保持ブロック３の形状としては円筒状に限定されるものではなく、矩形状等の製造容易な形状で良い。
【００５２】
保持ブロック３における直径の細い小径部３ａには、モリブデン、タングステン、又はニッケル等の材料により形成された弾性を有する金属線を螺旋状に巻き付けたコイル部５が固着されている。コイル部５は保持ブロック３の小径部３ａの外周面に密着して巻き付けられており、両者は電気的に接続されている。コイル部５は弾性を有するスプリング部６を経て内部リード線７Ａにつながっている。
【００５３】
実施例１の第１の発熱構成体Ａにおいては、内部リード線７Ａとコイル部５との間にスプリング部６が形成されているため、第１の発熱体２の膨張による寸法変化を吸収できる構成である。また、コイル部５は保持ブロック３に電気的に接続される方法であれば溶接等を用いても良い。
【００５４】
上記のように、第１の発熱構成体Ａは、第１の発熱体２の両側に保持ブロック３，３、コイル部５，５、スプリング部６，６、内部リード線７Ａ，７Ａ、モリブデン箔８Ａ，８Ａ、そして外部リード線９Ａ，９Ａがそれぞれ接続されて構成されており、外部リード線９Ａに電力を供給することにより第１の発熱体２に通電される構成である。
【００５５】
次に、実施例１における第２の発熱構成体Ｂの具体的な構成について説明する。
第２の発熱体１１は螺旋状（コイル状）に形成されており、その螺旋状の第２の発熱体１１に対して所定間隔毎に金属線を巻き付けてリング状に形成し、発熱体サポート具１３を構成する。螺旋状の第２の発熱体１１の両端部分を延長して内部リード線７Ｂ，７Ｂが形成されており、この内部リード線７Ｂ，７Ｂがモリブデン箔８Ｂ，８Ｂを介して外部リード線９Ａ，９Ａにそれぞれ接続されている。第２の容器１２は、第２の発熱体１１及び発熱体サポート具１３を確実に覆い、内部リード線７Ａ，７Ａに係合している。
なお、第２の発熱構成体Ｂにおいて、第２の容器１２は第２の発熱体１１を覆うとともに、第２の発熱体１１を不活性ガスに晒すことが可能な構成であり、第１の発熱構成体Ａに対して近接して配置することができる。
【００５６】
上記のように構成された実施例１の発熱体ユニットにおいて、その両側から導出している外部リード線９Ａ及び／又は９Ｂに電力を供給すると、第１の発熱体２及び／又は第２の発熱体１１に電流が流れ、それぞれの発熱体２，１１の抵抗により熱が発生する。このとき、それぞれの発熱体２，１１からは赤外線が放射される。
【００５７】
図２は実施例１の発熱体ユニットにおける第１の発熱体２と第２の発熱体１１等の温度特性を示す図である。
実施例１の発熱体ユニットにおいて、第１の発熱体２は図２の符号Ｃで示す温度特性曲線（第１の発熱体温度特性曲線）を有し、第２の発熱体１１は図２の符号Ｄで示す温度特性曲線（第２の発熱体温度特性曲線）を有している。このように、実施例１の発熱体ユニットにおいては、第１の発熱体２と第２の発熱体１１が異なる温度特性を有しているため、それぞれの発熱体２，１１への入力方法を適宜設定することにより突入電流を防止しつつ大きい入力を瞬時に投入することが可能となる。すなわち、最初に第１の発熱体２を通電して発熱させて第２の発熱体１１を加熱し、第２の発熱体１１が所定温度（例えば、１０００℃）に達した時に第２の発熱体１１に通電して発熱させるよう構成することにより、突入電流を防止しつつ大きな入力を投入することが可能となる。
【００５８】
実施例１の発熱体ユニットにおいて、第１の発熱体２は、長い板状に成形された炭素系物質で構成されており、黒鉛などの結晶化炭素の基材に窒素化合物の抵抗値調整物質、及びアモルファス炭素を加えた混合物から形成されている。実施例１における第１の発熱体２としては、例えば、板幅が３．６ｍｍ、板厚が０．３ｍｍ、長さが２８０ｍｍの炭素系発熱体を用いた。第１の発熱体２は板幅／板厚との比が５倍以上であるのが望ましい。板幅を板厚より５倍以上大きくすることにより、板幅を構成する面から出る熱量が板厚を構成する面から出る熱量より大幅に多くなり、第１の発熱体２の放熱に指向性を持たすことが可能となる。
【００５９】
なお、第１の発熱体２の第１の発熱体温度特性曲線Ｃは、図２に示すように、発熱体温度による発熱体抵抗値の変化がほとんどないため（抵抗変化率が±１０％以内）、電力投入時の電流と平衡時の電流はほとんど変わらない値である。
炭素系物質で形成された第１の発熱体２は、発熱効率が高く、加熱を開始してから定格温度に達するまでの時間が極めて短く、点灯時の突入電流がなく、そしてフリッカーの発生しない発熱体である。また、第１の発熱体２の寿命は、約１００００時間と長寿命である。
【００６０】
一方、実施例１において用いた第２の発熱体１１は、タングステン材を螺旋状（コイル状）に形成して構成されており、仕様によりその直径は異なるが、実施例１においてはコイル径が約２ｍｍのものを用いた。第２の発熱体１１は螺旋状に形成されているが、延設方向（長手方向）においてコイルの粗密部分を設けることにより、延設方向における温度分布を所望の温度分布とすること可能である。
第２の容器１２は第２の発熱体１１であるタングステンコイルにタングステンワイヤーをリング状に巻き付けた発熱体サポート具１３を設けることにより、発熱体サポート具１３が丸形状であれば丸形状の内壁を持つ第２の容器１２に対して、第２の発熱体１１であるタングステンコイルを確実にサポートすることができる。第２の発熱体１１の発熱体温度が高い場合には、発熱体サポート具１３を用いることにより第２の容器１２の内壁に接触させることなく第２の容器１２内に保持できる構成となる。但し、第２の発熱体１１の設定温度が第２の容器１２の軟化温度より低い場合には、発熱体サポート具の必要はなく、第２の発熱体１１が直接第２の容器１２の内壁によりサポートする構成でも良い。
