JP2007287549A - 管型白熱ヒータ、加熱装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブの表面に形成した反射膜上に保護膜を形成させ、反射膜付きバルブの寿命や放射効率の低下を抑えた管型白熱ヒータを実現する。
【解決手段】管型バルブ１１内の長手方向に直列接続され、電力供給により発光する発光部１２と導電性の非発光部１３を収容するとともに不活性ガスが封装され、バルブ１１の両端部にピンチシール１５１，１５２を形成し、直列接続された発光部１２および非発光部１３の両端からアウターリード線１８１，１８２を介して導出してハロゲン電球１００を構成する。バルブ１１の長手方向に直交する上側には反射膜１９を施し、反射膜１９が施されない部分は光熱を放射させる光熱放射開口部２１とする。反射膜１９には反射膜１９のバルブ１１からの離脱を防止する保護膜２０を形成する。
【選択図】図１

Description

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、例えばハロゲン電球に代表される管型白熱ヒータ、加熱装置および画像形成装置に関する。

従来の反射膜付き管型白熱ヒータは、長尺の透光性管型バルブと直交する断面においてバルブの外面または内面の一部を除いて光熱放射用の開口を形成し、長軸方向に延在する光干渉膜とバルブ内にそのほぼ長軸上に沿って配設された発光部とバルブ内に不活性ガスおよびハロゲンガスを封入している。光干渉膜を利用しヒータとしての放射効率を向上させている。（例えば、特許文献１）
特開平７−２３０７９５号公報

上記した特許文献１の技術は、管型白熱ヒータの温度上昇に伴い反射膜がバルブから離脱しやすくなり、寿命や放射効率の低下を招く、という問題があった。

この発明の目的は、バルブ表面に形成された反射膜上に、保護膜を形成したことで反射膜の寿命を向上させ、放射効率の低下を抑制することができる反射膜付きの管型白熱ヒータ、加熱装置、画像形成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シール部を形成するとともに該シール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、前記バルブ上に形成され、前記発光部から放射される光熱を反射させる反射膜と、前記反射膜上に形成され、該反射膜の前記バルブからの離脱を防止するための保護膜とを具備したことを特徴とする。

この発明によれば、バルブに形成された反射膜上に例えばＳｉＯ_２を主成分とする保護膜を形成させたことで、ヒータの寿命を向上させつつ放射効率の向上を図ることが可能となる。

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。

図１は、この発明の管型白熱ヒータの一実施形態について説明するための構成図、図２は、図１の一部を拡大して説明するための拡大構成図、図３は、図１のｘ−ｘ’断面図である。
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電球である。ハロゲン電球１００は、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。

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）で形成された矩形箔状の金属箔１６１，１６２をそれぞれ埋設している。

金属箔１６１，１６２は、その内端部に、一対のインナーリード線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、給電のための一対のアウターリード線１８１，１８２がそれぞれ接続されている。アウターリード線１８１，１８２は、各封止部１５１，１５２から気密状態で外部へ延出している。アウターリード線１８１，１８２には、電力が供給される図示しない金属端子板を溶接などの手段により固着される。

長手方向の上半分のバルブ１１の表面には、少なくとも赤外線を反射させる金（またはプラチナ）による反射膜１９を形成し、この反射膜１９にさらにＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）による保護膜２０を形成している。図３に示すように、反射膜１９と保護膜２０には、複数の発光部１２で発生した光熱を放射させる光熱放射開口部２１を有しており、光熱放射開口部２１の開口角は１８０°となっている。

アウターリード線１８１，１８２が通電されると、複数の発光部１２から光熱が放出される。この光のうち、反射膜１９によって発光部１２に帰還され、発光部１２を再加熱して効率向上させる赤外線と、光熱放射開口部２１から直接一定方向に集中的に放射させる赤外線とがある。

従って、反射膜１９は光熱放射開口部２１から放射される光熱、立ち上がり時間の向上もさせることができる。反射膜１９の表面上には、保護膜２０が形成されていることから反射膜１９の耐久・耐熱性を向上させることができる。

