管型白熱ヒータ、加熱装置

【課題】長い有効発光長および取り付けの省スペース化を図ることができる管型白熱ヒータの実現を図る。
【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発光部１２と、発光部１２の両端をそれぞれ溶接した一対の金属箔１６１，１６２と、金属箔１６１，１６２の他端にアウターリード１８１，１８２の一端を溶接し、アウターリード１８１，１８２の他端に金属端子板１９１，１９２を溶接する。金属箔１６１，１６２と金属端子板１９１，１９２が位置するバルブ１１を封止し、ハロゲンランプ１００を形成する。金属端子板１９１，１９２の一部は露出部２０１，２０２で露出させる。露出部２０１，２０２を電力供給用のコネクタに直接接続することができることから、封止部１５１，１５２の外側にソケットや口金を設ける必要がなく、スペース的に有利となるとともに有効発光長を長くすることが可能となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被加熱体にトナー像を定着させるために好適な赤外線を発する、例えばハロゲンランプに代表される管型白熱ヒータおよび加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の管型白熱ヒータ封止より外側の電極、あるいは電線により給電させて点灯を行なっていた。また、封止部から伸びる導入線と、電極、あるいは電線との接続は溶接、圧着端子などにて行い、この接続部をソケットや口金などによる絶縁部材によって保護されていた。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００６−１９６２５８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、
一般の管形白熱ヒータ封止部の外側に口金、ソケットを設けるためにスペース上、有効発光長は必要な寸法よりも短くなってしまうことがほとんどであり、これを配光パターン等で解決していた。
【０００４】
という問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、長い有効発光長および取り付けの省スペース化を図ることができる管型白熱ヒータおよびこのヒータを用いた加熱装置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、この発明の管型白熱ヒータは、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封止部を形成するとともに該封止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管型白熱ヒータにおいて、前記導入線とともに、一部を前記封止部に封止し、前記導入線に電力を供給する金属端子板を接続したことを特徴する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、封止部の外側にソケット、口金を設ける必要がなく、スペース的に有利となり、有効発光長を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図１〜図４は、この発明の管型白熱ヒータに関する第１の実施形態について説明するためのもので、図１は構成図、図２は図１の一部を拡大して説明するための構成図、図３は図２の左側から見た側面図、図４は図２の斜視図である。
【００１０】
図１において、１００は例えば定着用等の管型白熱ヒータとして多用されるハロゲンランプであり、図１（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。ハロゲンランプ１００は、例えば外径がφ８ｍｍで厚みが１ｍｍ程度の管状の長尺石英ガラス製のバルブ１１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発光部１２と耐熱性で導電性の非発光部１３とが電気的に直列接続して収容してある。発光部１２は複数のアンカー１４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。発光部１２と非発光部１３は、同材料で形成しても構わない。
【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Ｎ_２などの不活性ガスが常温２５℃で０．９×１０^５Ｐａ程度の圧力で封入されている。バルブ１１の軸方向両端部は、直径方向に圧潰するピンチシールにより矩形扁平状の一対の封止部１５１，１５２を形成し、これら封止部１５１，１５２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）で形成された矩形状の金属箔１６１，１６２をそれぞれ埋設している。
【００１２】
金属箔１６１，１６２は、その内端部に、一対のインナーリード１７１，１７２を介して複数の発光部１２と非発光部１３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１８１，１８２がそれぞれ接続されている。アウターリード１８１，１８２は、封止部１５１，１５２から気密状態で外部へ延出している。アウターリード１８１，１８２には、電力が供給される金属端子板１９１，１９２を溶接などの手段により固着される。
【００１３】