【００６１】
なお、実施例１においては、第２の容器１２の内径が３．０ｍｍ、外径が５．０ｍｍであり、第１の容器１の内径が１０．５ｍｍ、外径が１２．５ｍｍのものを使用した。第１の容器１の内部において、第１の発熱体２の内部には、幅３．６ｍｍ、厚み０．３ｍｍの第１の発熱体２と、第２の発熱体１１を有する第２の容器１２が実質的に密接するように配設されている。
【００６２】
図２の第２の発熱体温度特性曲線Ｄに示すように、第２の発熱体１１の発熱体温度による発熱体抵抗値は比例的に大きく変化するため、例えば実施例１の第２の発熱体を単独で通電した場合には突入電流は約４０Ａであり、平衡時は５Ａにて安定した。このように、第２の発熱体１１においては、電力投入時に大電流、すなわち突入電流が発生した。このような突入電流に対処する方法としては、例えば制御で言うと接点容量を大きくする、サイリスタの容量を大きくする等の方法がある。しかし、このような対処方法では、すべての危険を回避できるものではない。
【００６３】
上記のような構成された実施例１の発熱体ユニットの点灯時においては、第１の発熱体２を先に通電して点灯し、１１００℃で安定させた場合、第２の発熱体１１は第１の発熱体２からの輻射熱とガス拡散による熱伝導により瞬時に温度が上昇し、図２の第２の発熱体温度特性曲線Ｄに示すように、第２の発熱体１１の抵抗値は大きくなる。この結果、第２の発熱体１１の通電時に生じる突入電流の軽減を図ることができる。実施例１においては、上記のように第１の発熱体２の発熱状態が安定した後に第２の発熱体１１を通電することにより、突入電流を４０Ａから８Ａまで低減することができた。
【００６４】
第１の発熱体２と第２の発熱体１１とを電気的に並列的に構成して点灯する場合、第１の発熱体温度特性曲線Ｃを持つ第１の発熱体２を先に通電して点灯させて第２の発熱体温度特性曲線Ｄを持つ第２の発熱体１１を予め加熱し、その後に第２の発熱体１１を通電して点灯することにより、第２の発熱体温度特性曲線Ｄを有する第２の発熱体１１における突入電流を低減することが可能となる。すなわち、複数の発熱体を並列的に構成して点灯する場合、発熱体温度と発熱体抵抗値との関係が負特性（例えば、図２において符号Ｅで示す発熱体温度特性曲線）に近い傾きを持つ発熱体温度特性曲線の発熱体から点灯し、順次、正特性の傾きが大きくなる発熱体温度特性曲線（例えば、図２の第２の発熱体温度特性曲線Ｄ）の発熱体を点灯していくように構成する。このように構成することにより、それぞれの発熱体を順次加熱してそれぞれの突入電流を大幅に低減することが可能となる。また、各発熱体に対する熱伝導性は、ガスの種類及びガス圧力により選択し調節することが可能であることは言うまでもない。
【００６５】
正特性の発熱体温度特性曲線を持つ発熱体の突入電流を低減する場合の他の方法としては、例えば負特性に近い傾きを持つ第１の発熱体温度特性曲線Ｃの第１の発熱体２と、正特性の傾きを持つ第２の発熱体温度特性曲線Ｄの第２の発熱体１１とを点灯する場合、それぞれの発熱体を電気的に直列に接続して通電して点灯し、その後に並列接続に切り替えることにより、各発熱体の両端に印加される電圧を分散して、突入電流を抑制することが可能となる。このように、発熱体の通電回路を切り換えることは、正特性の第２の発熱体温度特性曲線Ｄを持つ第２の発熱体１１における突入電流を抑制するための有効な手段である。このように構成した場合、突入電流の測定値は約１２Ａであり、大幅に抑制されていることが確認された。
【００６６】
また、実施例１の発熱体ユニットの構成において、第１の発熱体２の板幅面を第２の発熱体１１の方向に向けて配置し、最初に第１の発熱体２を点灯させることにより、第２の発熱体１１をより早く加熱できることは言うまでもない。
実施例１の発熱体ユニットにおいて、発熱体を炭素系物質により繊維織物状又はフエルト状で実質的な平面部分を有する帯状に構成したり、断面形状が多角形で実質的な平面部分を有する長尺な棒状に構成することにより、発熱体の平面部分からの熱輻射により効率の高い指向性を有する熱源を構築することができる。
【００６７】
実施例１の発熱体ユニットにおいては、図２に示したように、発熱体温度により発熱体抵抗値がほとんど変化しない第１の発熱体温度特性曲線Ｃを持つ第１の発熱体２と、正特性の第２の発熱体温度特性曲線Ｄを持つ第２の発熱体１１とを用いた例について説明したが、第１の発熱体２の代わりに図２において符号Ｅで示す発熱体温度特性曲線を持つ発熱体を用いることにより、さらに突入電流の低減と発熱温度の立ち上がりの向上を図ることが可能となる。
【００６８】
図３は実施例１の発熱体ユニットの長手方向の発熱温度分布を示す図である。
図３において、符号Ｆで示す温度分布曲線は第１の発熱構成体Ａによる温度分布曲線であり、符号Ｇで示す温度分布曲線は第２の発熱構成体Ｂによる温度分布曲線である。また、符号Ｈで示す温度分布曲線は、第１の発熱構成体Ａと第２の発熱構成体Ｂとを組み合わせた実施例１の発熱体ユニットによる温度分布曲線である。
【００６９】
実施例１の第１の発熱構成体Ａにおいては、第１の発熱体２の両端部分に発熱量が少ない発熱体保持部２１が構成されている。一方、実施例１の第２の発熱構成体Ｂにおいては、第２の発熱体１１の両端部分において発熱量が多くなるようにコイルを密に形成したコイル密部２２が構成されている。第１の発熱構成体Ａの発熱体保持部２１と第２の発熱構成体Ｂのコイル密部２２は、長手方向において同じ位置に配置されている。この結果、実施例１の発熱体ユニットにおいては、発熱量が少ない発熱体保持部２１と発熱量が多いコイル密部２２が組み合わされているため、発熱体保持部２１において低下した発熱量をコイル密部２２において補うことができ、図３に示した温度分布曲線Ｈとなる。これにより、実施例１の発熱体ユニットにおいては、発熱体ユニットにおける発熱部分の全体を有効に使った発熱温度分布が可能となり、小型の発熱体ユニットで広い発熱温度分布が可能となるため、製品筐体の短小化を図ることが可能となる。