ここで、バルブ１１の表面上に反射膜１９を、反射膜１９上に保護膜２０を形成する方法について説明する。

まず、ハロゲン電球１００の反射膜１９を施したくない部分にマスキングを施す。次に、金液をマスキングが施されていない部分に塗布し、塗布された金液を７５０℃で焼成する。これにより、膜厚が０．０５μｍ〜０．１μｍの金の反射膜１９を形成する。

次に、反射膜１９上に例えば１００μｍ程度の厚みのＳｉＯ_２を塗布し、塗布されたＳｉＯ_２を７５０℃で焼成する。これにより、膜厚が１００μｍ程度のＳｉＯ_２の保護膜２０を形成する。

このようにして、ハロゲン電球１００のバルブ１１の表面上に金の反射膜１９と反射膜１９上にＳｉＯ_２の保護膜２０を形成することができる。

図４は、反射膜１９上に保護膜２０を形成した場合の効果について説明するための説明図である。図中のサンプルＡ〜Ｄは、バルブ１１の表面上に形成された金の反射膜１９上に、ＳｉＯ_２の保護膜２０が形成されたものと形成されていないものとの耐久と耐熱の試験を行った結果について説明するための説明図である。
図４において、膜厚５０ｎｍの金の反射膜１９上に、保護膜のないサンプルＡと、膜厚が５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍの保護膜のサンプルＢ〜Ｄを試験対象としている。試験は、８００℃の電気炉中にサンプルＡ〜Ｄをそれぞれ５０、１００，２００時間放置した場合の、反射膜１９の離脱状態について観察したものである。

試験の結果、サンプルＡはの５０時間において既に反射膜の離脱が見られ、サンプルＢはの１００時間おいて反射膜の離脱が見られる。保護膜厚が１００ｎｍ以上のサンプルＣ，Ｄでは、２００時間経過後においても反射膜の離脱が見られなかった。

従って、保護膜２０を少なくとも１００ｎｍで形成させた場合、耐久・耐熱性が高いことから反射膜１９の離脱を防ぐことが可能となり、寿命や放射効率の低下を防止することができる。

図５、図６は、上記で説明したハロゲン電球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５は概略的な構成図、図６は図５のｙ−ｙ’断面図である。
図５、図６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電球１００が図示しない支持部材で配置されている。

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。

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６の矢印Ａ，Ｂ方向にそれぞれ回転させることができる。

加熱ローラ５１のハロゲン電球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６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。

この実施形態では、ハロゲン電球１００の反射膜に基づく光熱放射の効率の向上に加え、保護膜による反射膜の離脱が防止できることから、効率的な光熱放射の継続性を向上させた加熱が可能となる。

図７は、上記で説明したハロゲン電球１００を使用したこの発明の加熱装置の他の実施形態について説明するための図６に相当する断面図である。図６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。

この実施形態は、図６の加圧ローラ５３を替えて加熱ローラ５１と同じような構成の加熱装置２００’としたものである。

この場合、加熱装置２００，２００’のそれぞれのハロゲン電球１００から反射膜による効率的な光熱が得られることから、加熱スピードの向上を図ることができる。それぞれの反射膜上の保護膜が反射効率の持続に寄与させることが可能となる。

なお、上記した加熱装置の各実施形態では、ハロゲン電球１００を１個使いの例で説明したが、反射膜とこの反射膜に保護膜を形成した定格の異なるハロゲン電球を使用しても構わない。

次に、図８を参照して、この発明の加熱装置を搭載した複写機を例とした、この発明の画像形成装置の一実施形態について説明する。図中、加熱装置２００の部分は、上記した図６と同じであり、同一部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
図８において、３０１は複写機３００の筐体、３０２は筐体３０１の上面に設けられたガラス等の透明部材からなる原稿載置台で、矢印Ｚ方向に往復動作させて原稿Ｐ１を走査する。

