JP2008117659A - 管型ヒータ、トナー定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱コイルの線径が小さくても、ベースがバルブに確実に係合され、加熱コイルがバルブから露出したり、変形したりすることを抑える。
【解決手段】円筒形状のバルブ１２の開口端部１２１，１２２に配設されるセラミック製のベース１３１，１３２は、円筒部１６、鍔部１７それに貫通孔１８を備え、ベース１３１，１３２それぞれの円筒部１６上面には開口端部１２１，１２２を遊嵌させる大きさの円形状の溝１９を形成している。ベース１３１の溝１９には開口端部１２１を、ベース１３２の溝１９には開口端部１２２を嵌合させる。加熱コイル１５は、ベース１３１を矢印ｘ方向に、ベース１３２を矢印ｙ方向にそれぞれ付勢させることで、ベース１３１，１３２の溝１９に嵌合させた状態が保持できる。この嵌合の状態で溝１９に耐熱性の接着剤２０で、ベース１３１，１３２とバルブ１２との固着を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、複写機の定着用等に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た管型ヒータおよびこの管型ヒータを用いたトナー定着装置に関する。

従来の管型ヒータは、管型外囲管（石英ガラス）へのベース固着は、配設された加熱コイルの張力により固着されている。このため、加熱コイル線径が０．７ｍｍ以下または加熱コイル部の螺旋径と加熱コイルの線径比が１１００％以上では、張力が低下してベースを固着できない場合がある。また、給電は電熱コイルが溶接された接続端子へ直接行うため、接続部の接触不良等が懸念される。（例えば、特許文献１）
特開２００２−１１０３２５公報

上記した特許文献１の管型ヒータの加熱コイルは、一般的にはニクロム線である。使用電圧が高い場合は、使用するニクロム線を細くする必要がある。加熱コイル線径が０．７ｍｍ以下または加熱コイル部の螺旋径と加熱コイルの線径比が１１００％以上では、加熱コイルの張力が小さくなり、加熱コイルによるベースの保持ができない場合があった。また、給電は加熱コイルが溶接された接続端子に直接行うため、接続部分が接触不良を起こすということも考えられる。

この発明の目的は、ハロゲン等の封入ガスやモリブデン箔によるシール構造を必要とせずに、加熱コイルの線径が小さい場合でも、ベースがバルブに確実に係合させて、加熱コイルがバルブから露出したりあるいは変形したりすることを抑えることのできる管型ヒータおよびこれを用いたトナー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、この発明の管型ヒータは、両端が開口された円筒状のバルブと、前記バルブ内の長手方向に収納された加熱コイルと、前記加熱コイルの両端をそれぞれ接続した一対の電力を供給するための接続端子と、前記バルブの両端の開口端部からそれぞれ挿入して該開口端部を閉口させるとともに、耐熱性の接着剤を用い前記バルブに固着したベースと、を具備したことを特徴とする。

また、この発明の管型ヒータは、両端が開口された円筒状のバルブと、前記バルブ内の長手方向に収納された加熱コイルと、前記加熱コイルの両端をそれぞれ接続した一対の電力を供給するため前記バルブ外に導出したリード線と、前記バルブの開口端部を封止するとともに、前記リード線を前記バルブ外に取り出す貫通孔を備えたベースと、を具備し、前記ベースには、前記バルブの開口端部を収納し、前記ベースに前記バルブの直交する方向に力が加わった場合に、前記ベースが前記バルブから外れない程度の深さの溝を形成してなることを特徴とする。

さらに、この発明の管型ヒータは、両端が開口された円筒状のバルブと、前記バルブ内の長手方向に収納された加熱コイルと、前記加熱コイルの両端をそれぞれ接続した一対の電力を供給するための接続端子と、前記バルブの両端の開口端部からそれぞれ挿入し、前記加熱コイルで前記バルブ内方に付勢される状態で前記開口端部を閉口させるベースと、前記ベースと前記バルブのそれぞれの外周に貼り付け、該ベースおよびバルブを保持した耐熱性の保持テープと、を具備したことを特徴とする。