【００７０】
実施例１においては、突入電流がないというメリットはあるが、発熱温度分布の設定が難しかった第１の発熱体２と、発熱温度分布の設定は容易ではあるが、突入電流が大きかった第２の発熱体１１とを第１の容器１内に収納し、さらに第２の発熱体１１を第２の容器１２内に挿入することにより、第１の発熱体２と確実に分離絶縁し、且つ熱伝導性の良い不活性ガスにより熱伝達することにより、突入電流がなく装置全体に比して有効長の長い発熱体ユニットを設計することができる。
【００７１】
また、実施例１においては、第１の発熱体２の材料として炭素系物質を用いた例で説明したが、第１の発熱体２の温度特性、即ち、発熱体温度と発熱体抵抗値との関係が実質的に反比例となる負特性から発熱体温度と発熱体抵抗値との関係が実質的に変化しない（±１０％以内）温度特性を持つ二ケイ化モリブデン、ランタンクロマイト、炭化珪素、ニクロム、Ｆｅ（鉄）−Ｃｒ（クロム）−ＡＬ（アルミ）合金、及びステンレスから選ばれたいずれかを主成分とする材料を用いて、発熱体を構成することにより実施例１と同様の効果を奏することが可能である。
【００７２】
なお、発熱材料を用いる本発明に係る実施例１の発熱体ユニットにおいては、第１の発熱体２が前記材料の場合には不活性ガス雰囲気中で使用する必要はなく、空気中でも使用が可能であるため、第２の発熱体１１がタングステン材料であれば、第２の発熱体１１を覆う第２の容器を封止構造として、円筒状の両端が開放された第１の容器内に第２の容器を収納するよう構成しても良い。但し、このように構成した場合には、不活性ガスによる熱伝導は生じないが、第１の発熱体２からの直接的な熱輻射により第２の発熱体１１を加熱することにより、突入電流の発生を抑制した同様の効果を得ることができる。
【００７３】
実施例１においては、第１の容器１の内部に２つの発熱体２，１１を用いた例で説明したが、第１の容器１の内部に複数の発熱構成体を配置する構成も可能である。この場合には、隣り合う発熱体が直接接触しないように、且つ所望の絶縁距離を確実に確保できるように、１本置きの発熱体を耐熱管である容器で覆う構成となる。
実施例１において用いた第１の容器１が赤外線域の光透過性を有すると、第１の発熱体２からの赤外線域の熱が第１の容器１を透過して、第１の発熱体２に吸収されず効率よく非加熱対象物を加熱することができ、第１の発熱体２の放熱指向性を向上させることができる。また、第２の容器１２においても赤外線域の光透過性を有すると、第１の発熱体２により第２の発熱体１１を効率よく加熱することが可能となり、第２の発熱体１１の通電を開始する切り替え時間を短くすることが可能となる。従って、第２の発熱体１１の突入電流を抑えるための加熱時間が短くなり、発熱体ユニットとしての立ち上がり時間を早くすることができる。
【実施例２】
【００７４】
以下、本発明に係る実施例２の加熱装置について添付の図４を参照しつつ説明する。図４は実施例２の加熱装置における熱源部分の構造を示す断面図である。実施例２の加熱装置の熱源部分は、複写機における熱源部分であり、前述の実施例１において説明した発熱体ユニット２０と、その発熱体ユニット２０から放射された熱を吸収し、紙２５にトナー２６を定着させる加熱ローラ２３と、トナー２６が載置された紙２５を加熱ローラ２３に押し付ける押さえローラ２４とを有して構成されている。実施例２の加熱装置には、上記の熱源部分の他に、図示は省略するが、当該発熱体ユニット２０への電力供給を制御する制御部や、紙を搬送するための駆動制御部などが設けられている。また、実施例２の加熱装置には、装置外観を形成する筐体等の一般的に用いられている加熱装置の構成要素が含まれる。
以下、本発明に係る実施例２の加熱装置に関しては、本発明の特徴となる熱源部分の構成について詳細に説明する。
【００７５】
実施例２の加熱装置における発熱体ユニット２０は、前述の実施例１において図１に示した発熱体ユニットと同一であるため、平板状の第１の発熱体２と第２の容器１２（耐熱管）に覆われた第２の発熱体１１が第１の容器（ガラス管）１内に並設されている。実施例２における加熱装置における発熱体ユニットは、第１の容器１の外周面にセラミックスのコーティング層２７が形成されている。セラミックスのコーティング層２７としては、熱ストレスに耐えられる多孔質なアルミナ、コーデェライト、ムライトなどを厚く形成することにより、光透過を防ぎ、より早く温度をさらに高めて、第２の発熱体１１に対する加熱を早めることができる。なお、第１の容器１が透明石英管であればブラストなどの処理で不透明にすることにより、より早く第２の発熱体１１を加熱して突入電流を抑制して、通電初期の早い段階で大電流を投入することができる。
【００７６】
本発明に係る実施例２の構成において、通電初期において第１の発熱体２のみが通電されて点灯し、第１の容器１内の不活性ガスを加熱すると共に第２の容器１２内の第２の発熱体１１を熱輻射により加熱する。このため、第２の発熱体１１は、熱輻射と共に第１の容器１内の不活性ガスのガス拡散により加熱される。この結果、第２の発熱体１１は素早く温度が上昇する。実施例２の構成においては、図４に示すように、第１の発熱体２の平面部分は、加熱ローラ２３と押さえローラ２４とのトナー定着領域に向くように構成されているが、第１の容器１の外周面にセラミックスのコーティング層２７が形成されているため、第１の発熱体２と第２の発熱体１１からの放射熱が第１の容器１の全体を効果的に加熱する構成である。
