(57)【要約】【課題】バルブの肉厚を薄くしてもシュリンクによる封止で機械的な衝撃に強くしたとともに、バルブの肉厚を薄くしたことによる立ち上がり温度の時間短縮を図ることができる。【解決手段】石英ガラスのバルブ１２内に挿入したタングステン製のフィラメント１３の両端をそれぞれ溶接した一対の金属箔１７１，１７２の他端にアウターリード１９１，１９２の一端を溶接する。金属箔１７１，１７２部分のバルブ１２を、減圧封止方法を用いて封止部１６１，１６２を形成し、ハロゲンランプ１１を構成する。バルブ１２の肉厚を７ｍｍ〜８ｍｍの範囲とし、バルブ１２の熱容量を下げつつ、シュリンクによる封止部１６１，１６２の強度も確保することができる。【選択図】図１
2009054310.tif 000002
【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と、
前記バルブ内に収納したコイル状のフィラメントと、
前記フィラメントの両端に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したアウターリードと、
少なくとも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封止部と、
前記バルブの肉厚は、０．７〜０．８ｍｍとしたことを特徴とする管型白熱ヒータ。
【請求項２】
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加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機の定着用等に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た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は、管状の長尺石英ガラス製のバルブ内にフィラメントと不活性ガスを含む封入ガスを封入し、バルプ両端をピンチシールにより封止を行っている。立ち上がりの高速化、省電力化を実現するために、不活性ガスとしてアルゴンＡｒより分子量の大きいクリプトンあるいはキセノンを主成分と使用しトナー定着の立ち上がり時間を短縮している。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００２−１３９９３９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、ヒータの熱放射でガラス管での損失分を低減するためには、ガラス管の薄肉化やガラス管径を縮小する必要があるものの、ガラス管の薄肉化やガラス管径を縮小した場合、ピンチシールで形成された封止の強度は５０Ｎ前後程度しか得られず、ヒータの取り扱いや実機への組み込み後に、小さな衝撃が加わった場合でも破損する虞がある、という問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、バルブの肉厚を薄くしても封止部の機械的な衝撃に強いとともに、バルブの肉厚を薄くしたことによる立ち上がり温度の時間短縮を実現させた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は、耐熱性ガラス製の円筒状バルブと、前記バルブ内に収納したコイル状のフィラメントと、前記フィラメントの両端に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したアウターリードと、少なくとも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封止部と、前記バルブの肉厚は、０．７〜０．８ｍｍ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、バルブの肉厚を薄くしてもシュリンクによる封止で機械的な衝撃に強くしたとともに、バルブの肉厚を薄くしたことによる立ち上がり温度の時間短縮を図ることができる。
【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〜図３は、この発明の管型白熱ヒータに関する一実施形態について説明するためのもので、図１は正面図、図２は側面図、図３は図１要部の切欠斜視図である。
【０００９】
図１、図２において、１１は例えば定着用等に用いられる管型白熱ヒータの一種である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のバルブ１２内の長手方向に、タングステンを巻回して形成された複数のフィラメント１３と耐熱性で導電性の非発光部１４とが電気的に直列接続して収容してある。フィラメント１３はバルブ１２内の長手方向に配された複数のアンカー１５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。フィラメント１３と非発光部１４は、同材料で形成しても構わない。
