JP2006331952A

JP2006331952A - 管型白熱ヒータ、定着装置

Info

Publication number: JP2006331952A
Application number: JP2005156254A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ishida; 貴史石田; Naomitsu Aoki; 直光青木
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】白熱電球の外部導入線と給電線との確実な接続を実現しながら、ベース部材を含めたヒータ長を変えることなく発光部を長くする。
【解決手段】管型外囲管の内部に所定の発光分布のコイル状フィラメントおよび不活性ガスが封装され、両端部にピンチシール部を形成するとともに、該ピンチシール部からフィラメントに接続した外部導入線を管軸に沿い導出された白熱電球１１のピンチシール部１５が遊嵌に挿入可能な嵌合凹部２１１およびピンチシール部１５から導出した外部導入線１９が遊挿される導入線挿通孔２１５を形成した耐熱性電気絶縁体でベース部材２１が構成される。ピンチシール部１５をベース部材２１に保持する前に、電力が供給される給電線２３と外部導入線１９を圧着端子２８により接続し、ピンチシール部１５をベース部材２１に保持するときに、圧着端子２８を導入線挿入孔２１５に位置させた状態で、ベース部材２１にピンチシール部１５が挿入された状態を保持する耐熱性の接着剤２９を注入し固着する。
【選択図】図３

Description

この発明は、複写機やプリンターのトナー定着装置に用いられる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。

従来の管型白熱ヒータは、予めピンチシール部から延在された外部導入線に給電線を接続し、この給電線をベース部材（口金）の導通孔に挿通させるとともに、ピンチシール部を円筒型大径部の凹部内に合致挿入させ、ピンチシール部と大径部との間の空隙に無機接着剤をベース部材の外周面に充填注入し硬化させ、管型白熱ヒータをベース部材に支持している。（例えば、特許文献１）
特開平―５−２９９０６４号公報

上記した特許文献１の技術は、外部リード線と給電線との接続は、溶接等の手段で直接接続されているが、接続の面積が少ないことから機械的な強度が小さくなる可能性がある。また、ベース部材を長さが短い場合は、外部リード線の軸方向以外の力に対する機械的な作用で断線等の可能性があり、発光部を長く取るには限界があった。

この発明の目的は、白熱電球の外部導入線と給電線との確実な接続を実現しながら、ベース部材を含めたヒータ長を変えることなく発光部を長くすることが可能な管型白熱ヒータおよびこれを用いた定着装置を提供することにある。

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、管型外囲管の内部に所定の発光分布のコイル状フィラメントおよび不活性ガスが封装され、両端部にピンチシール部を形成するとともに、該ピンチシール部からフィラメントに接続した外部導入線を管軸に沿い導出された白熱電球と、前記ピンチシール部が遊嵌に挿入可能な嵌合凹部および各片側の前記ピンチシール部から導出した外部導入線が遊挿される導入線挿通孔が耐熱性電気絶縁体で形成されたベース部材と、前記ピンチシール部を前記ベース部材に保持する前に、電力が供給される給電線を圧着するとともに前記外部導入線を接続し、前記導入線挿入孔に配置された圧着端子と、前記ベース部材に前記ピンチシール部が挿入された状態を保持する耐熱性の接着剤とを具備したことを特徴とする。

この発明によれば、白熱電球の外部導入線と電力を供給するための給電線との確実な接続を実現しながら、ベース部材を含めた白熱ヒータ長を変えることなく発光部を長くすることが可能となる。

以下、この発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１〜図６は、この発明の管型白熱ヒータの第１の実施形態について説明するための、図１は一部を切り欠いて示した正面図、図２（ａ）は図１の要部の正面図、（ｂ）は図１の要部の側面図、図３は図１要部の分解斜視図、図４は図１要部の接続について説明するための説明図、図５は図１要部の接続された状態について説明するための説明図、図６は図１要部の接続状態について説明するための斜視図である。

図１〜図３において、１１は、ヒータの役目を果たす直管型の白熱電球である。白熱電球１１は、管状石英ガラス製のバルブ１２内部に長尺フィラメント１３を収容し、相対する方向から金型で押し潰して成形されたピンチシール部１４，１５がそれぞれ形成されている。バルブ１２内には、それぞれ微量のハロゲン物質たとえば臭素Ｂｒと塩素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℃で約０．９×１０^５Ｐａの圧力封入してある。

フィラメント１３は、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１３１…、これらコイル状部１３１…間に粗巻き状や直線状の飛び部や両端にレグ部１３２を備え、中間部において複数のサポート部材１３３…により支持される。

また、ピンチシール部１４，１５内には、バルブ１２と熱膨張率が近似するモリブデン（Ｍｏ）箔などの金属箔１６，１７がそれぞれ気密に封止される。金属箔１６，１７のそれぞれの一端側にはフィラメント１３端部のレグ部１３２が溶接などの手段で接続されるとともに、他端側には白熱電球１１外に管軸にほぼ沿う方向に導出させたモリブデンやタングステン線からなる外部導入線１８，１９（図３では１８を非図示）がそれぞれ溶接などの手段で接続する。

