(57)【要約】【課題】石英ガラス製のスリーブを減圧封止する部分に確実に位置決めさせることで、所望のガラス肉厚を有する減圧封止部を実現する。【解決手段】耐熱性のガラスで形成されたバルブ１１内に挿入したタングステン製のフィラメント１２と、フィラメント１２の両端をそれぞれ溶接した一対の金属箔１５１と、金属箔１５１の他端に電力供給用の外部リード１６１を溶接し、金属箔１５１の部分のバルブ１１を減圧封止法で形成した封止部１４１とによりハロゲンランプ１００を形成する。ガラス量をバルブ１１と同じ材料のスリーブ３１を減圧封止する前にバルブ１１内に配置し、これをバーナーで溶解させて封止部１４１を形成するが、スリーブ３１と金属箔１５１との位置決めのため、スリーブ３１に底部４１を形成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性ガラス製のバルブ内の長手方向に配置されたタングステン製のフィラメントと、
前記フィラメントの両端にそれぞれ接続した一対の金属箔と、
前記金属箔それぞれの他端に接続した電力供給用のアウターリードと、
前記金属箔の部分と前記バルブと同材料のスリーブを配置した状態で前記バルブを減圧封止方法により封止した封止部と、を具備し、
前記スリーブには、該スリーブが前記封止部の形成時に前記金属箔に対向配置させる位置決め部が形成されることを特徴とするハロゲンランプ。
【請求項２】
前記スリーブの位置決めは、前記金属箔に近い位置の前記アウターリードに直交する方向に接続されたストッパーで行うことを特徴とする請求項１記載のハロゲンランプ。
【請求項３】
ストッパーは、前記金属箔と同材料で形成したことを特徴とする請求項２記載のハロゲンランプ。
【請求項４】
前記ストッパーから前記アウターリードの開放端側の前記バルブを切り離し、前記封止部を形成後には、前記アウターリードとの接続から切り離したことを特徴とする請求項２または３記載のハロゲンランプ。
【請求項５】
フィラメントの両端に、インナーリード、金属箔、アウターリードをそれぞれ直列状態に接続する工程と、
前記金属箔に位置させた状態に位置決めする位置決め部を有する耐熱性ガラス製のスリーブを収納する工程と、
前記工程で直列接続された前記フィラメント等を前記スリーブとともに、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、前記金属箔および前記スリーブをバーナーで焼成させ封止を行う工程と、
前記工程で形成された封止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アウターリード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ヒータランプの製造方法。
【請求項６】
フィラメントの両端に、インナーリード、金属箔、直交方向にストッパーが接続されたアウターリードをそれぞれ直列状態に接続する工程と、
前記ストッパーとの間で前記金属箔に位置させた状態に位置決めする位置決め部を有する耐熱性ガラス製のスリーブを収納する工程と、
前記工程で直列接続された前記フィラメント等を前記スリーブとともに、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、前記金属箔および前記スリーブをバーナーで焼成させ封止を行う工程と、
前記工程で形成された封止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アウターリード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ヒータランプの製造方法。
【請求項７】
前記封止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アウターリードを適当な長さにカットする工程では、前記ストッパーも前記封止部から露出させ、前記アウターリードから切り離したことを特徴とする請求項６記載のヒータランプ製造方法。
【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１〜４のいずれかに記載のハロゲンランプと、
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ハロゲンランプ、加熱装置、ハロゲンランプ製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機の定着用に使用されるハロゲンランプの封止部には、封止用の金属箔の酸化や箔切れを防止し、ガスの封入等に用いるチップ管を必要としない減圧法による封止も考えられている。（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】