なお、第１の発熱体２の平面部分を第２の発熱体１１に向くように配置して、第２の発熱体を瞬時に所定温度に加熱して突入電流の発生を抑制しつつ立ち上がり時間の短縮を図る構成とすることが可能である。
【００７７】
実施例２の加熱装置においては、第１の容器１の外周面にコーティング層２７等が形成されているため、加熱ローラ２３において加熱むらのない定着が可能となる。第１の発熱体２は、指向性を有しており、加熱むらの要因を有しているが、加熱ローラ２３の肉厚や、加熱ローラ２３の素材（熱の伝導度等）にもよるが、加熱むら発生の要因をコーティング層２７やブラスト処理または不透明管等により解決することができる。但し、これらの解決方法は必ずしも必要不可欠な要素ではなく、加熱ローラ２３の肉厚及び素材で対応可能であることは言うまでもない。
【００７８】
実施例２の加熱装置において、加熱ローラ２３は長手方向の表面温度を均一にして、ギヤなどの駆動部分等に熱を取られるのを考慮して、発熱体ユニット２０の長手方向の温度分布において両端部を多少高く設定している（図３参照）。また、用紙サイズの切り替えにより温度分布の変化が生じるが、図３のように２つの発熱体２，１１を用いて温度分布の均一化を図ることができるため、本発明に係る加熱装置においては温度分布を自由に設計することが可能となる。現在は、発熱体としてハロゲン電球が多く使用されているが、ハロゲン電球は突入電流があり、立ち上がりを早くするために大電流を投入することができない。しかしながら、実施例２の加熱装置の熱源部分の構成を用いることにより、突入電流を軽減できるだけでなく、待機時において低電力で待機することが可能な構成となる。現在用いられているハロゲン電球は、その管壁温度が２５０℃を下回ると寿命が短くなる欠点を有するが、本発明に係る加熱装置における発熱体ユニットにおいては、第１の発熱体２と併用することにより低温度でも長寿命とすることができる構成となる。
【００７９】
実施例２における加熱装置として複写機を例として説明したが、熱源部分の構成は、例えば複写機の他に、暖房用ストーブ等の輻射電気暖房器、調理加熱等の調理器、食品等の乾燥機、ファクシミリ、プリンタ等の電子装置、及び短時間で高温度に加熱する必要のあるその他の装置に適用することができる。
【実施例３】
【００８０】
以下、本発明に係る実施例３の加熱装置について添付の図５及び図６を参照しつつ説明する。図５は実施例３の加熱装置における熱源部分の構成を示す断面図であり、反射板５０の延設方向（長手方向）に直交した断面を示している。実施例３の加熱装置における熱源部分は、前述の実施例１の発熱体ユニットを熱源として用い、その発熱体ユニットの背面側に反射板５０を設けた構造である（被加熱対象物は発熱体ユニットの正面側に配置されている。）。実施例３の加熱装置としては、輻射電気暖房器における熱源部分を一例として説明する。
【００８１】
実施例３において用いた発熱体ユニット２０Ａは、第１の発熱体２の平面部分が発熱体ユニット２０Ａの正面側（図５における上側）と背面側（図５における下側）を向くよう配置されており、第１の発熱体２の背面側に第２の発熱体１１が配置された構成である。
図５に示すように、実施例３においては、発熱体ユニット２０Ａの背面側に反射板５０が設けられており、反射板５０の延設方向（長手方向）に直交した断面形状は、その中央部分に正面方向（図５における上方向）に突出した略二等辺三角形状の凸部５０ａが形成されている。この凸部５０ａの頂点の向く方向が第２の発熱体１１の中心（加熱源の中心）となるよう配置されている。
【００８２】
反射板５０は上記のように形成されているため、第２の発熱体１１から背面方向に放射された熱線の中で、第２の発熱体１１の真後ろに放射された熱線は、反射板５０の凸部５０ａの傾斜面にて反射され、反射板５０における幅方向の両端部５０ｂの近傍を照射して、加熱装置の正面方向へ幅広く反射される。即ち、実施例３の加熱装置における反射板５０は、第１の発熱体１１の真後ろに放射された熱線が、第１の発熱体１１の方向には反射されず、第１の発熱体１１が配置されていない幅方向の両端部分に反射されるよう構成されている。この結果、図５に示した反射板５０を用いた加熱装置は、反射板５０の長手方向に直交する断面における両端部分から正面側に反射される熱線が多くなり、被加熱対象物を効率高く加熱することが可能となる。
【００８３】
実施例３の加熱装置において、第２の発熱体１１の温度が約２５００℃であり、その中心波長が約１．０３μｍである。また、第１の発熱体２の温度が約１１００℃であり、その中心波長が約２．１μｍであるため、反射板５０の中央からは第１の発熱体２からの２．１μｍの波長の熱線が放射され、反射板５０の両側部分からは第２の発熱体１１からの１．０３μｍの波長の熱線が放射され、反射板５０の放射位置において選択的な放射が可能となる。
【００８４】
また、実施例３の加熱装置は、まぶしさの観点において、温度の高い第２の発熱体１１からの反射光は減衰されてまぶしくなくなり、第２の発熱体１１の正面側には温度の低い第１の発熱体２が配置されているため、第２の発熱体１１からの直接正面側に放射された光はカットされる。もし、反射板に凸部が形成されておらず通常の放物線断面形状であれば、第２の発熱体１１の真後ろに放射された熱線は、その反射板から直接輻射されて目に入りまぶしく感じる。
【００８５】