この発明によれば、ハロゲン等の封入ガスやモリブデン箔によるシール構造を必要とせずに、加熱コイルの線径が小さい場合でも、ベースがバルブに確実に係合されていることから、加熱コイルがバルブから露出したりあるいは変形したりすることを抑え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、図２は、この発明の管型ヒータに関する一実施形態に説明するための、図１は一部を切り欠いて示した正面図、図２は図１の一部を拡大して示した正面図である。
図１、図２中、１１は管型ヒータ、１２は管状のバルブ、１３１，１３２はベース、１４１，１４２は接続端子、１５は加熱コイルである。

バルブ１２は、円柱状の透明または半透明の例えば石英ガラス製で形成され、端部１２１，１２２はそれぞれ開口の状態にある。バルブ１１は、例えば内径が８ｍｍ、外径が１０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、全長３００ｍｍに形成されている。

バルブ１２の開口端部１２１，１２２にそれぞれ配設されるベース１３１，１３２は、耐熱性で電気絶縁性を有するセラミック材で形成される。ベース１３１，１３２は、円筒部１６、鍔部１７それに貫通孔１８を備えている。ベース１３１，１３２のそれぞれの円筒部１６の上面にはバルブ１２の開口端部１２１，１２２を遊嵌させる大きさの円形状の溝１９を形成している。ベース１３１の溝１９には開口端部１２１を、ベース１３２の溝１９には開口端部１２２をそれぞれ嵌合させる。このとき、加熱コイル１５は、ベース１３１を図中矢印ｘ方向に、ベース１３２を図中矢印ｙ方向にそれぞれ付勢させることで、ベース１３１，１３２の溝１９に嵌合させた状態が保持できる。この嵌合の状態で溝１９に耐熱性の接着剤２０を流し込んで固め、ベース１３１，１３２とバルブ１２との固着を行う。

なお、加熱コイル１５の両端のそれぞれ接続端子１４１，１４２との間にあり、加熱コイル１５と一体的の密に巻回された２１１，２１２は、取付コイルである。取付コイル２１１，２１２は、密で巻回数が数ターン程度であることから、この部分からの発熱量は小さいものとなる。また、バルブ１２内には、ハロゲン等の封入ガスを封入させていないことから、モリブデン箔を用いたシール構造をとる必要がない。

ところで、溝１９と開口端部１２１，１２２の大きさの関係は、図２で示すように溝１９の内周とバルブ１２の内径と略同じ径にしてあるが、開口端部１２１，１２２が溝１９の中間にくるようにしても構わない。

また、接続端子１４１はバルブ１２内の加熱コイル１５の一端と、接続端子１４２はバルブ１２内の加熱コイル１５の他端とそれぞれ溶接により接続される。接続端子１４１はベース１３１の貫通孔１８を、接続端子１４２はベース１３２の貫通孔１８をそれぞれ介して外部に導出される。

加熱コイル１５は高融点であるＮｉ（ニッケル）／Ｃｒ（クロム）の合金線あるいはＦｅ（鉄）／Ｃｒ／Ａｌ（アルミニウム）の合金線の素線を螺旋状して形成している。加熱コイル１５は、加熱コイル線径が０．７ｍｍ以下または加熱コイル部の螺旋径と加熱コイルの線径比が１１００％以上の場合、細い素線を使用しながらも、ベース１３１，１３２が接着剤により固着され、ベース１３１，１３２が外力等の要因により外れることを防止することができる。

このように、ハロゲン等の封入ガスを必要とせず、モリブデン箔によるシール構造をとる必要がないことから、単純に構成で廉価に管型ヒータを実現することができる。また、加熱コイル線径が０．７ｍｍ以下または加熱コイル部の螺旋径と加熱コイルの線径比が１１００％以上の場合、加熱コイルの線径が小さくなりバネ性が弱くなったとしても、ベースがバルブに接着剤を用いて固着されていることから、加熱コイルがバルブから露出したりあるいは変形したりすることを抑えることが可能となる。