上記した特許文献１の技術は、熱容量を少なくしランプ効率を上げる必要からバルブの肉厚は１ｍｍ程度である。この程度のバルブの肉厚では、減圧封止した場合に金属箔によるバルブの収縮への抑制がなく、封止部分が扁平になったり、封止形状が安定しなかったりするばかりか、封止部の中心線がバルブの中心線とのずれが大きくなってランプが平行に取り付けられない不具合が生じてしまう、という問題があった。
【０００４】
そこで、本件出願人が先に出願した特願２００７−３３８５８では、金属箔が位置する部分の石英ガラス量を増やすことで、バルブの肉厚が薄いことによる減圧封止部の収縮の均一性の影響を抑えるようにしている。この場合、減圧封止部の位置に石英ガラス量を増やすために石英ガラススリーブを挿入しているが、このスリーブの位置決めが難しく所望の位置でガラスを厚くできない、という問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、石英ガラス製のスリーブを減圧封止する部分に位置決めさせることで、確実なガラスの肉厚のある減圧封止部を形成することが可能なハロゲンランプ、加熱装置、ハロゲンランプ製造方法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、この発明のハロゲンランプでは、耐熱性ガラス製のバルブ内の長手方向に配置されたタングステン製のフィラメントと、前記フィラメントの両端にそれぞれ接続した一対の金属箔と、前記金属箔それぞれの他端に接続した電力供給用のアウターリードと、前記金属箔の部分と前記バルブと同材料のスリーブを配置した状態で前記バルブを減圧封止方法により封止した封止部と、を具備し、前記スリーブには、該スリーブが前記封止部の形成時に前記金属箔に対向配置させる位置決め部が形成されることを特徴とする。
【０００７】
この発明のヒータランプの製造方法では、フィラメントの両端に、インナーリード、金属箔、アウターリードをそれぞれ直列状態に接続する工程と、前記金属箔に位置させた状態に位置決めする位置決め部を有する耐熱性ガラス製のスリーブを収納する工程と、前記工程で直列接続された前記フィラメント等を前記スリーブとともに、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、前記金属箔および前記スリーブをバーナーで焼成させ封止を行う工程と、前記工程で形成された封止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アウターリード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。
【０００８】
また、この発明のヒータランプの製造方法では、フィラメントの両端に、インナーリード、金属箔、直交方向にストッパーが接続されたアウターリードをそれぞれ直列状態に接続する工程と、前記ストッパーとの間で前記金属箔に位置させた状態に位置決めする位置決め部を有する耐熱性ガラス製のスリーブを収納する工程と、前記工程で直列接続された前記フィラメント等を前記スリーブとともに、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、前記金属箔および前記スリーブをバーナーで焼成させ封止を行う工程と、前記工程で形成された封止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アウターリード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。
【０００９】
この発明の加熱装置では、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１〜４のいずれかに記載のハロゲンランプと、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。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、溶解前のスリーブをバルブの所望箇所に位置決めした配置が可能なことから、金属箔の位置する減圧封止のガラスの肉厚を厚くでき、封止部の中心線がバルブの中心線とのずれ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】
【００１１】
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。
【００１２】
図１、図２は、この発明のハロゲンランプに関する一実施形態について説明するための、図１は構成図、図２は図１の要部の拡大図である。  