図６は、実施例３の加熱装置における熱源部分の別の構成を示す断面図である。この熱源部分に用いた発熱体ユニット２０Ｂは、第１の発熱体２と第２の発熱体１１が平面側と背面側とを分ける同一平面上に各中心が配置される構成である。即ち、第１の発熱体２と第２の発熱体１１のそれぞれが互いの正面側若しくは背面側に配置されておらず、それぞれが正面側から目視できる位置に配置された構成である。そして、第１の発熱体２の平面部分が発熱体ユニット２０の正面側（図６における上側）と背面側（図６における下側）を向くよう配置されている。また、反射板５０の中央部分で正面方向（図６における上方向）に突出した略二等辺三角形状の凸部５０ａの頂点が、発熱体ユニット２０Ｂの中心（加熱源の中心）に対向する位置、即ち、並設された第１の発熱体２と第２の発熱体１１との間の位置の方向に突出するよう形成されている。
【００８６】
図６に示すように、反射板５０の凸部５０ａの突出方向が第１の発熱体２と第２の発熱体１１との間となるように凸部５０ａが設けられているため、第１の発熱体２の平面部を被加熱対象物の方向に向けて配置することにより、反射板５０における第１の発熱体２と対向する半面部分（図６の右側半面部分）の方が反対側半面部分より第１の発熱体２からの熱線を多く反射する構成となる。従って、反射板５０の片側半面ごとに波長をある程度区分できる構成となる。第１の発熱体２と第２の発熱体１１からの各放射は、反射板５０が球面放射であるため、実測により区分けすることは困難であるが、２種類の波長を持ち発熱温度の異なる発熱体を設けることにより、被加熱対象物ごとに最適な吸収域を２カ所に設定することが可能となる。このため、図６に示した構成の熱源部分を有する加熱装置は、より効果的に加熱効率を高めることが可能な構成となる。
【００８７】
実施例３の加熱装置において用いられている反射板５０の材料は、反射率の高いアルミニウの表面に鏡面仕上げを施した板材を用いた。なお、反射板５０の材料としては、反射率の高い材料で、且つ耐熱性を有する材料であれば良く、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、又はステンレス等の金属板、若しくは耐熱性の材料の表面にアルミニウム、窒化チタン、ニッケル、クロム等の金属薄膜形成処理した板材等が用いられる。
【００８８】
反射板５０は、発熱体ユニットの各発熱体の背面を覆うように、各発熱体の延設方向（長手方向）に沿って同一断面を有して形成されている。なお、実施例３における反射板５０は、各発熱体の延設方向の発熱部分の全てを覆うように、各発熱体より長く形成されている。また、加熱装置の仕様に応じて発熱体の本数を３本以上とすることも可能であり、その場合にも発熱体の配置に応じて反射板の形状を変更すれば同様の効果が得られる。
【００８９】
上記のように発熱体ユニットと反射板とを熱源とした加熱装置は、広範囲な加熱、平行熱線による加熱、吸収域ごとの発熱体温度（中心波長）による効率の良い加熱方式、及び効率の高い加熱を行うことができ、被加熱対象物と使用環境に応じて設計変更を容易に行うことができる汎用性の高い加熱装置となる。
【００９０】
実施例３における加熱装置として輻射電気暖房器を例として説明したが、熱源部分の構成は、例えば暖房用ストーブ等の輻射電気暖房器の他に、調理加熱等の調理器、食品等の乾燥機、複写機、ファクシミリ、プリンタ等におけるトナー定着等の電子装置、及び短時間で高温度に加熱する必要のある装置が含まれる。
【実施例４】
【００９１】
以下、本発明に係る実施例４の加熱装置について添付の図７を参照しつつ説明する。図７は実施例４の加熱装置の通電制御方法を説明するための回路図である。
【００９２】
実施例４の加熱装置は前述の実施例１の発熱体ユニットを熱源として用いており、その熱源の通電制御方法を特徴とするものである。以下、実施例１と同様に発熱体ユニットに設けられている２つの発熱体２，１１を第１の発熱体２と第２の発熱体１１として説明し、それぞれの発熱体２，１１の構成は実施例１の第１の発熱体２と第２の発熱体１１と同一である。
【００９３】
図７に示す回路図は、実施例４の加熱装置における発熱体ユニットの通電制御方法を示す図であり、実施例４の加熱装置における発熱体ユニットの制御回路を示している。図６に示すように、実施例４における発熱体ユニットの第１の発熱体２の両端に接続された外部リード線９Ａには第１の外部端子６１と第２の外部端子６２が設けられている。また、実施例４における発熱体ユニットの第２の発熱体１１の両端に接続された外部リード線９Ｂには第３の外部端子６３と第４の外部端子６４が設けられている。
【００９４】
また、実施例４の加熱装置における制御回路には、電源Ｖに接続された３つの電源端子６５，６６，６７が設けられている。第１の電源端子６５は第１の外部端子６１と第３の外部端子６３の両方と同時に接続するか、又は第１の外部端子６１のみに接続できるよう構成されている。第２の電源端子６６は第２の外部端子６２と第４の外部端子６４の両方同時に接続できるよう構成されている。そして、第３の電源端子６７は、第１の電源端子６５が第１の外部端子６１のみに接続しているとき、第３の外部端子６３のみに接続できるよう構成されており、このとき、第１の発熱体２の第２の外部端子６２と第２の発熱体１１の第４の外部端子６４は、互いに電気的に接続されるよう構成されている。
【００９５】
上記のように構成された実施例４の加熱装置における制御回路において、第１の発熱体２と第２の発熱体１１との通電制御は、以下のように行われる。なお、外部端子６１，６２，６３と電源端子６５，６６，６７の各種接続状態は、加熱装置に設けられた切替え回路（図示省略）の制御により行われる。
【００９６】
［並列通電］