【００１０】
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。バルブ１２の軸方向両端部は、減圧封止法による一対の封止部１６１，１６２を形成し、これら封止部１６１，１６２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）で形成された矩形状の金属箔１７１，１７２をそれぞれ埋設している。
【００１１】
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封切跡をなくすことが可能である。
【００１２】
金属箔１７１，１７２は、その内端部に、一対のインナーリード１８１，１８２を介して複数のフィラメント１３と非発光部１４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１９１，１９２がそれぞれ接続されている。アウターリード１９１，１９２は、封止部１６１，１６２から気密状態で外部へ延出している。アウターリード１９１，１９２に給電が行われると、複数のフィラメント１３から光熱が放出される。
【００１３】
図３に示すように、バルブ１２の肉厚ｔは例えば０．８ｍｍであり、バルブ１２の径φは例えば６ｍｍである。
【００１４】
ここで、図４を参照し、バルブ１２の肉厚の違いによる温度立ち上がり特性の比較について説明する。なお、図４の立ち上がり温度は、図５に示すようにバルブ１２を加熱ローラ９１内に配置した状態での加熱ローラ９１が定着温度の達するまでの時間を比較したものである。
【００１５】
すなわち、図４における破線の特性はバルブ１２の肉厚を１．０ｍｍとした場合の、実線の特性はバルブ１２の肉厚を０．９ｍｍ，０．８ｍｍ，０．７ｍｍとした場合の、バルブ１２を加熱ローラ９１内に配置した場合のそれぞれ温度立ち上がり特性を示している。
【００１６】
加熱ローラ９１が定着に必要な温度である例えば２００℃を確保するまでに要する立ち上がり時間は、肉厚が１．０ｍｍのバルブの場合は１０秒程度要し、肉厚が０．９ｍｍのバルブでは９秒程度を要している。これに対し、肉厚が０．８ｍｍ，０．７ｍｍでは８秒未満であることが分かった。換言すれば、加熱ローラ９１を２００℃の温度にさせるためのバルブ１２は、肉厚が０．８ｍｍ以下のバルブであれば、熱容量がより小さくなり良好な温度特性が得られるということができる。
【００１７】
次に、図６〜図８を参照し、バルブの径と肉厚の異なるバルブ、さらに異なる封止方法により形成された封止部における封止強度の比較について説明する。
【００１８】
図６は、封止部の強度を測定する条件を模式的に示したものである。封止部強度は、封止部から１０ｍｍ間隔をあけた位置を支持具６１で支持し、支持具６１から２０ｍｍ離れた位置を上方から応圧した場合を測定した。
【００１９】
図７、図８は、図６の測定条件で異なる封止方法とバルブの肉厚との封止部の強度の測定結果をそれぞれ示し、図７は肉厚を１．０ｍｍに、図８は肉厚を０．８ｍｍにしバルブに対するバルプの径と封止方法の違いに対する封止部の強度の測定結果を表している。
【００２０】
先ず、図７において、バルブの肉厚が１．０ｍｍのピンチシールの封止強度は、φ５ｍｍでは４５Ｎで、φ６ｍｍでは６０Ｎ程度であった。これに対し、バルブの肉厚が１．０ｍｍのシュリンクシールの封止強度は、φ５ｍｍおよびφ６ｍｍのいずれも１００Ｎ以上であった。
【００２１】
次に、図８において、バルブの肉厚が０．８ｍｍのピンチシールの封止強度は、φ５ｍｍでは３０Ｎで、φ６ｍｍでは４５Ｎ程度であった。これに対し、バルブの肉厚が０．８ｍｍのシュリンクシールの封止強度は、φ５ｍｍおよびφ６ｍｍのいずれも１００Ｎ以上であった。
【００２２】
図７、図８の封止強度を測定した結果をみると、シュリンクシールの場合には、バルブの肉厚が１．０ｍｍのときはもちろんのこと、肉厚が０．８ｍｍのときにも１００Ｎ以上の強度を得ることができる。
【００２３】
ところで、肉厚が１．０ｍｍに比べて肉厚が０．８ｍｍのときのバルブの熱容量が小さいなることから、バルブの温度上昇が早くなることについては、図４の説明の中で説明した。このことから、封止をシュリンクとし、バルブ１２の肉厚が０．８ｍｍ以下である場合には、立ち上がりの早いバルブの温度特性を得ることができる。
【００２４】
この実施形態では、バルブの肉厚が０．８ｍｍでありながら、十分な封止強度を有するシュリンクシールのハロゲンランプ１１を、加熱ローラ９１に配置したときの加熱ローラ９１の定着に必要な２００℃までに上昇させるまでの時間は、８秒程度まで早めることが可能となる。
【００２５】