図１、図２において、１００は管型白熱電球の一種であるハロゲンランプである。ハロゲンランプ１００は、例えば定着用等のヒータとして多用され、放射透過性を有する石英ガラス製等のバルブ１１を有する。バルブ１１の内部には、耐火性金属の電気抵抗線の一例であるタングステン製のフィラメント１２が熱源として同心状に収容される。このフィラメント１２は、バルブ１１内で軸方向に複数配設されたモリブデン製のアンカー１３により、バルブ１１に対する同心状態が保持される。
【００１３】
また、バルブ１１内には、微量のハロゲン物質たとえば臭素Ｂｒや塩素Ｃｌとの混合物とともに、アルゴンＡｒや窒素Ｎ２等の不活性ガスが、常温２５℃で約０．９×１０５Ｐａ（パスカル）の圧力で封入してある。バルブ１１の軸方向の両端は、減圧封止による封止部１４１，１４２が形成される。封止部１４１，１４２内にはバルブ１１と膨張係数が近似した導電性の例えばモリブデン（Ｍｏ）で形成された矩形箔状の金属箔１５１，１５２をそれぞれ埋設している。
【００１４】
金属箔１５１の一端には、一端がフィラメント１２に接続されたインナーリード１２１の他端が、金属箔１５２の一端には、一端がフィラメント１２に接続されたインナーリード１２２の他端がそれぞれ接続される。金属箔１５１の他端は、電力を供給するためのアウターリード１６１に、金属箔１５２の他端は、電力を供給するためのアウターリード１６２にそれぞれ接続する。
【００１５】
減圧による封止方法は、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。
【００１６】
ここで、上記特願２００７−３３８５８では、金属箔１５１，１５２の位置するバルブ１１の内側には、それぞれバルブ１１と同材料のスリーブ３１を配置し、バルブ１１とスリーブ３１，３２を溶解させることで、図２のａ−ａ’断面が図３の（ａ）から（ｂ）に示すように肉厚の厚い減圧封止を実現している。しかし、スリーブ３１はバルブ１１内の長手方向に不安定であり、溶解させたときに金属箔１５１，１５２からずれる可能性がある。
【００１７】
そこで、図４、図５に示すように、石英ガラス製の円筒状スリーブ３１には、底部４１を有するものを用い、底部４１に貫通孔４２を設ける。スリーブ３１の外径は、バルブ１１の内径よりもやや小さい程度とし、貫通孔４２はアウターリード１６１まで貫通可能とするとともに、金属箔１５１の幅方向の長さよりも小さい孔径とする。なお、金属箔１５２に位置するスリーブ３２も同様に構成とする。
【００１８】
スリーブ３１は溶解させる前の段階では、底部４１が金属箔１５１の位置で位置決めされる。このことからスリーブ３１は、スリーブ３１を必要とするバルブ１１の位置でこれらを同時に溶解させ減圧封止させることができる。このため封止部１４１のガラスの肉厚を、確実に厚くすることが可能となる。
【００１９】
この実施形態では、溶解前のスリーブをバルブの所望箇所に確実に配置することができることから、金属箔の位置する減圧封止のガラスの肉厚を厚くでき、封止部分のガラス量が少なくて扁平になったり、封止部の中心線がバルブの中心線とのずれたりすることを抑えることができる。
【００２０】
次に、図６を用いてこの発明のハロゲンランプに関する一実施形態の製造方法について説明する。
【００２１】
まず、図６（ａ）において、フィラメント１２の両端に、インナーリード１２１，１２２、金属箔１５１，１５２、それにアウターリード１６１，１６２とその先端に一体的にアンカー６１，６２をそれぞれ直列に接続した状態のものを用意する。金属箔１５１，１５２はスリーブ３１，３２に挿入されている。スリーブ３１，３２はそれぞれ金属箔１５１，１５２に挿入するまでには、アンカー６１，６２等の弾性に抗して貫通孔４２を通過させている。フィラメント１２の一端とインナーリード１２１、金属箔１５１、アウターリード１６１を直列に接続する箇所とフィラメント１２の他端とインナーリード１２２、金属箔１５２、アウターリード１６２を直列に接続する箇所は、それぞれを例えばスポット溶接により結合させる。
【００２２】
図６（ｂ）では、図６（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、例えば予め一端が封止された石英ガラス製のバルブ１１に収納する。このときアンカー６１，６２で直列接続されたフィラメント１２等をバルブ１１内に直線的に配置して維持するようにする。
【００２３】
さらに、ハロゲンガス５００Ｔｏｒｒを封入して、一旦仮排気を行った後、バルブ１１の開放端側の減圧封止を行っている。そして封止部１４１となる部分にバーナー６３で一定の火力で焼成し、バルブ１１を一定の回転数で回転させてスリーブ３１を加えた太さの封止部１４１を形成する。
【００２４】
図６（ｃ）では、図６（ｂ）の状態を上下反転させ、封止部１４２となる部分にバーナー６３を一定の火力で焼成し、バルブ１１を回転させてスリーブ３２を加えた太さの封止部１４２を形成する。