第１の発熱体２と第２の発熱体１１とを並列に通電する場合、第１の発熱体２の第１の外部端子６１と第２の発熱体１１の第３の外部端子６３が第１の電源端子６５に接続される。同時に、第１の発熱体２の第２の外部端子６２と第２の発熱体１１の第４の外部端子６４は、第２の電源端子６６に接続される。このように制御回路が接続されることにより、例えば第１の発熱体２と第２の発熱体１１の仕様がともに１００Ｖの印加で消費電力５００Ｗであれば、電源Ｖにより１００Ｖを通電すると発熱体ユニットの消費電力は１０００Ｗとなる。また、第１の発熱体２が１００Ｖの印加時において発熱体温度は約１１００℃の熱輻射を行い、第２の発熱体１１が１００Ｖの印加時において発熱体温度は約２５００℃の熱輻射が行われる。
【００９７】
前述の実施例１において説明したように、起動時である通電初期においては、温度特性が負特性により近い第１の発熱体２を先に通電して発熱させ、第２の発熱体１１が加熱された後に両方を並列に印加することにより突入電流の軽減を図ることができる。従って、起動時においては、第１の発熱体２を通電するため、第１の電源端子６５を第１の外部端子６１に接続し、同時に第２の電源端子６６を第２の外部端子６２に接続する。そして、所定時間経過後の第２の発熱体１１が所定温度に達した時、第２の発熱体１１を通電するため、第１の電源端子６５を第３の外部端子６３に接続し、同時に第２の電源端子６６を第４の外部端子６４に接続して、第１の発熱体２と第２の発熱体１１を並列接続して通電する。このように第１の発熱体２と第２の発熱体１１を並列通電制御することにより、突入電流が抑制された起動時の動作となる。
【００９８】
第１の発熱体２のみを単独で通電する場合、第１の発熱体２の第１の外部端子６１が第１の電源端子６５に接続される。同時に、第１の発熱体２の第２の外部端子６２が第２の電源端子６６に接続される。このとき、第２の発熱体１１には電圧が印加されない状態である。このように接続された制御回路を設けることにより、第１の発熱体２が前述の仕様（１００Ｖ，５００Ｗ）を有する場合、電源Ｖにより１００Ｖを通電すると赤外線電球の消費電力は５００Ｗとなり、第１の発熱体２は発熱体温度１１００℃で熱輻射する。そして、第１の発熱体２と第２の発熱体１１を並列通電制御すると、第１の発熱体２が約１１００℃の熱輻射を行い、第２の発熱体１１が約２５００℃の熱輻射を行う。
【００９９】
［直列通電］
第１の発熱体２と第２の発熱体１１とを直列に通電する場合、第１の発熱体２の第１の外部端子６１が第１の電源端子６５に接続される。同時に、第１の発熱体２の第２の外部端子６２と第２の発熱体１１の第４の外部端子６４が互いに電気的に接続される。そして、第２の発熱体２の第３の外部端子６３が第３の電源端子６７に接続される。このように制御回路が接続されることにより、第１の発熱体２と第２の発熱体１１が前述の仕様（１００Ｖ，５００Ｗ）を有する場合、電源Ｖにより１００Ｖを通電すると発熱体ユニットの消費電力は平衡で３１０Ｗとなる。その際、初期値の合成抵抗により突入電流４．２Ａとなった。２００Ｖの場合、発熱体ユニットの消費電力は平衡で１０００Ｗとなる。その際初期値の合成抵抗により突入電流は６．５Ａとなった。第１の発熱体２と第２の発熱体１１とを並列に印加すると平衡で１００Ｖ１０００Ｗとなり、初期時から第１の発熱体２と同時に第２の発熱体１１を通電すると、そのときの第２の発熱体１１の突入電流は４０Ａであった。従って、突入電流は平衡時の電流に比べて約４倍であるのに対し、前記のように直列に接続した場合には、平衡時の電流に比べて約１．３倍の突入電流とすることができた。
また、上記のように直列通電の後に接続状態を切り替えて並列通電を行うことにより発熱体温度の高い加熱が可能となる。
【０１００】
上記のように、加熱装置の制御回路に３つの電源端子６５，６６，６７を設けて複数の発熱体の接続状態を切り替えることにより、発熱体ユニットに対しては同一入力であっても制御回路における通電方法を選択することにより、発熱体温度を変更して、所望の温度による調整加熱が可能となる。従って、実施例４の加熱装置においては、通電制御を行うことにより、中心波長の異なる発熱体を選択的に加熱することが可能であり、熱輻射の指向性の異なる発熱体を選択的に加熱することが可能であり、そして被加熱対象に対応して容易に加熱温度を制御することが可能となる。
【０１０１】
なお、実施例４の加熱装置は実施例１の発熱体ユニットの赤外線電球を用いて熱輻射の制御を行った例で説明したが、本発明はこのような加熱装置に限定されるものではなく、前述の実施例２の加熱装置の制御方法として用いて、その熱輻射の制御を行うことも可能である。
【０１０２】
また、実施例４の加熱装置において、通電制御を行う場合にその選択条件として温度制御を加味することも可能である。温度制御として、例えばサーモスタット等の温度検知手段を用いたオンオフ制御、正確な温度を感知する温度感知センサを用いた入力電源の位相制御、さらに通電率制御、ゼロクロス制御などをそれぞれ単独で若しくはそれらを組み合わせて行うことにより、高精度な温度管理が可能な加熱装置が実現できる。従って、このように構成された実施例４の加熱装置によれば、発熱体の平面部分の指向性制御と通電制御とにより、輻射特性に優れた加熱と高精度な温度管理が可能となる。
【０１０３】
以上のように、本発明の発熱体ユニットにおいては、温度に対する抵抗値の変化率を表す温度特性の異なる発熱材料の発熱体を複数本、第１の容器内に内包し、複数の発熱体のうち隣り合う発熱体を第２の容器（耐熱管）内に挿入して確実に絶縁分離した構成であるため、温度特性の異なる発熱体を選択して適宜通電することにより、立ち上がり特性の改善を行うことが可能である。さらに、このように構成された発熱体ユニットは、隣り合う発熱体の一方が第２の容器（耐熱管）により覆われているため、その第２の容器（耐熱管）により当該発熱体をサポートすることが可能な構成となり、且つ隣り合う発熱体との分離を図りつつ小型化することができる。