筐体３０１内の上方向には光照射用のランプと反射鏡とからなる照明装置３０２が設けられており、この照明装置３０２により照射された原稿Ｐ１からの反射光源が短焦点小径結像素子アレイ３０３によって感光ドラム３０４上スリット露光される。なお、この感光ドラム３０４は矢印方向に回転する。

また、３０５は帯電器で、例えば酸化亜鉛感光層あるいは有機半導体感光層が被覆された感光ドラム３０４上に一様に帯電を行う。この帯電器３０５により帯電された感光ドラム３０４には、結像素子アレイ３０３によって画像露光が行われた静電画像が形成される。この静電画像は、現像器３０６による加熱で軟化溶融する樹脂等からなるトナーを用いて顕像化される。

カセット３０７内に収納されている複写用紙Ｐは、給送ローラ３０８と感光ドラム３０４上の画像と同期するタイミングをとって上下方向で圧接して回転される対の搬送ローラ３０９によって、感光ドラム３０４上に送り込まれる。そして、転写放電器３１０によって感光ドラム３０４上に形成されているトナー像は複写用紙Ｐ上に転写される。

その後、感光ドラム３０４上から離れた用紙Ｐは、搬送ガイド３１１によって加熱装置２００に導かれて加熱定着処理された後に、トレイ３１２内に排出される。なお、トナー像が転写された後、感光ドラム３０４上の残留トナーはクリーナ３１３を用いて除去される。

加熱装置２００は複写用紙Ｐの移動方向と直交する方向に、この複写機３００が複写できる最大判用紙の幅（長さ）に合わせた有効長、すなわち最大判用紙の幅（長さ）より長いハロゲン電球１００が配置された加熱ローラ５１と加圧ローラ５３が対向配置されている。そして、加熱ローラ５１と加圧ローラ５３との間を送られる用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔ１は、加熱ローラ５１の光熱を受け溶融して複写用紙Ｐ面上に文字、英数字、記号、図面等の複写像を現出させる。

この実施形態では、ハロゲン電球１００の反射膜に基づく光熱放射の効率の向上に加え、保護膜による反射膜の離脱が防止できることから、効率的な光熱放射の継続性を向上させることができる加熱装置２００による複写が可能となる。

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。

この発明の管型白熱ヒータの一実施形態に説明について説明するための構成図。 図１を一部を拡大して説明するための拡大構成図。 図１のｘ−ｘ’断面図。 この発明の効果について説明するための説明図。 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５の要部の断面図。 この発明の加熱装置に関する他の実施形態について説明するための概略的な構成図。 この発明の画像形成装置に関する一実施形態について説明するための説明図。

符号の説明

１１ バルブ
１２ 発光部
１３ 非発光部
１４ アンカー
１５１，１５２ 封止部
１６１，１６２ 金属箔
１７１，１７２ インナーリード線
１８１，１８２ アウターリード線
１９ 反射膜
２０ 保護膜
２１ 光熱放射開口部
１００ ハロゲン電球
２００ 加熱装置
３００ 画像形成装置

Claims (6)

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シール部を形成するとともに該シール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、
   前記バルブ上に形成され、前記発光部から放射される光熱を反射させる反射膜と、
   前記反射膜上に形成され、該反射膜の前記バルブからの離脱を防止するための保護膜とを具備したことを特徴とする管型白熱ヒータ。
2. 前記反射膜は、前記バルブの長手方向に直交する上側に施され、前記反射膜が施されない部分を光熱放射用の開口部としたことを特徴とする請求項１記載の管型白熱ヒータ。
3. 前記反射膜は、金またはプラチナ液を塗布し焼成することで形成される金またはプラチナ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。
4. 前記保護膜はＳｉＯ_２を主成分とし、該保護膜の膜厚は少なくとも１００ｎｍとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の管型白熱ヒータ。
5. 請求項１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。
6. 媒体に形成された静電潜像にトナーを付着させてこのトナーを用紙に転写して所定の画像を形成する形成手段と、
   画像が形成された用紙を、前記加熱ローラに接しながら通過させることによって、トナーを定着するようにした請求項５記載の加熱装置とを具備したことを特徴とする画像形成装置。

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