【００２５】
図６（ｄ）において、封止部１４１，１４２を残したバルブ１２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、アンカー６１，６２およびアウターリード１６１，１６２を適当な長さに残した状態でカットすることで、図６（ｅ）のハロゲンランプ１００が完成される。
【００２６】
このハロゲンランプ製造方法により、スリーブの肉厚に基づき確実に封止部の外径を大きくすることが可能となる。
【００２７】
図７、図８は、この発明のハロゲンランプに関する他の実施形態について説明するための、図７は構成図、図８は図７の要部の拡大図である。なお、上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付してここでは異なる部分について説明する。
【００２８】
この実施形態は、金属箔１５１，１５２から１ｍｍ程度離れたアウターリード１６１，１６２に、アウターリード１６１，１６２と直交する方向にモリブデン製の丸棒で形成されるストッパー７１，７２をそれぞれ溶接したものである。ここでの溶接は、仮止め的な接合でも構わないし、耐熱性の接着剤でも構わない。要は、封止部１４１，１４２を形成するときに、スリーブ３１，３２がそれぞれ金属箔１５１，１５２の位置に確実に位置決めされていればよい。
【００２９】
図９に示すように、溶解前のスリーブ３１（３２）の底部４２とストッパー７１（７２）が対向するように、金属箔１５１（１５２）をスリーブ３１（３２）内に挿入し、スリーブ３１（３２）とバルブ１１を溶解させ、封止部１４１（１４２）を形成したものである。
【００３０】
金属箔１５１，１５２は薄く折れ曲がり易いものであることから、スリーブ３１，３２に挿入するときにスリーブ３１，３２の挿入口に金属箔１５１，１５２が当り折れ曲がる可能性がある。また、挿入後も封止前の段階ではスリーブ３１，３２の底部４１に金属箔１５１，１５２のエッジが当り、フィラメント１２等の重さでやはり折れ曲がる可能性もある。
【００３１】
そこで、図９に示すアンカー６１が図中矢印方向に付勢された場合、ストッパー７１はスリーブ３１の底部４１に当るが、その後にある金属箔１５１には当らないことから、金属箔１５１が折れ曲がることを防止することができる。ストッパー７１は金属箔１５１をスリーブ３１に挿入する場合にも金属箔１５１が折れ曲がることを防止することに寄与する。なお、図９では、ストッパー７１とスリーブ３１の関係について説明したが、ストッパー７２とスリーブ３２についても同様である。
【００３２】
この実施形態では、減圧封止部分の肉厚を増加させる石英ガラス製のスリーブの位置決めが容易となり、また金属箔の折れ曲がりを防止できることから、リーク発生を防止することができる安定した封止部の形状を保持することができる。
【００３３】
図１０は、この発明のハロゲンランプの他の実施形態の製造方法に関する実施形態について説明するための説明図である。図６と同一部分には同一の符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００３４】
この実施形態は、図１０（ａ）の工程において、図６（ａ）で説明した内容にアウターリード１６１，１６２の金属箔１５１，１５２から１ｍｍ程度離れた位置に、ストッパー７１，７２をアウターリード１６１，１６２と直交する方向に同材料で溶接した部分がことなる。
【００３５】
ストッパー７１は、図１０（ｂ）の上部を拡大して示した図１１のように、スリーブ３１が図中の下方に下降する動きを停止させ、この状態下でバーナー６３を用いて焼成させている。他の図１０（ｂ）〜（ｅ）については、図６（ｂ）〜（ｅ）の同様の工程で製造される。
【００３６】
この方法では、封止部１４１，１４２を形成する過程で、スリーブ３１，３２が金属箔１５１，１５２に確実に位置決めされた状態で製造できるとともに、ストッパー７１，７２を設けたことにより、金属箔１５１，１５２の折れ曲がりによる不具合もなく製造できる。
【００３７】
図１２は、この発明のハロゲンランプ製造方法に関する他の実施形態の変形例について説明するための説明図である。図１２の（ｄ），（ｂ）は、図１０の（ｄ），（ｅ）に相当する。図１２の（ａ）〜（ｃ）の各工程は示さないが、図１０（ａ）〜（ｃ）同様の工程で作製される。
【００３８】
図１２（ｄ）において、封止部１４１，１４２を残した図中のｂ−ｂ’線とｃ−ｃ’線で、バルブ１２の両開口側を例えばレーザー等の手段でそれぞれカットする。このとき、アンカー６１，６２およびアウターリード１６１，１６２を適当な長さに残した状態でカットする。
【００３９】