金属端子板１９１，１９２は、金属箔１６１，１６２を封止するときにアウターリード１８１，１８２とともに一旦バルブ１１で封止を行い、その後、金属端子板１９１，１９２の表面を露出させて露出部２０１，２０２を形成した。金属端子板１９１，１９２の裏面はバルブ１１に埋設された状態にあり、金属端子板１９１，１９２に給電が行われると、複数の発光部１２から光熱が放出される。
【００１４】
露出部２０１，２０２は、封止部１５１，１５２の片側の表面をバルブ１１のガラスを剥離させるか封止部１５１，１５２の露出部２０１，２０２に位置するバルブ１１に穴あけ加工することにより形成可能である。なお、各図ではアウターリード１８１，１８２の一部も露出部２０１，２０２に露出させた状態にあるが、封止しても構わない。
【００１５】
この実施形態では、金属端子板１９１，１９２の裏面側を封止部１５１，１５２の一部に埋設させる関係から封止部１５１，１５２を若干伸ばすようにはなるものの、電力供給用の端子を金属端子板２０１，１９４に直接接続させる構成にすることが可能となる。このことから封止部１５１，１５２の外側にソケットや口金を必ずしも設ける必要がなく電力供給が可能なことから、スペース的に有利となったり、有効発光長を長くしたりすることができる。
【００１６】
図５、図６は、この発明の管型白熱ヒータに関する第２の実施形態について説明するためのもので、図５は拡大して示した図２に相当する構成の正面図、図６は図５の側面図である。図５、図６では、ハロゲンランプ１００の一方の電極を示し説明するとともに、図２と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。
【００１７】
この実施形態では、金属端子板１９３を封止部１５１の端面５１１から突出させ、さらに図６に示すように金属端子板１９３を封止部１５１側に折り曲げ、金属板１９３の開放端が図中矢印方向に付勢力を持つようにしたものである。
【００１８】
この実施形態では、金属端子板１９３を封止部１５１側に折り曲げた分のバルブ１１の長手方向の寸法を短くすることができ、その分だけハロゲンランプ１００の有効発光長を変えることなくハロゲンランプ１００の寸法の短縮化を実現することができる。
【００１９】
図７、図８は、この発明の管型白熱ヒータに関する第２の実施形態の変形例について説明するための、図７は図５相当の正面図、図８は図６に相当する側面図である。この変形例でもハロゲンランプ１００の一方の電極を示している。
【００２０】
この変形例は金属端子板１９３の先端に鋸歯部７１を形成したものである。この鋸歯部７１は、電力が供給されるコネクタに直接接続する場合に、歯の部分が相手方の電極が喰い込むような格好の抵抗部となり、確実な接続の実現が可能となる。このため封止部１５１から離れる方向に弾性を有する金属端子板１９３は、コネクタに接続する場合に、金属端子板１９３の弾性力と相俟ってコネクタ内の電極との電気的な接続性向上を図ることができる。
【００２１】
図９〜図１１は、この発明の管型白熱ヒータに関する第３の実施形態について説明するためのもので、図９は構成図、図１０は図９の一部を拡大して説明するための構成図、図１１は図１０の左側から見た側面図である。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。
【００２２】
すなわち、インナーリード１７１，１７２の他端は、減圧封止により封止された封止部１５３，１５４のそれぞれに気密封着により埋設された、例えばモリブデン製の金属箔１６１，１６２を介して、封止部１５３，１５４の端面より突出して伸びるアウターリード１８１，１８２の一端に接続される。
【００２３】
アウターリード１８１，１８２の他端には金属端子板１９１，１９２がそれぞれ接続される。金属端子板１９１，１９２は、金属箔１６１，１６２を封止するときにアウターリード１８１，１８２とともに一旦バルブ１１で封止を行い、その後、封止部１５３，１５４の金属端子板１９１，１９２が位置する部分を加工し、金属端子板１９１，１９２の表面を露出させて露出部２０３，２０４を形成した。金属端子板１９１，１９２の裏面側は封止部１５３，１５４に埋設された状態にある。
【００２４】
露出部２０３，２０４は、封止部１５３，１５４の片側の表面をバルブ１１のガラスを剥離させるか、封止部１５３，１５４の露出部２０３，２０４に位置するバルブ１１に穴あけ加工することにより形成可能である。また、レーザーを用いて露出部２０３，２０４を形成し、金属端子板１９１，１９２を露出させることも可能である。なお、各図ではアウターリード１８１，１８２の一部も露出部２０３，２０４に露出させた状態にあるが、封止しても構わない。
【００２５】
減圧による封止部１５３，１５４は、封止部以外で一旦ランプを仮封止し、封止部分を含むランプ内部を減圧にした状態で、金属箔１６１，１６２を気密封止させるものである。このような封止は、シュリンクシールと言われるもので、封止部分の肉厚が薄いところがないことから、ピンチ封止に比較して格段に強度の強い封止部を得ることができる。
【００２６】
この実施形態によれば、減圧による封止手段で封止部１５３，１５４を形成するとともに、電力を供給する金属端子板１９１，１９２が直接、電力が供給されるコネクタの電極に接続できる。このため、強度の強い封止部１５３，１５４にできる上に、さらに金属端子板１９１，１９２の裏面側が封止部１５３，１５４に埋設されていることから、さらに封止部分の強度を向上させることができる。この場合も、封止部１５３，１５４の外側にソケット、口金を設ける必要がなく、スペース的に有利となり、有効発光長を従来の管形白熱ヒータに比べ長くすることができる。
【００２７】