このことは、特開２００２−１３９９３９公報に記載された内容のように、高価な不活性ガスであるクリプトンあるいはキセノンを使用しなくても、トナー定着の立ち上がり時間を短縮させることができることを意味する。逆に、クリプトンあるいはキセノンを使用した場合は、さらに立ち上がり時間を早めることに寄与する。
【００２６】
図９、図１０は、上記で説明したハロゲンランプ１１を使用したこの発明の加熱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ｘ−ｘ’断面図である。
【００２７】
図９、図１０において、１００は加熱装置である。アルミニウムや鉄等の金属からなる円筒状の加熱ローラ９１の外周面には例えばテフロン（登録商標）による被覆材９２が被覆されている。加熱ローラ９１の内部には発熱源であるハロゲンランプ１１が図示しない支持部材で配置されている。
【００２８】
９３は、加熱ローラ９１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９３の外周面には例えばシリコンゴムによる弾性体層９４が被覆されている。この弾性体層９４の表面には、通過する紙が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。
【００２９】
加熱ローラ９１と加圧ローラ９３は、支持手段９５１，９５２で回転自在に支持されている。また、加熱ローラ９１と加圧ローラ９３の同方向の一端にはそれぞれ図示しない回転ギアが取り付けられ、これら回転ギアとモータの回転軸に取り付け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９１と加圧ローラ９３を図２３の矢印Ａ，Ｂ方向にそれぞれ回転させることができる。
【００３０】
加熱ローラ９１のハロゲンランプ１１が通電されると、加熱ローラ９１が発熱してヒートアップ（昇温）する。そこで図１０の矢印Ａ，Ｂ方向に加熱ローラ９１と加圧ローラ９３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９１と加圧ローラ９３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。
【００３１】
上記した加熱装置では、加圧ローラ９３も加熱ローラ９１と同様に加熱ローラにしても構わない。
【００３２】
この実施形態では、バルブ１２の温度上昇を早めることができることから、加熱ローラ９１の温度上昇を早めることができ、結果として定着可能な時間を早くすることが可能となる。
【００３３】
なお、加熱装置の用途としては、複写機等の画像形成装置の定着用に用いたが、これに限らず、家庭用の電気製品、業務用や実験用の精密機器や化学反応用の機器等に装着して加熱や保温の熱源としても使用し同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の管型白熱ヒータに関する一実施形態の構成について説明するための正面図。
【図２】図１の側面図。
【図３】図１要部の切欠斜視図。
【図４】バルブの肉厚の違いによる温度立ち上がり特性の比較について説明するための説明図。
【図５】バルブの肉厚に違いによる加熱ローラが定着温度の到達時間について説明するための説明図。
【図６】封止部の強度を測定する条件について説明するための模式図。
【図７】異なるバルブ肉厚と異なる封止方法による封止部の封止強度の関係について説明するための説明図。
【図８】異なるバルブ肉厚と異なる封止方法による封止部の封止強度の関係について説明するための説明図。
【図９】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１０】図９のｘ−ｘ’断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１１  ハロゲンランプ
１２  バルブ
１３  フィラメント
１４  非発光部
１５  アンカー
１６１，１６２  封止部
１７１，１７２  金属箔
１８１，１８２  インナーリード
１９１，１９２  アウターリード
６１  支持具
９１  加熱ローラ
９３  加圧ローラ
１００  加熱装置
【図１】
2009054310.tif 000003
【図２】
2009054310.tif 000004
【図３】
2009054310.tif 000005
【図４】
2009054310.tif 000006
【図５】
2009054310.tif 000007
【図６】
2009054310.tif 000008
【図７】
2009054310.tif 000009
【図８】
2009054310.tif 000010
【図９】
2009054310.tif 000011
【図１０】
2009054310.tif 000012