(57)【要約】【課題】複数本の白熱電球を使用した場合に相互の干渉を抑え、加熱ローラに対してより有効な発光を行う。【解決手段】管型バルブ１１内の長手方向に直列接続された電力供給により発光する発光部１２及び導電性の非発光部１３を収容するとともに不活性ガスが封装され、バルブ１１の両端部にピンチシール１９１，１９２を形成し、直列接続された発光部１２及び非発光部１３の両端からリード線１８１，１８２を介して導出して白熱電球１００を構成する。白熱電球２００は、発光部２２と非発光部２３の位置が発熱電球１００と異なることを除けば、白熱電球１００と同様の構成をしている。白熱電球１００，２００は個別にオンオフが可能とした。これにより、所定の発光分布の管型白熱ヒータを複数使用した場合の対となる管型白熱ヒータに干渉をしない発光が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管型バルブ内の長手方向に直列接続された電力供給により発光する発光部および導電性の非発光部を収容するとともに不活性ガスが封装され、前記バルブの両端部にシール部を形成するとともに該シール部を介して直列接続された前記発光部および前記非発光部の両端から導出された導入線から構成される白熱電球において、
前記発光部と非発光部の位置が異なる前記白熱電球を隣接して複数有し、該複数の白熱電球を個別にオンオフ制御可能としたことを特徴とする管型白熱ヒータ。
【請求項２】
前記発光部は、タングステン製のフィラメントであり、前記非発光部は導電性の板あるいは丸棒であることを特徴とする請求項１記載の管型白熱ヒータ。
【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記載の管型白熱ヒータと、
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、例えば電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等におけるトナー像定着の加熱ローラ内に配置される熱源用の管型白熱ヒータおよびこのヒータを用いたトナー定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の管型白熱ヒータでは、一方の管型白熱ヒータは、発光部あるいは非発光部あるいは発光部および非発光部に対向する位置であるとともに、他方の管型白熱ヒータのバルブを向かい合っている部分のバルブに反射膜が形成されていることから、バルブ内のフィラメントから放射された光が効率良く加熱ローラの内表面に反射して照射され、加熱ローラの内表面に照射される光量を大きくでき、加熱ローラの立ち上がり時間を短くすることを可能とするものである。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００２−１１０３１６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１の技術では、図示はされていないが、垂れ下がり防止のため発光部ではフィラメントサポータ、いわゆるアンカーをコイル巻きされた部分に取付け、非発光部でもコイル巻きしこの部分にアンカーを取付けている。しかし、非発光部のコイル巻きされたアンカー取付けのためのコイル部分は発光してしまうことになる。そのため一対の中央発光分布の管型白熱ヒータと干渉し、２本を点灯させたときの発光および熱の伝わり方が、端部の管型白熱ヒータに干渉され配光のリップルが大きくなりトナー定着へ悪影響を与えることがあった。
【０００４】
この発明の目的は、複数本の白熱電球を使用した場合に相互の干渉を抑え、加熱ローラに対してより有効な発光を行うことができる管型白熱ヒータおよびこれを用いたヒータ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、この発明の管型白熱ヒータでは、管型バルブ内の長手方向に直列接続された電力供給により発光する発光部および導電性の非発光部を収容するとともに不活性ガスが封装され、前記バルブの両端部にシール部を形成するとともに該シール部を介して直列接続された前記発光部および前記非発光部の両端から導出された導入線から構成される白熱電球において、前記発光部と非発光部の位置が異なる前記白熱電球を隣接して複数有し、該複数の白熱電球を個別にオンオフ制御可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、所定の発光分布の管型白熱ヒータを複数使用した場合の対となる管型白熱ヒータに干渉をしない発光が可能となり、さらにはソフト、制御系と組み合わせることで、ローラに対する有効な熱放射させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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。
【０００８】
図１は、この発明の管型白熱ヒータの一実施形態に関するヒータの役目を果たす直管型の白熱電球１００，２００の構成図である。  
白熱電球１００は、管状の長尺石英ガラスのバルブ１１内部に長尺の発光部１２と長尺の耐熱性で導電性の非発光部１３が収容される。発光部１２は複数のアンカー１４を、非発光部１３は複数のアンカー１５を用いてそれぞれバルブ１１内の中央部に位置するように支持される。