図１２〜図１６は、この発明の管型白熱ヒータに関する第４の実施形態について説明するためのもので、図１２は構成図、図１３は図１２の一部を拡大して説明するための正面図、図１４は図１３の側面図、図１５は図１２の右側の一部を拡大して示した斜視図、１６は、図１５の側面図である。なお、上記した管型白熱ヒータに関する第３の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、減圧封止された封止部１５３，１５４に封止された一端がインナーリード１７１，１７２に接続された金属箔１６１，１６２の他端にアウターリード１８１，１８２の一端がそれぞれ接続される。さらに、アウターリード１８１，１８２の他端には、金属端子板１９５，１９６が接続され、この金属端子板１９５，１９６も封止部１５３，１５４に封止される。
【００２９】
金属端子板１９５の両端からは、封止部１５３の周面から長手方向に直交する方向に一体的に接続端１２１，１２２をそれぞれ延出させる。金属端子板１９６の両端からは、封止部１５４の周面から長手方向に直交する方向に一体的に接続端１２３，１２４をそれぞれ延出させる。
【００３０】
金属端子板１９６の接続端１２３，１２４は、それぞれ図１５、図１６に示すように、封止部１５３の周面に沿う格好で曲げ、それぞれ矢印ａａ，ａｂ方向に付勢力を持たせている。図示しないが、金属端子板１９５の接続端１２１，１２２についても同様とする。矢印ａａ，ａｂ方向の付勢力を利用してコネクタの接点との電気的接続を行うことが可能となる。
【００３１】
接続端１２１〜１２４には、図７、図８で説明したように、被接触部との接続を確実にするために、鋸歯部等の抵抗部を形成することも可能である。
【００３２】
この実施形態では、減圧による封止部１５３，１５４を用いて、強度の強い封止部１５３，１５４にできる上に、さらに接続端１２１〜１２４で封止部１５３，１５４を囲む格好をしていることから更に強度を向上させることができる。さらに、この場合でも、封止部１５３，１５４の外側にソケット、口金を設ける必要がなく、スペース的に有利となり、有効発光長を従来の管形白熱ヒータに比べ長くすることができる。
【００３３】
図１８、図１９は、この発明の管型白熱ヒータとコネクタとの接続例について説明するためのもので、図１８は図１〜図４説明したハロゲンランプ１００を接続する場合の斜視図、図１９はコネクタの斜視図である。
【００３４】
すなわち、３１は取付孔３２を有し、耐熱性の例えばセラミック製のコネクタである。取付孔３２の内部には弾性を有する接続接点３３が固定されている。接続接点３３はコネクタ３１内で電極が供給される電力線３４と電気的に接続される。
【００３５】
ハロゲンランプ１００の封止部１５２を取付孔３２に挿入しようとすると、金属端子板１９１と対向位置にある接続接点３３に当接する。接続接点３３の弾性に抗してハロゲンランプ１００をさらに挿入すると金属端子板１９１は接続接点３３に電気的に接続が行われるとともに、接続接点３３の弾性作用により取付孔３２内に保持される。
【００３６】
このようにして、ハロゲンランプ１００はコネクタ３１の取付孔３２に挿入する簡単な作業により電気的、機械的な接続が可能となる。
【００３７】
図２０、図２１は、この発明の管型白熱ヒータとコネクタとの他の接続例について説明するためのもので、図２０は図５、図６説明したハロゲンランプ１００を接続する場合の斜視図、図２１はコネクタの斜視図である。図１８、図１９と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。
【００３８】
この接続例は、図１９、図２０で説明したコネクタ３１の取付孔３２内に取り付けられた弾性を有する接続接点３３に替えて電力線３４と電気的に接続された接続端子３５を固定したものである。
【００３９】
ハロゲンランプ１００の封止部１５２を取付孔３２に挿入しようとすると、封止部１５２から外部に突出させて折り返した開放端の部分が弾性を有する金属端子板１９４と対向位置にある接続端子３５に当接する。金属端子板１９４の弾性に抗してハロゲンランプ１００をさらに挿入すると金属端子板１９１は接続端子３５に電気的に接続が行われるとともに、接続端氏３５の弾性作用により取付孔３２内に保持される。
【００４０】
このようにして、ハロゲンランプ１００はコネクタ３１の取付孔３２に挿入する簡単な作業により電気的、機械的な接続が可能となる。
【００４１】
上記したこの発明の管型白熱ヒータに関する第１〜第４の実施形態では、金属端子板１９１と金属箔１６１との接続を、アウターリード１７１を介して接続するとしたが、図１７に示すように金属端子板１９１とアウターリード１７１を一体的に形成することも可能である。図１７では金属端子板は１９１としたが、他の実施形態の金属端子板１９３，１９５でも同様である。
【００４２】
図２２、図２３は、上記で説明したハロゲンランプ１００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２２は概略的な構成図、図２３は図２２のｘ−ｘ’断面図である。
【００４３】
図２２、図２３において、２００は加熱装置である。５１は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であり、加熱ローラ５１の外周面には例えばテフロン（登録商標）による被覆材５２が被覆されている。加熱ローラ５１の内部には発熱源であるハロゲンランプ１００が図示しない支持部材で配置されている。
【００４４】
５３は、加熱ローラ５１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５３の外周面には例えばシリコンゴムによる弾性体層５４が被覆されている。この弾性体層５４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。