ｂ−ｂ’線は、ストッパー７１と金属箔１５１との間のストッパー３１寄りに、ｃ−ｃ’線は、ストッパー７２と金属箔１５２との間のストッパー３２寄りにあり、この線からバルブ１２の両開口側をカットすることで、ストッパー７１，７２はそれぞれ外部から触れられる位置に出てくる。それでストッパー７１，７２をアウターリード１６１，１６２から取外すことで、図１２（ｅ）のハロゲンランプ１００が完成される。
【００４０】
この場合、ストッパー７１，７２が封止部１４１，１４２の中に埋設された状態で、ストッパー７１，７２が存在することに伴う封止部１４１，１４２における歪の発生を防止することができる。
【００４１】
図１３、図１４は、それぞれ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１３は概略的な構成を示す構成図であり、図１４は図１３のｄ−ｄ’断面図である。
【００４２】
この実施形態は、この発明のハロゲンランプ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ハロゲンランプ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り、このブラケット２０１は、例えばステンレス等の金属板で形成されている。ブラケット２０１の他端には係合孔を形成し、この係合孔にハロゲンランプ１００の封止部１４１が取着される。
【００４４】
ハロゲンランプ１１は、封止部１４１をブラケット２０１に取り付けるだけで、加熱装置２００の円筒状加熱ローラ２０２内のほぼ中心に配置される。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。
【００４５】
図１４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である、例えばシリコンゴム２０８が取り付けてある。
【００４６】
加熱ローラ２０２のほぼ中心軸上に位置するには、ハロゲンランプ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給電が行われると、ハロゲンランプ１００のフィラメント１２の発熱が行われて、加熱ローラ２０２がヒートアップする。
【００４７】
また、図１４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が溶解後複写紙Ｐ上に定着させ、所定の文字や図柄等として描かれる。
【００４８】
この実施形態では、減圧封止により封止された封止部をブラケットに取り付ける簡単な作業によりハロゲンランプを加熱ローラの所望に位置に配置することができる。このとき、減圧封止された封止部でありながら、バルブにスリーブを加えた量の石英ガラスを使用したことにより、封止部の肉厚を厚くすることができる。このため、ハロゲンランプの支持も確実となるばかりか、機械的な強度の向上も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明のハロゲンランプに関する一実施形態について説明するための構成図。
【図２】図１の要部の拡大図。
【図３】スリーブを用いない場合と用いた場合の封止部の比較について説明するための説明図。
【図４】封止部が形成される前段階のスリーブの状態について説明するための説明図。
【図５】図４のスリーブの斜視図。
【図６】この発明のハロゲンランプの一実施形態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７】この発明のハロゲンランプに関する他の実施形態について説明するための構成図。
【図８】図７の要部の拡大図。
【図９】図６の封止部形成する前段階の状態の一部を示す構成図。
【図１０】この発明のハロゲンランプの他の実施形態の製造方法に関する実施形態について説明するための説明図。
【図１１】図１０（ｂ）の一部の拡大図。
【図１２】この発明のハロゲンランプ製造方法に関する他の実施形態の変形例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】図１３のｄ−ｄ’断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１００  ハロゲンランプ
１１  バルブ
１２  フィラメント
１２１，１２２  インナーリード
１４１，１４２  封止部
１５１，１５２  金属箔
１６１，１６２  アウターリード
３１，３２  スリーブ
４１  底部
４２  貫通孔
６３  バーナー
２００  加熱装置
２０１  ブラケット
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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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