【０１０４】
本発明の発熱体ユニットにおいては、第１の容器内に不活性ガスを一定圧封入し、第１の容器内に複数の発熱体を収納して密閉した構成としたことにより、突入電流のある発熱体（正特性発熱体）を突入電流のない発熱体により熱輻射により加熱するとともに、不活性ガスの熱拡散により瞬時に熱伝導して突入電流のある発熱体を加熱することが可能となる。この結果、本発明の発熱体ユニットにおいては、正特性の発熱体に対して加熱後の通電であるホットスタートができるため、正特性発熱体の点灯時の突入電流を大幅に抑制すること可能となる。
【０１０５】
本発明の発熱体ユニットおいては、第２の容器はその内部に配置される発熱体の位置規制の機能を有し、且つ隣り合う他の発熱体との接触を防止する機能を有している。このように第２の容器を有する発熱体ユニットにおいては、一定の形状を保持する特性（保形性）を持たない発熱体に対する位置規制を確実に行うことができるとともに、第２の容器により隣り合う発熱体との絶縁分離を容易に行うことができ、且つ発熱体の材料同士の反応を防ぎ発熱体の長寿命化を図ることが可能となる。
【０１０６】
本発明の発熱体ユニットにおいては、発熱温度分布が異なる複数の発熱体を第１の容器内に配設ことにより、発熱体ユニットの長手方向における温度分布を所望の曲線に容易に設定することができるとともに、複数の発熱体の組み合わせにより加熱波長を選択して被加熱対象物を有効的に適切に加熱することが可能となる。
【０１０７】
本発明の発熱体ユニットにおいては、温度特性が異なる発熱体を個々に又は組み合わせて選択的に通電可能な構成を有しており、例えば、起動時（点灯時）において複数の発熱体を一時的に直列接続できる構成とすることにより、突入電流の発生する正特性の発熱体を負特性または負特性から正特性のうちで負特性により近い発熱体と直列接続することにより、突入電流の大幅な抑制が可能となる。
【０１０８】
本発明の発熱体ユニットにおいては、複数の発熱体を個々に又は組み合わせて選択的に通電可能な構成を有しており、温度特性が負特性又は負特性から正特性のうちで負特性により近い発熱体を起動時（点灯時）に先に通電して、その通電された発熱体により、突入電流のある正特性の発熱体を予め加熱し、突入電流の低減を図ることが可能な構成となる。
【０１０９】
本発明の発熱体ユニットにおいては、複数の発熱体を用いてそれぞれの発熱体に対して通電制御が可能な構成であるため、例えば一方の発熱体が炭素系物質を含み、焼成により形成された負特性から正特性のうちで負特性に近い炭素系発熱体であり、他方の発熱体がタングステン材で形成された正特性の発熱体である場合に、上記のように炭素系発熱体から先に通電する通電制御を行うことにより突入電流の低減を図ることが可能となる。
【０１１０】
本発明の発熱体ユニットにおいては、複数の発熱体を用いてそれぞれの発熱体に対して通電制御が可能な構成であるため、例えば一方の発熱体が炭素系物質と抵抗調整物質とを含み、焼成により形成され、負特性から正特性のうちで負特性に近い抵抗変化率が±１０％以内の固形の炭素系発熱体であり、他方の発熱体がタングステン材で形成された正特性の発熱体である場合に、上記のように通電制御を行うことにより突入電流の低減を図ることが可能となる。
【０１１１】
また、本発明の発熱体ユニットにおいては、発熱体がその長手方向における断面が多角形であり、略平面部分を有する長尺棒状で構成されたことにより、指向性を有する熱放射が可能であり、さらに隣り合う点灯前の発熱体をより早く加熱して、その発熱体の立ち上がり時間の短縮を図ることができるとともに、その発熱体が正特性である場合にはより早く加熱して突入電流が低減され、立ち上がり時間の短縮と高入力の投入が可能な発熱体ユニットの構成となる。
【０１１２】
また、本発明の発熱体ユニットにおいて、発熱体が二ケイ化モリブデン、ランタンクロマイト、炭化珪素、ニクロム、Ｆｅ−Ｃｒ−ＡＬ合金、及びステンレスから選ばれた金属により形成された場合、第１の容器は封止しなくても第２の容器の介在で絶縁性と熱伝導性をより良くすることが可能となり、より優れた加熱ができる発熱体ユニットとすることができる。この場合、第１の容器は石英管だけでなく封止ができない結晶化ガラスなども使用することが可能となり、第１の容器における失透を防ぐことができる構成となる。
【０１１３】
また、本発明の発熱体ユニットにおいて、第１の容器及び第２の容器が赤外線域の光透過性を有する材料で形成されているため、赤外線域の波長が多く含まれる発熱体の輻射エネルギーを効率よく被加熱対象物の加熱に使用することができ、また隣り合う発熱体を熱伝導だけでなく熱輻射により効率高く加熱することができる。このため、本発明によれば、点灯時の立ち上がりが早くなると共に、被加熱対象物を効率高く加熱できる発熱体ユニットとすることができる。
【０１１４】
また、本発明の発熱体ユニットにおいて、被加熱対象物に対する加熱目的に応じて、均一加熱や、加熱方向を特定する一方向加熱などが要求された場合、第１の容器及び第２の容器の少なくともいずれか一方の容器表面に光の透過を抑える処理または材料を形成することにより、加熱制御を行うことができる。
【０１１５】
また、本発明においては、第１の容器及び第２の容器が耐熱性を有する石英材料で形成されたことにより、熱衝撃性に優れ、加工が容易であり、封止処理が可能であり、そしてガスの気密性を保つことができるため、立ち上がりの早い発熱体ユニットを構築することができる。
【０１１６】