【００４５】
加熱ローラ５１と加圧ローラ５３は、支持手段５５１，５５２で回転自在に支持されている。また、加熱ローラ５１と加圧ローラ５３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５１と加圧ローラ５３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。
【００４６】
加熱ローラ５１のハロゲンランプ１００が通電されると、加熱ローラ５１が発熱してヒートアップ（昇温）する。そこで図２３の矢印Ａ，Ｂ方向に加熱ローラ５１と加圧ローラ５３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５１と加圧ローラ５３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。
【００４７】
上記した加熱装置では、加圧ローラ５３も加熱ローラ５１と同様に加熱ローラにしても構わない。
【００４８】
この実施形態では、ハロゲンランプ１００の封止部１５１，１５２の外側にソケットや口金を必ずしも設ける必要がなく電力供給が可能なことから、有効発光長を長くしつつ省スペース化に寄与する。
【００４９】
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】
【００５０】
【図１】この発明の管型白熱ヒータに関する第１の実施形態について説明するためのもの構成図。
【図２】図１の一部を拡大して説明するための構成図。
【図３】図２の左側から見た側面図。
【図４】図２の斜視図。
【図５】この発明の管型白熱ヒータに関する第２の実施形態について説明するためのもの図２に相当する拡大して示した構成の正面図。
【図６】図５の側面図。
【図７】この発明の管型白熱ヒータに関する第２の実施形態の変形例について説明するための図５相当の正面図。
【図８】図６に相当する側面図。
【図９】この発明の管型白熱ヒータに関する第３の実施形態について説明するためのもの構成図。
【図１０】図９の一部を拡大して説明するための構成図。
【図１１】図１０の左側から見た側面図。
【図１２】この発明の管型白熱ヒータに関する第４の実施形態について説明するための構成図。
【図１３】図１２の一部を拡大して説明するための正面図。
【図１４】図１３の側面図。
【図１５】図１２の右側の一部を拡大して示した斜視図。
【図１６】図１５の側面図。
【図１７】この発明の管型白熱ヒータに関する第１〜４の実施形態の変形例について説明するための要部の正面図。
【図１８】この発明の管型白熱ヒータとコネクタとの接続例について説明するための、図１〜図４説明したハロゲンランプを接続する場合の斜視図。
【図１９】図１８要部の斜視図。
【図２０】この発明の管型白熱ヒータとコネクタとの他の接続例について説明するための、図５、図６説明したハロゲンランプ１００を接続する場合の斜視図。
【図２１】図２０要部の斜視図。
【図２２】この発明の管型白熱ヒータ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概略的な構成図。
【図２３】図２２のｘ−ｘ’断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１００ハロゲンランプ
１１バルブ
１２発光部
１３非発光部
１４アンカー
１５１〜１５４封止部
１６１，１６２金属箔
１７１，１７２インナーリード
１８１，１８２アウターリード
１９１〜１９６金属端子板
２０１〜２０４露出部
１２１〜１２４接続端
３１コネクタ
３３接続接点
３５接続端子
２００加熱装置
５１加熱ローラ
５３加圧ローラ

【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封止部を形成するとともに該封止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管型白熱ヒータにおいて、
前記導入線とともに、一部を前記封止部に封止し、前記導入線に電力を供給する金属端子板を接続したことを特徴する管型白熱ヒータ。
【請求項２】
前記金属端子板は、前記封止部に形成された露出部から該金属端子板の一部を露出させた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】
前記封止部は、ピンチシールまたはシュリンクシールによる封止であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の管型白熱ヒータ。
【請求項４】
前記金属端子板は、前記封止部に一部分を封止し、他部分を前記封止部外に露出させたことを特徴とする請求項１または３記載の管型白熱ヒータ。
【請求項５】
前記封止部外に露出された前記金属板端子板の被接触部に抵抗部を形成したことを特徴とする請求項４記載の管型白熱ヒータ。
【請求項６】
前記金属端子板と前記金属箔を電気的に接続する前記導入線は、前記金属端子板と一体的に形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の管型白熱ヒータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の管型白熱ヒータと、
前記管型白熱ヒータの発熱により加熱される内部に、該管型白熱ヒータを配置した円筒状の加熱ローラとを具備することを特徴とする加熱装置。

【図１】