次に図３を参照して、上記実施形態の変形例について説明する。図３は図２に相当する正面図である。この変形例は、加熱コイル１５に接続される接続端子１４１をレグ端子３１とリード線３２に変更したものである。

すなわち、レグ端子３１の一端を加熱コイル１５の一端に溶接等の手段により接続し、レグ端子３１の他端とリード線３２の一端を、バルブ１２内でスリーブ３３を用いて圧着接続する。リード線３２の他端は、ベース１３１の貫通孔１８を介して外部に導き出される。

この変形例では、リード線３２がバルブ１２の軸方向にバルブ１２から離れる方向に引っ張られても、リード線３２によりあるいはベース１３１そのものがバルブ１２に直交する方向に力が加わっても接着剤２０の作用によりバルブ１２からベース１３１の外れを防止することができる。

図４は、この発明の管型ヒータの第２の実施形態について説明するための図１の左側半分を示す図２に相当する正面図である。なお、上記の第１の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、ここでは異なる部分を中心にして説明する。

この実施形態は、ベース１３１の円筒部１６の上面に形成された溝１９１の深さｙを、図２の溝１９よりも深いものとするとともに、溝１９１の内周の径をバルブ１２の内周より若干短くし、溝１９１の外周の径をバルブ１２の外周より若干長く形成したものである。また、溝１９１の深さｙは、ベース１３１がバルブ１２と直交する方向に外部から作用を受けたとしても、開口端部１２１を溝１９１から外さない程度にしてある。

ところで、ベース１３１は、図中矢印方向ｗに加熱コイル１５により付勢されている。このため、バルブ１２の開口端部１２１はベース１３１の溝１９１に深く嵌合されることになり、ベース１９１がバルブ１２と直交する方向に外部から作用を受けた場合でも、ベース１９１がバルブ１２から外れることを防止することができる。

しかも、ベース１３１から外部に電力を供給するために導出される手段が、接続端子１４１であることから、接続端子１４１はボルダ―等に電気的、機械的に支持されるものである。このため、バルブ１２と直交する方向に力を受けることはあっても、バルブ１２の軸方向への作用は少なく実用上接着剤の必要性は極めて低いものとなる。

従って、この実施形態では耐熱テープの作用により、ベースがバルブの直交する方向および軸方向に対し外れる問題をなくすことができる。また、耐熱テープを単に巻きつけることでベースの保持を行っていることから、ベースの小型化が実現でき、延いては定着のための加熱ローラ等の小型化にも寄与でき、ウォームアップ時間の短縮化や省電力化の実現が可能となる。

図５は、この発明の管型ヒータに関する第３の実施形態について説明するための、図２に相当部分を示す正面図である。

この実施形態は、鍔部１７を除去し、ベース１３１の外径をバルブ１２の外径と同程度の大きさに、円筒部１６の部分の外径をバルブ１２の内径よりも小さくして取付段部５１を形成した。取付段部５１と対向するバルブ１２の位置に例えばレーザー等を用いて透孔５２を形成した。透孔５２は少なくとも１個を穿設すればよい。

この実施形態では、ベースから鍔部の部分が除去し、その分をされた分のベースの小型化が可能となる。なお、この実施形態でも接続端子１４１を図３のようにリード線に買えても構わない。

図６、図７は、この発明の管型ヒータに関する第４の実施形態に説明するための、図６は一部を切り欠いて示した正面図、図７は一部を拡大して示した正面図である。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。

この実施形態では、ベース１４１，１４２の円筒部１６の先端部分のそれぞれに他の部分よりも径を小さくして取付部６１を形成する。この取付部６１にバルブ１２の開口端部１２１，１２２を装着させた状態で、耐熱性テープ６２１，６２２をバルブ１２とベース１４１，１４２にそれぞれ跨って貼り付けたものである。

