(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ローラ内に配置される熱源用白熱ランプであって、
前記熱源用白熱ランプは、管型バルブ内に発光部を有するフィラメントが配置され、該管型バルブの両端部に位置する発光部は、該両端部以外に位置する発光部より発熱量が大きく、
前記管型バルブの中央部外周に、コイルが巻回されていることを特徴とする熱源用白熱ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱源用の白熱ランプに係り、特に、電子写真複写機やプリンターなどの加熱ローラに用いられる熱源用白熱ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真複写機やプリンターなどの加熱ローラには、その内部に発熱源として熱源用白熱ランプが組み込まれている。特開平１０−１０６５１０号公報には、このような熱源用白熱ランプの一例が示されている。
【０００３】
図１は、従来技術に係る電子写真複写機やプリンターなどの定着装置に用いられている加熱ローラの一例を示す正面図である。
【０００４】
同図に示すように、加熱ローラ１０はスリープ状ローラを有し、その内部に熱源用白熱ランプ２０が配置されており、加熱ローラ１０の一端に回転駆動用ギア１１が固定されると共に他端が回転支持部材１２によって支持されることにより回転可能に構成されている。
【０００５】
通常、加熱ローラ１０は、その長手方向における表面温度が均一であることが求められるが、加熱ローラ１０の両端部では、回転駆動用ギア１１や回転支持部材１２などによって熱が奪われ、また、中央領域に比較して放熱作用が大きいため、加熱ローラ１０を単に長手方向において均一に加熱したのでは、加熱ローラ１０の表面温度は両端部において大幅に低下してしまう。このような事態を回避するために、加熱ローラ１０の表面温度を長手方向全長にわたって均一化するために、加熱ローラ１０の両端部の加熱の程度を、それ以外の中央領域より高くするようにしている。
【０００６】
図２は、加熱ローラ１０の両端部の発熱量を中央領域より大きくするための熱源用白熱ランプの構成を示す正面図である。
【０００７】
同図に示すように、熱源用白熱ランプ２０は、ガラス製の管型バルブ２１内に、その管軸方向に沿って複数の発光部２２，２３と非発光部２４とが交互に配置されてなるフィラメントＦが不図示のフィラメントサポータに支持されて配設されており、フィラメントＦの両端はバルブ２１の両端のピンチシール部に埋設されたモリブデン箔等からなる金属箔２５、金属箔２５から伸びる外部リード２６に接続されている。さらに、フィラメントＦは、同図に示すように、加熱ローラ１０の両端部に対応する２個の発光部２２，２２と、中央領域に対応する複数個の中央領域発光部２３とを有し、端部発光部２２，２２ではより大きな発熱量を得るために、各中央領域発光部２３より発熱コイル長を大きくとっている。
【０００８】
一方、電子写真複写機やプリンターなどに用いられる加熱ローラは、装置のメインスイッチの投入後、短時間のうちに加熱ローラの表面温度が均一かつ使用可能温度域まで上昇し、この加熱ローラと圧接して共に回動する加圧ローラとの間に、トナーが付着した記録紙が搬送され、熱と圧力でトナーを記録紙に定着させるものである。
そして、記録紙を定着させる場合、記録紙が加熱ローラに接触して加熱ローラの熱が記録紙によって奪われるので、加熱ローラ表面温度を常に使用可能温度域に保つ必要があり、熱源用白熱ランプに断続的に通電を行うオン・オフ点灯回路によって、熱源用白熱ランプを点滅モードで使用するものである。
【０００９】
なお、定着状態では、熱源用白熱ランプを連続点灯させる方が、記録紙によって奪われる加熱ローラの熱を効果的に補償できると考えられるが、実際には、熱源用白熱ランプを連続点灯させると加熱ローラの温度が過度に上昇するため、点滅モードで使用するものである。
【００１０】
図３のグラフＡは、図２に示す熱源用白熱ランプ２０を用いた場合における装置のメインスイッチ投入後、加熱ローラの表面温度が使用可能温度域まで上昇した時の加熱ローラ表面の温度特性を示す図である。
横軸は、加熱ローラの中央部を基点（０ｍｍ）として左右両方向の幅を示し、縦軸は加熱ローラ表面の温度（℃）を示すものである。
同図からわかるように、加熱ローラの記録紙が通紙される有効通紙領域において、加熱ローラ中央部の温度と加熱ローラ両端部の温度はほぼ等しく、加熱ローラ表面がほぼ均一な温度になっていることがわかる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、装置のメインスイッチの投入後、短時間のうちに加熱ローラの表面温度が使用可能温度域まで上昇し、なおかつ、加熱ローラの表面温度が均一になるように、従来の熱源用白熱ランプでは、両端部の発熱量を中央領域より大きくし、つまり、加熱ローラの両端部の加熱の程度を中央領域より大きくして、加熱ローラの両端部の温度低下を防止しているが、記録紙を連続的に定着する連続定着状態になると、図３のグラフＢに示すように加熱ローラの両端部の表面温度が中央領域の表面温度より相対的に高くなり、特に、図３中グラフＢの右側の回転駆動ギア側の表面温度が著しく高くなり、加熱ローラの長手方向の温度分布が不均一になることが知られている。