２０，２１は、白熱電球１１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。２２，２３は、ベース部材２０，２１内でバルブ１２の外部導入線１８，１９に電気的に一端が接続された給電線である。給電線２２，２３の他端は、端子２４，２５に電気的に接続される。２６，２７は端子２４，２５と給電線２２，２３が電気的に接続された箇所を絶縁するための樹脂性の絶縁材である。

ここで、ベース部材２０，２１について説明するが、ベース部材２０，２１は同様に構成をしており、図２、図３では片側のベース部材２１を示している。

ベース部材２１にはそれぞれ白熱電球１１のピンチシール部１５を遊嵌して挟持するための嵌合凹部２１１を形成する。嵌合凹部２１１の底部２１２までの対向側面には切欠部２１３，２１４を形成する。嵌合凹部２１１の底部２１２には、外部導入線１９や給電線２３の外径より径大で遊びをもって通される導入線挿通孔２１５が形成されている。

ところで、図１に示すようにベース部材２０，２１と発光部ａとの関係は、ベース部材間支持距離ｂ＝発光部ａ＋ガラス加工部ｃ×２となっている。発光部ａの寸法は、ベース部材間支持距離ｂとガラス加工部ｃとに依存している。図２（ｂ）に示すように、ピンチシール部１５が支持される支持部寸法ｅは、例えば８ｍｍ程度とする。ベース部材２１の支持部寸法ｄは、嵌合凹部２１１の深さｅ＋支持部のボトムの厚みｇとからなる。厚みｇは、嵌合凹部２１１の深さｅに対し３０％程度とする。なお、嵌合凹部２１１や導入線挿通孔２１５に各コーナーには内側に曲面を有するコーナーＣと外側に曲面を有するコーナーＲが形成される。

次に、ベース部材２１を介して給電線２３と白熱電球１１の外部導入線１９の接続について説明する。
先ず、図３に示すように、給電線２３をベース部材２１の導入線挿通孔２１５から図中矢印ｘ方向に通し、図４に示すように圧着端子２８の一端側に形成された圧着片２８１，２８２を図中破線を谷折りにする格好で曲げて圧着片２８１と２８２の間に位置させた給電線２３を圧着させて保持する。圧着端子２８の他端には外部導入線１９と溶接を行う接続部２８３を形成する。

圧着端子２８に外部導入線１９が接続された状態で図５に示すように、ベース部材２１を嵌合凹部２１１の底部２１２とピンチシール部１５が当接する位置まで図中矢印ｙ方向に移動させる。このときピンチシール部１５はベース部材２１の嵌合凹部２１１に対し遊嵌された状態にある。また、ピンチシール部１５から給電線２３の導体２３１が剥き出しになる位置までの距離ｈは、導入線挿通孔２１５の長さｆよりも短くなっている。

圧着端子２８により外部導入線１９と給電線２３が接続され、ベース部材２１の嵌合凹部２１１にピンチシール部１５に遊嵌された状態の嵌合凹部２１１に図６に示すように接着剤２９を注入しベース部材２１と白熱電球１１を取着する。接着剤２９は、例えばアルミナを主成分とするペースト状のもので耐熱セメントである。

このように、ベース部材２１の導入線挿通孔２１５内で、外部導入線１９と給電線２３が圧着端子２８を介して接続されたことから、給電線２３の軸方向とは異なる方向に、給電線２３の力が加わった場合でも圧着端子２８が導入線挿通孔２１５内面に当接する。このため直ぐには圧着端子２８と外部導入線１９の接続部分には力が作用しないことから、圧着端子２８と外部導入線１９の接続が外れにくいものとなる。また、外部導入線１９を溶接させる接続部２８３が給電線２３の導体２３１より幅が大きいために確実な接続を実現することができる。

さらに、嵌合凹部２１１や導入線挿通孔２１５には内側コーナーに曲面を有するコーナーＣと外側コーナーに曲面を有するコーナーＲが形成されたことにより、ピンチシール部１５のクラック発生を抑えることもできる。

図７〜図９は、この発明の管型白熱ヒータの第２の実施形態について説明するための、図７は第１の実施形態の図４に相当する説明図、図８は図５に相当する構成図、図９は図８の要部の断面図である。この実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。

この実施形態は、図７に示すように圧着端子２８の接続部２８３をなくし、圧着片２８１，２８２で給電線２３を圧着接続し、この接続部分に図９に示すように外部導入線１９を溶接したものである。

この実施形態の場合、接続部２８３をなくした分だけピンチシール部１５から、図８に示すように給電線２３の導体２３１が剥き出しになった部分までの距離ｈ’を短くすることができる。このため、図１の寸法ｃを変えることなく発光部ａを長くすることが可能となる。
なお、この実施形態では、給電線２３とともに圧着片２８１，２８２で圧着接続してもよいし、圧着片２８１と２８２の裏面側に圧着端子２８に外部導入線１９を溶接してもよい。