【０００９】
発光部１２は、例えばタングステン素線を巻回して形成された複数のコイル状部１２１とこれらの間に粗巻き状や直線状の飛び部１２２を直列接続して構成される。非発光部１３は例えばモリブデン製の丸棒１３１で構成される。発光部１２と非発光部１３の一端はそれぞれ電気的に接続され、発光部１２の他端はレグ部１６１に、非発光部１３の他端はレグ１６２にそれぞれ接合される。
【００１０】
レグ部１６１，１６２は、それぞれバルブ１１の材料と熱膨張率が近似するモリブデン箔などの金属箔１７１，１７２の一端に溶接し、金属箔１７１，１７２の他端はアウターリード１８１，１８２にそれぞれ溶接する。金属箔１７１，１７２に位置するバルブ１１の相対する方向から金型で押し潰してピンチシール部１９１，１９２をそれぞれ形成することでバルブ１２内が気密に封止される。２０１，２０２は白熱電球１００の両端に配置されるステアタイトなどのセラミックスからなる円筒形状の絶縁性のベース部材である。
【００１１】
バルブ１１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の圧力封入してある。
【００１２】
白熱電球２００は、管状の石英ガラスのバルブ２１内部に長尺の発光部２２と耐熱性で導電性の非発光部１３を収容される。発光部２２は複数のアンカー２４で非発光部２３は複数のアンカー２５によりバルブ２１内にそれぞれ支持される。
【００１３】
発光部２２は、例えばタングステン素線を巻回して形成された複数のコイル状部２２１とこれらの間に粗巻き状や直線状の飛び部２２２を直列接続して構成される。非発光部２３は、例えばモリブデン製の丸棒２３１で構成される。発光部２２と非発光部２３の一端はそれぞれ電気的に接続され、発光部２２の他端はレグ部２６１に、非発光部２３の他端はレグ２６２にそれぞれ接合される。
【００１４】
レグ部２６１，２６２は、それぞれバルブ２１の材料と熱膨張率が近似するモリブデン箔などの金属箔２７１，２７２の一端に溶接し、金属箔２７１，２７２の他端はアウターリード２８１，２８２にそれぞれ溶接する。金属箔２７１，２７２に位置するバルブ２１の相対する方向から金型で押し潰してピンチシール部２９１，２９２をそれぞれ形成することでバルブ２２内が気密に封止される。３０１，３０２は、白熱電球２００の両端に配置させるステアタイトなどのセラミックスからなる円筒形状の絶縁性のベース部材である。
【００１５】
バルブ２１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の圧力封入してある。
【００１６】
白熱電球１００の発光部１２の発光長Ｌ１であり、白熱電球１００は発光長Ｌ１の部分だけが発光する。白熱電球２００の発光部２２の発光長Ｌ２であり、白熱電球２００は発光長Ｌ２の部分だけが発光する。
【００１７】
図２（ａ）は、白熱電球１００の発光部１２の発光分布を模式的に示し、図２（ｂ）は、白熱電球２００の発光部２２の発光分布を模式的に示し、図２（ｃ）は、図２（ａ），（ｂ）の発光分布を合成した状態を模式的に示したものである。図３は、白熱電球１００，２００をそれぞれ制御するための概略図である。
【００１８】
白熱電球１００，２００は、白熱電球１００のアウターリード１８１，１８２と白熱電球２００のアウターリード２８１，２８２にそれぞれ供給される電力を、図３に示す回路のスイッチＳＷを制御することにより、所望の発光分布の切り替えを調整することができる。従って、例えばＡ４サイズの用紙にトナーを定着させる場合は、発光長Ｌ１の白熱電球１００のみを点灯させ、例えばＡ３サイズの用紙にトナーを定着させる場合は、発光長Ｌ１＋Ｌ２の白熱電球１００，２００を点灯させる。
【００１９】
また、白熱電球１００，２００は、それぞれ異なる電力を図３の制御部Ｒ１，Ｒ２で制御することで、図２（ａ），（ｂ）の矢印で示すように発光出力を個別に調整することができ、図２（ｃ）の合成した配光分布を変更することができる。所定の発光分布の白熱ヒータ１００，２００を使用したため、対となる白熱電球１００と２００が干渉をしない発光を実現することができる。
【００２０】
この実施形態では、異なる定格の白熱電球１００，２００を用い、これを制御することで複写機などにおける露光を必要とするものなどや複写機などにおける露光用や定着用として用紙の大きさに対応させたり、余熱からの立ち上がりを短時間で行わせたりするなどに活用できる。
【００２１】
図４、図５は、図１〜図３で説明した管型白熱ヒータを用いたこの発明のトナー定着装置の一実施形態について説明するための、図４は概略的な構成図、図５は図４の要部の断面図である。  
図４、図５において、４１，４２は上下に対向配置された定着用の長尺ローラで、これらローラ４１，４２はアルミニウムや鉄製の管状体それぞれの表面に、シリコンゴムやテフロン（登録商標）などの被覆材４３，４４で被覆されている。ローラ４１，４２は図示しない支持手段で回転自在に支持されている。また、ローラ４１，４２の同方向の一端にはそれぞれ回転ギア４１１，４２１が取り付けられている。符号４５はモータであり、このモータ４５の回転軸４５１に回転ギア４５２が回転ギア４１１，４２１に噛み合った状態で取り付けられている。