【００１２】
このような現象が起こる理由は、加熱ローラの表面温度は、記録紙によって熱が奪われる加熱ローラの中央領域に配置されたセンサーで検知され、この部分の温度を基準にして、熱源用白熱ランプの点滅を制御しているので、加熱ローラの中央領域では、表面温度が一定に保たれているが、加熱ローラの両端部では、記録紙がローラに接触せず記録紙によって熱が奪われることがなく、もともと熱源用白熱ランプの両端部が中央領域に比べ発熱量が大きくなるように設計されており、その上、加熱ローラの両端に回転駆動ギヤと回転支持部材が配置されており、この回転駆動ギヤや回転支持部材に熱源用白熱ランプからの熱が徐々に蓄積されていき、装置内では回転駆動ギヤや回転支持部材の放熱作用が小さいので、加熱ローラの両端部の表面温度が中央領域の表面温度より高くなり、連続定着状態では、加熱ローラの長手方向の温度分布が徐々に不均一になるという問題があった。
【００１３】
そして、回転駆動ギヤが回転支持部材より体積が大きく、熱容量が大きいので、図３中グラフＢに示すように、グラフＢの右側の回転駆動ギヤ側の加熱ローラの表面温度が著しく高くなるものである。
【００１４】
本発明は、上記の問題点に鑑みて、連続的に定着を行っても加熱ローラの表面温度を均一にできる熱源用白熱ランプを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の熱源用白熱ランプは、加熱ローラ内に配置される熱源用白熱ランプであって、前記熱源用白熱ランプは、管型バルブ内に発光部を有するフィラメントが配置され、該管型バルブの両端部に位置する発光部は、該両端部以外に位置する発光部より発熱量が大きく、前記管型バルブの中央部外周に、コイルが巻回されていることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。
図４は、本発明の熱源用白熱ランプの正面図、図５は図４に示す熱源用白熱ランプの中央領域の一部断面拡大図である。
【００２０】
これらの図において、１は本発明の熱源用白熱ランプ、Ｋはバルブ２１の中央部以外の両側領域より大きな所定の熱容量を有する手段であって、具体的には、中央領域発光部２３に対向する位置であってバルブ２１の中央部外周に巻回された外部コイルである。
そして、外部コイルＫの一端側には、バルブ２１の排気管残部２１１に勘合して外部コイルＫをバルブ２１に係止する固定部Ｋ１が形成されている。
なお、その他の構成は、図２に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００２１】
なお、フィラメントＦの発光部２２，２３と非発光部２４とが交互に配置されてなるものであり、非発光部２４は短絡芯線であってもよいし、あるいはフィラメントＦを構成するフィラメントコイルを発光部２２，２３より粗巻きにしたものであっても良い。
【００２２】
また、上記外部コイルＫの仕様は、有効巻回数を１６ターン、コイルピッチを３５０％、コイル素線径を外径０．８ｍｍとしたカンタル線を用い、線材としてはクロムと鉄からなる高融点を有する金属を用いた。
【００２３】
なお、ここで、コイルピッチとは、線径ａのコイルにおける１ターン分の進む距離をｂとするときに、ｂ／ａとして表されるファクターをいう。
【００２４】
このように熱源用白熱ランプ１のバルブ２１の中央部に、中央部以外の両側領域より大きな所定の熱容量を有する部材として外部コイルＫが巻回されており、前述したように定着状態では熱源用白熱ランプ１が点滅モードで使用されるので、熱源用白熱ランプ１が消灯してフィラメントからの発熱が停止すると、熱源用白熱ランプ１の両端部からの発熱がなくなるが、外部コイルＫが位置する熱源用白熱ランプ１の中央領域は、この外部コイルＫからの放熱が続く間は、発熱が継続している状態になる。
【００２５】
このような作用を有する熱源用白熱ランプを図１に示す両端部に回転駆動ギヤ１１と回転支持部材１２を有する加熱ローラ１０内に配置して使用し、定着状態に移行して加熱ローラ１０の表面温度が基準温度以上になると、加熱ローラ１０の温度が過度に上昇することを防ぐために熱源用白熱ランプ１が消灯する。
この時、加熱ローラ１０の両端部には熱源用白熱ランプ１からの熱供給がなくなるが、加熱ローラ１０の中央領域では熱源用白熱ランプ１０のバルブ２１の外周に巻回された外部コイルＫからの放熱によって熱が供給されている状態になっている。
【００２６】
このような状態の時であっても、加熱ローラ１０の表面には記録紙が搬送されてきており、記録紙によって加熱ローラ１０の表面温度は徐々に低下している。