上記した第１および第２の実施形態では、白熱電球１１が１灯使いのものについて説明したが、図１０は異なる配光パターン２灯を使用した変形例を示すものである。

図１０は、複数本の白熱電球１１をベース部材２１１１に取り付けた場合を示すものである。ベース部材２１１１は、図３に示すベース部材２１を単純に２個合体させた格好になっている。そして、２灯の白熱電球１１，１１はベース部材２１１１に遊嵌されていることから、所望の発熱分布が得られるように白熱電球１１の軸方向に調整して取り付けることができる。

図１１は、図１０の他の変形例を示すもので、この場合は、ベース部材２１１１の切欠部２１３，２１４をなくしたものである。つまり、白熱電球１１のピンチシール部１５が嵌合凹部２１１に挿入されたときにピンチシール部１５の四側面を囲む格好となる。

この場合は、図１０の持つ効果に加え、ピンチシール部１５を四面がしっかり支持することができることから、嵌合凹部２１１の底部２１２までの深さを浅くしても確実な支持が期待でき、深くした場合には、図１の寸法ｂがそのままでも発光部ａを長くすることが可能となる。

図１２は、白熱電球を図１１のベース部材２１１１を用いて２灯使いした管型白熱ヒータ装置１００を電子複写機２００に装着させた場合の、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概略的な構成図である。

図中１２１，１２２は上下に対向配置された長尺の加熱ローラで、これら加熱ローラ１２１，１２２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１２３，１２４で被覆されている。

また、加熱ローラ１２１，１２２のうちのほぼ中心軸上には、２灯の白熱電球１１，１１で構成される管型白熱ヒータ装置１００が図示しない支持部材を介し配設されており、図示しない電源部に接続して通電されると、白熱電球１１，１１のフィラメントがそれぞれ発熱して加熱ローラ１２１，１２２がヒートアップ（昇温）する。

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が矢印方向に回転するヒートアップされた加熱ローラ１２１，１２２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。

この実施形態の場合、複写機に装着されるトナー定着装置２００は、２灯点灯させた場合の発光分布の均一化を図ることが可能となり、管型白熱ヒータ装置１００に基づくトナー定着の効率の向上を図ることが可能となる。

異なる定格の白熱電球１１，１１を用いることは、複写機などにおいての露光を必要とするものなどや複写機などにおいての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。

管型白熱ヒータ装置１００の端部に配設するベース部材２１１１は、少なくとも一端側に備えられていれば熱伸縮に対応できるので片側のみであってもよい。また、管型白熱ヒータ装置１００に取り付ける白熱電球は、２灯（本）に限らず、２灯以上の複数灯であってもよく、ベース部材２１１１の外部導入線の挿通孔数などは灯数に応じて形成すればよい。また、管型白熱ヒータ装置１００の保持は、ベース部材や端子部材を活用することにより端子台や取付台などに容易に固定させることができる。

なお、加熱ローラ１２１，１２２はいずれも加熱ローラである必要はなく、一方は加圧ローラであってもよい。

この発明の管型白熱ヒータ装置の第１の実施形態について説明するための一部を切り欠いて示した正面図。図１の要部の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。図３は図１要部の分解斜視図。図１要部の接続について説明するための説明図。図１要部の接続された状態について説明するための説明図。図１要部の接続状態について説明するための斜視図。この発明の管型白熱ヒータ装置の第２の実施形態するための図４に相当する説明図。図５に相当する構成図。図８の要部の断面図。この発明の管型白熱ヒータ装置のベース部材の変形例について説明するための斜視図。この発明の管型白熱ヒータ装置のベース部材の他の変形例について説明するための斜視図。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概略的な構成図。

符号の説明

１１白熱電球
１２バルブ１２
１３フィラメント
１４，１５ピンチシール部
１８，１９外部導入線
２０，２１ベース部材
２２，２３給電線
２１１嵌合凹部
２１２底部
２１３，２１４切欠部
２１５導入線挿通孔
２８圧着端子
２８１，２８２圧着片
２８３接続部
２９接着剤
１００管型白熱ヒータ装置
２００トナー定着装置
１２１，１２２加熱ローラ
１２３，１２４被覆材

Claims

管型外囲管の内部に所定の発光分布のコイル状フィラメントおよび不活性ガスが封装され、両端部にピンチシール部を形成するとともに、該ピンチシール部からフィラメントに接続した外部導入線を管軸に沿い導出された白熱電球と、
前記ピンチシール部が遊嵌に挿入可能な嵌合凹部および各片側の前記ピンチシール部から導出した外部導入線が遊挿される導入線挿通孔が耐熱性電気絶縁体で形成されたベース部材と、
前記ピンチシール部を前記ベース部材に保持する前に、電力が供給される給電線を圧着するとともに前記外部導入線を接続し、前記導入線挿入孔に配置された圧着端子と、
前記ベース部材に前記ピンチシール部が挿入された状態を保持する耐熱性の接着剤とを具備したことを特徴とする管型白熱ヒータ。
前記外部導入線は、前記給電線が圧着接続された位置の前記圧着端子に接続したことを特徴とする請求項１記載の管型白熱ヒータ。
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トナー定着装置。