また、本発明の加熱装置は、上記構成の少なくとも１組の発熱体ユニットを筒状の加熱ローラに挿入した構成とすることにより、温度特性の異なる発熱体を選択して適宜通電することにより、立ち上がり特性の改善を行うことが可能である。さらに、本発明の加熱装置においては、発熱温度分布が異なる複数の発熱体を配設することにより、発熱体ユニットの長手方向の温度分布を所望の温度分布曲線に設定することができ、例えば加熱ローラの両端における温度勾配の改善を図ることができる。
【０１１７】
また、本発明の加熱装置は、上記構成の少なくとも１組の発熱体ユニットの背面側に反射板を設けた構成により、発熱体の複数の組み合わせにより加熱波長を選択して、被加熱対象物を効率高く適切に加熱することができる。
【０１１８】
また、本発明の加熱装置は、反射板の長手方向と直交する断面における中央部分に、複数の発熱体により構成された発熱体ユニットの中心に向かって突出した凸部が形成されているため、発熱体自身から放射された熱線が反射板により反射されることによる加熱を防止することができるとともに、波長が異なる発熱体を用いた場合には、それらの発熱体の適宜配置調整することにより波長の区分がある程度可能な構成とすることができる。発熱体からの各放射は、反射板が球面放射であるため、実測により分けることは困難であるが、例えば２種類の波長を持ち発熱温度の異なる発熱体を設けた場合には、被加熱対象物ごとに最適な吸収域を２カ所設定することが可能となり、より効果的に加熱効率を高めることが可能な加熱装置となる。
【０１１９】
また、本発明の加熱装置は、複数の発熱体のそれぞれに接続された複数の外部端子と、電源に接続された複数の電源端子と、前記外部端子と前記電源端子とを選択的に接続して、前記発熱体を直列、並列又は単独に接続する制御回路と、を具備するよう構成されており、前記制御回路により各発熱体を適宜組み合わせることにより突入電流を低減して、立ち上がり時間を短縮し、そして高入力の投入可能な加熱装置とすることができる。
【０１２０】
また、本発明の加熱装置は、制御回路がオンオフ制御、通電率制御、位相制御、及びゼロクロス制御のそれぞれの回路を単独、若しくは少なくとも二つを組み合わせて構成することにより、発熱体の平面部分の指向性制御と通電制御とにより、輻射特性に優れた加熱と高精度な温度管理ができる装置となる。
【０１２１】
以上のように、本発明の発熱体ユニットは、温度に対する抵抗値の変化率を表す温度特性の異なる発熱材料により構成された複数の発熱体を第１の容器に内包し、複数の発熱体のうち隣り合う発熱体の一方を第２の容器に挿入して、第２の容器に挿入した発熱体を隣り合う他の発熱体と分離し、第１の容器内にガスを充填させる構成である。このため、本発明の発熱体ユニットにおいては、温度特性の異なる発熱体を選択し適宜通電することにより、第１の容器内の温度上昇とともにガス拡散及び熱伝導により正特性を示す発熱体の突入電流を抑制して、発熱体ユニットとしての立ち上がり特性の改善を行うことが可能となる。さらに、本発明の発熱体ユニットにおいては、第２の容器に挿入した発熱体の少なくとも一部が第２の容器により覆われているため、第２の容器に挿入した発熱体は、第２の容器の外側の方向に突出することがないよう規制保持され、第２の容器に挿入した発熱体と隣り合う発熱体との分離を短い距離、或いは小さい空間で図ることが可能となり、発熱体ユニットの小型化を図ることができる。また、上記のように構成された発熱体ユニットを用いた加熱装置は、温度特性の異なる複数の発熱体を適宜通電制御して、効率が高く、信頼性及び安全性が高く、そして寿命の長い加熱手段を構築することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明に係る発熱体ユニットは小型で高効率の熱源として利用でき、この発熱体ユニットを用いた加熱装置は突入電流を低減することのできる加熱手段としては有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明に係る実施例１の発熱体ユニットの構成を示す平面図
【図２】本発明に係る実施例１における発熱体ユニットの発熱体温度特性を示す特性図
【図３】本発明に係る実施例１の発熱体ユニットの温度分布を示す図
【図４】本発明に係る実施例２の加熱装置における熱源部分の構成を示す断面図
【図５】本発明に係る実施例３の加熱装置における熱源部分の構成を示す断面図
【図６】本発明に係る実施例３の加熱装置における熱源部分の他の構成を示す断面図
【図７】本発明に係る実施例４の加熱装置の制御回路の動作を示す説明図
【符号の説明】
【０１２４】
１  第１の容器
２  第１の発熱体
３  保持ブロック
５  コイル部
６  スプリング部
７Ａ，７Ｂ  内部リード線
８Ａ，８Ｂ  モリブデン箔
９Ａ，９Ｂ  外部リード線
１０  内部リード線部材
１１  第２の発熱体
１２  第２の容器
１３  発熱体サポート具
２０  発熱体ユニット
２１  発熱体保持部
２２  コイル密部
２３  加熱ローラ
２４  押さえローラ
２５  紙
２６  トナー
２７  コーティング層
５０  反射板
６１  第１の外部端子
６２  第２の外部端子
６３  第３の外部端子
６４  第４の外部端子
６５  第１の電源端子
６６  第２の電源端子
６７  第３の電源端子
【図１】
2008135313.tif 000003
【図２】
2008135313.tif 000004
【図３】
2008135313.tif 000005
【図４】
2008135313.tif 000006
【図５】
2008135313.tif 000007
【図６】
2008135313.tif 000008
【図７】
2008135313.tif 000009