具体的には、加熱ローラ１０の中央領域では、記録紙によって熱が奪われるが加熱ローラ１０内の外部コイルＫからの放熱により、加熱ローラ１０の中央領域の表面温度の低下速度を遅らせることができ、記録紙が加熱ローラ１０に接触せず記録紙によって熱が奪われない加熱ローラ１０の両端部の表面温度の低下速度に合わせることができる。
つまり、加熱ローラ１０の長手方向に渡って、温度むらをなくし略均一な温度状態を保ちながら加熱ローラ１０の表面温度を徐々に低下させていくことができる。
【００２７】
また、定着状態において、加熱ローラ１０の表面温度が基準温度以下なると熱源用白熱ランプが再び点灯する。
この状態では、熱源用白熱ランプ１の両端部から発生する熱は、加熱ローラ１０の両端部の回転駆動ギヤ１１や回転支持部材１２の温度を高めるために消費され、点灯後直ぐには加熱ローラ１０の両端部の表面温度の上昇が起こらず、また、熱源用白熱ランプ１の中央領域から発生する熱も、外部コイルＫの温度を高めるために消費され、点灯後直ぐには加熱ローラ１０の中央領域の表面温度の上昇が起こらない。
【００２８】
その後、熱源用白熱ランプ１が点灯し続け、外部コイルＫに熱が蓄積され熱飽和状態になる。この時点では、まだ、回転駆動ギヤ１１や回転支持部材１２に熱が蓄積され続けている状態であり、完全には回転駆動ギヤ１１や回転支持部材１２は熱飽和状態に達していない状態になっている。
【００２９】
このような状態の時であっても、加熱ローラ１０の表面には記録紙が搬送されてきており、加熱ローラ１０の中央領域は記録紙によって奪われる熱と熱源用白熱ランプ１から供給される熱とのバランスが略保たれており、熱源用白熱ランプ１が点灯しているので加熱ローラ１０の表面温度は上昇するが、記録紙によって熱が奪われるぶんだけ、その上昇速度はて著しく遅くなっている。一方、少し遅れて回転駆動ギヤ１１や回転支持部材１２は熱飽和状態に達し、加熱ローラ１０の両端部の温度は上昇し始める。
この状態に引き続きしばらくの間は、加熱ローラ１０の表面温度の上昇速度は長手方向に渡って開きがなく、温度むらがなく略均一な温度状態を保ちながら加熱ローラ１０の表面温度が徐々に上昇していく。
【００３０】
そして、加熱ローラの中央領域に配置されたセンサーによって、加熱ローラ１０の中央領域の表面温度が基準温度に到達した時点で、熱源用白熱ランプへの給電を停止し再び熱源用白熱ランプが消灯する。
なお、定着状態における熱源用白熱ランプ１の点灯時間と消灯時間は、例えば１０秒点灯、２秒消灯であり、点灯時間が極端に長くないので、加熱ローラ１０の両端部の表面温度が中央領域に比べ極端に高くなる以前に熱源用白熱ランプ１が消灯するものである。
このようにして、定着状態中は、熱源用白熱ランプは点滅モードで使用されている。
【００３１】
図５は、図４に示す本発明の熱源用白熱ランプ１を用いて記録紙を２０枚連続定着した直後の加熱ローラ表面の温度特性を示す図である。
横軸は、加熱ローラの中央部を基点として左右両方向の幅を示し、縦軸は加熱ローラ表面の温度を示すものである。
同図からわかるように、加熱ローラの記録紙が通紙される有効通紙領域において、加熱ローラ中央部の温度と加熱ローラ両端部の温度はほぼ等しく、連続定着を行なっても加熱ローラ表面がほぼ均一な温度になっていることがわかる。
【００３２】
なお、本実施形態で用いた外部コイルＫは、そのピッチの幅を広くしたり、線径を細くして体積を小さくすると、熱容量がかせげなくなり、定着状態では、加熱ローラの長手方向の温度分布が不均一になる。
このことから、外部コイルＫのコイルピッチや線径を適切な値に設定することにより、定着状態での加熱ローラの長手方向の温度分布を均一にすることができる。
【００３３】
また、本実施例では、熱源用ランプ１の中央部に、所定の熱容量を持たせるための部材として外部コイルＫを用いたが、このような部材は、外部コイルに限定されず、中央部以外の両側領域より大きな所定の熱容量を有する部材であれば他の部材を用いてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本願請求項１に記載の発明によれば、連続的に定着を行っても加熱ローラの表面温度を均一にできる熱源用白熱ランプとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱ローラの説明図である。
【図２】従来の熱源用白熱ランプの説明図である。
【図３】従来の熱源用白熱ランプを用いた加熱ローラの表面の温度特性図である。
【図４】本発明の熱源用白熱ランプの説明図である。
【図５】本発明の熱源用白熱ランプを用いた場合の定着状態終了直後の加熱ローラの表面の温度特性図である。
【符号の説明】
１    熱源用白熱電球
１０  加熱ローラ
１１  回転駆動ギヤ
１２  回転支持部材
２１  管型バルブ
２２  端部発光部
２３  中央領域発光部
２４  非発光部
２５  金属箔
２６  外部リード棒
Ｆ    フィラメント
Ｋ    外部コイル
【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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