【００２２】
また、ローラ４１，４２内のほぼ中心軸上には、それぞれ２灯の白熱電球１００，２００が図示しない支持部材を介し配設されており、図３に示す電源部３１に接続して通電されると、両ローラ４１，４２内の白熱電球１００，２００のフィラメントがそれぞれ発熱してヒートアップ（昇温）する。
【００２３】
図５の矢印Ａ１，Ａ２方向にローラ４１，４２が回転するようにモータ４５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ローラ４１，４２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。
【００２４】
ところで、余熱からの立ち上がりの場合に、通常運転時には白熱電球１００のみを使用する場合であっても、白熱電球１００，２００を点灯させることにより立ち上がり時間を短くすることが可能となる。また、
この実施形態によれば、異なる定格の白熱電球１００，２００を用い、これを制御することで複写機などにおける露光を必要とするものなどや複写機などにおける露光用や定着用として用紙の大きさに対応させたり、余熱からの立ち上がりを短時間で行わせたりするなどに活用できる。さらに、ソフト、制御系と組み合わせることにより、ローラに対してより有効な熱放射をさせることができる。
【００２５】
図６は、この発明の管型白熱ヒータの他の実施形態に関するヒータの役目を果たす直管型の白熱電球１００，２００，３００の構成図である。  
白熱電球１００は、図１の白熱電球１００の発光部１２と非発光部１３の長さが異なるだけで同じ構成である。発光部１２の発光長Ｌ３は、非発光部１３に比べて１／３程度となっている。また、白熱電球２００は、図１の白熱電球２００と同様の構成となっており、ここでは同符号を付してその説明は省略する。
【００２６】
また、白熱電球３００は、管状長尺の石英ガラスバルブ３１内部の長手方向中央部に、長尺の発光部３２とこの発光部３２の両端に長尺の耐熱性で導電性の非発光部３３，３４のそれぞれの一端を接続して収容される。発光部３２は複数のアンカー３２１を、非発光部３３は複数のアンカー３３１を、非発光部３４は複数のアンカー３４１をそれぞれ用いてバルブ３１内の中央部に位置するように支持される。
【００２７】
発光部３２は、例えばタングステン素線を巻回して形成された複数のコイル状部３２２とこれらの間に粗巻き状や直線状の飛び部３２３を直列接続して構成される。非発光部３３，３４はそれぞれ例えばモリブデン製の丸棒３３２，３４２で構成される。一端が発光部３２に電気的に接続された非発光部３３の他端はレグ部３６１に、一端が発光部３２に電気的に接続された非発光部３４の他端はレグ部３６２にそれぞれ接合させる。
【００２８】
レグ部３６１，３６２は、それぞれバルブ３１の材料と熱膨張率が近似するモリブデン箔などの金属箔３７１，３７２の一端に溶接し、金属箔３７１，３７２の他端はアウターリード３８１，３８２にそれぞれ溶接する。金属箔３７１，３７２に位置するバルブ３１の相対する方向から金型で押し潰してピンチシール部３９１，３９２をそれぞれ形成することでバルブ３１内が気密に封止される。４０１，４０２は白熱電球３００の両端に配置されるステアタイトなどのセラミックスからなる円筒形状の絶縁性のベース部材である。
【００２９】
バルブ３１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の圧力封入してある。
【００３０】
白熱電球１００の発光部１２の発光長Ｌ３であり、白熱電球１００は発光長Ｌ３の部分が発光する。白熱電球２００の発光部２２の発光長Ｌ４であり、白熱電球２００は発光長Ｌ４の部分が発光する。白熱電球３００の発光部３２の発光長Ｌ５であり、白熱電球３００は発光長Ｌ５の部分が発光する。
【００３１】
図７（ａ）は、白熱電球１００の発光部１２の発光分布を模式的に示し、図７（ｂ）は、白熱電球３００の発光部３２の発光分布を模式的に示し、図７（ｃ）は、白熱電球２００の発光部２２の発光分布を模式的に示している。図７（ｄ）は、図７（ａ）〜（ｃ）の発光分布を合成した状態を模式的に示したものである。
【００３２】
図８は、白熱電球１００，２００，３００を制御することについて説明するための概略図である。  
図８において、白熱電球１００，２００，３００は、白熱電球１００のアウターリード１８１，１８２、白熱電球２００のアウターリード２８１，２８２、白熱電球３００のアウターリード３８１，３８２にそれぞれ供給される電力を、対応する図８のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御することにより、所望の発光分布の切り替えを調整することが可能となる。
【００３３】
従って、小さめの用紙にトナーを定着させる場合は、発光長Ｌ１の白熱電球１００のみを点灯させ、大きめの用紙にトナーを定着させる場合は、発光長Ｌ１＋Ｌ２の白熱電球１００，２００を点灯させる。
【００３４】
また、白熱電球１００，２００，３００は、それぞれ異なる電力を図８の制御部Ｒ１〜Ｒ３で制御することで、図７（ａ）〜（ｃ）の矢印で示すように発光出力を個別に調整することができ、図７（ｄ）の合成した配光分布を制御することができる。例えば、この制御は白熱電球１００，２００，３００の発光部近傍に図示しない温度センサーを配置しておき、白熱電球１００，２００，３００の発光部から発生する熱が所望の値になるように設定することである。
【００３５】
この実施形態では、異なる定格の白熱電球１００，２００，３００を用い、これをより細かく制御することで、複写機などにおける露光を必要とするものなどや複写機などにおける露光用や定着用として用紙の大きさに対応させたり、余熱からの立ち上がりを短時間で行わせたりするなどに活用できる。
【００３６】
図９、図１０は、図６〜図８で説明した管型白熱ヒータを用いたこの発明のトナー定着装置の一実施形態について説明するための、図９は概略的な構成図、図１０は図９の要部の断面図である。  
図９、図１０において、４１，４２は上下に対向配置された定着用の長尺のローラで、これらローラ４１，４２はアルミニウムや鉄製の管状体それぞれの表面に、シリコンゴムやテフロン（登録商標）などの被覆材４３，４４で被覆されている。ローラ４１，４２は図示しない支持手段で回転自在に支持されている。また、ローラ４１，４２の同方向の一端にはそれぞれ回転ギア４１１，４２１が取り付けられている。符号４５はモータであり、このモータ４５の回転軸４５１に回転ギア４５２が回転ギア４１１，４２１に噛み合った状態で取り付けられている。
【００３７】
また、ローラ４１，４２内のほぼ中心軸上には、それぞれ２灯の白熱電球１００，２００、３００が図示しない支持部材を介し配設されており、図８に示す電源部３１に接続して通電されると、両ローラ４１，４２内の白熱電球１００，２００，３００のフィラメントがそれぞれ発熱してヒートアップ（昇温）する。
【００３８】
図１０の矢印Ａ，Ｂ方向にローラ４１，４２が回転するようにモータ４５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ローラ４１，４２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。
【００３９】
ところで、例えば回転ギア４１１，４２１により白熱電球１００の発光部から発生された熱が奪われた場合は、回転ギア４１１，４１２に近い位置に発光部のある白熱電球１００の温度センサーが発熱電球１００の電力を上げ白熱電球１００の温度を上昇させるように制御する。これにより、周辺の要因による温度低下を防止し安定した定着が可能となる。また、余熱からの立ち上がりの場合に、通常運転時には白熱電球３００のみを使用する場合であっても白熱電球１００，２００，３００を点灯させることにより立ち上がり時間を短くすることが可能となる。
【００４０】
この実施形態では、熱が周囲に奪われる場合に、奪われた部分の白熱電球をより高い温度になるような制御を行うことにより、発熱分布の均一化を図って定着ムラを防止できるばかりか、余熱からの立ち上がりも短くすることができる。
【００４１】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、例えば、封止のピンチシール部は、封止したい部分を加熱して形成するシュリンクシールとしてもよい。また、図８のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３や可変抵抗Ｒ１〜Ｒ３で構成される白熱電球１００，２００，３００を制御する制御部は、マイコンによる制御でも構わない。
【００４２】
さらに、図５、図１０において、両方のローラ４１，４２内にそれぞれ白熱電球を配置したが、必ずしも両ローラに置く必要はなく、何れか一方に配置すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の管型白熱ヒータの一実施形態について説明するための構成図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１の各白熱電球の発光部の発光分布について説明するための模式図。
【図３】図１の各白熱電球の制御について説明するための概略図。
【図４】この発明のトナー定着装置の一実施形態について説明するための構成図。
【図５】図４の要部の断面図。
【図６】この発明の管型白熱ヒータの他の実施形態について説明するための構成図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、図６の各白熱電球の発光部の発光分布について説明するための模式図。
【図８】図６の各白熱電球の制御について説明するための概略図。
【図９】この発明のトナー定着装置の他の実施形態について説明するための構成図。
【図１０】図９の要部の断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１００，２００，３００  白熱電球
１１，２１，３１  バルブ
１２，２２，３２  発光部
１３，２３，３３  非発光部
４１，４２  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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