耐熱性テープ６２１，６２２は、ベース１４１，１４２にかかる外力に対し、バルブ１２から外れることを防止することができる。

この実施形態は、ハロゲン等の封入ガスを必要とせず、モリブデン箔によるシール構造をとる必要がないことから、単純に構成で廉価に管型ヒータを実現することができる。また、加熱コイル線径が０．７ｍｍ以下または加熱コイル部の螺旋径と加熱コイルの線径比が１１００％以上の場合には、加熱コイルの線径が小さくなりバネ性が弱くなったとしても、ベースがバルブに接着剤を用いて固着されていることから、加熱コイルがバルブから露出したりあるいは変形したりすることを抑えることが可能となる。

さらに、耐熱性テープを貼るだけ作業によりベースがバルブから外れることを防止できることから、作業性の単純化により量産性の向上も図ることができる。

図９、図１０は、この発明の定着装置に関する一実施形態について説明するための、図９は概略的な構成を示す断面図、図１０は図９のｚ−ｚ’断面図である。

この実施形態は、この発明の管型ヒータ１１を複写機等のトナーを定着させる定着装置１００に用いたもので、図９は図１の左側を拡大して示した図２に相当する部分側のみを示してある。

図９において、９１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る。このブラケット９１の他端は、ベース１３１に係合させ、管型ヒータ１１を取り付ける。ブラケット９１は、自身のもつ弾性で図中矢印方向にベース１３１を付勢させた状態で取り付けても構わない。また、ブラケット９１でベース１３１を支持する形状にしても構わない。

管型ヒータ１１は、ブラケット９１に支持されることにより、定着装置１００の円筒状加熱ローラ９２の内部に配置する。加熱ローラ９２は、フレーム９３に軸受９４を介して回転自在に支持される。

図１０に示すように、加熱ローラ９２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９５で被覆されている。９６は、回転軸９７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、加圧ローラ９６の表面には耐熱性弾性材料であるたとえばシリコンゴム９８が取り付けてある。

加熱ローラ９２のほぼ中心軸上には、管型ヒータ１１がブラケット９１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通電されると、管型ヒータ１１の加熱コイル１５が発熱され加熱ローラ９２がヒートアップする。

また、図１０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９２と加圧ローラ９６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、管型ヒータの電力供給のための接続端子等を支持するためのベースを小型化にできることから装置全体の小型化にも寄与することができる。また、管型ヒータに封入ガスがこの漏洩を防ぐ封止構造が必要でないことから、管型ヒータを廉価にでき延いては装置全体のコストダウンにも寄与することができる。

この発明の管型ヒータに関する第１の実施形態について説明するための一部を切り欠いて示した正面図。 図１の一部を拡大して説明するための正面図。 図１の実施形態の変形例について説明するための図２に相当する部分を示した正面図。 この発明の管型ヒータに関する第２の実施形態について説明するための図２に相当する部分の正面図。 この発明の管型ヒータに関する第３の実施形態について説明するための図２に相当する部分の正面図。 この発明の管型ヒータに関する第４の実施形態について説明するための一部を切り欠いて示した正面図。 図６の一部を拡大して示した正面図。 図７の斜視図。 この発明のトナー定着装置に関する一実施形態について説明するための概略図。 図９のｚ−ｚ’断面図。

符号の説明

１１ 管型ヒータ
１２ 管状のバルブ
１３１，１３２ ベース
１４１，１４２ 接続端子
１５ 加熱コイル
１６ 円筒部
１７ 鍔部
１８ 貫通孔
１９，１９１ 溝
２０ 接着剤
３１ レグ端子
３２ リード線
５１ 取付段部
５２ 透孔
６１ 取付部
６２１，６２２ 耐熱性テープ
９２ 加熱ローラ
９６ 加圧ローラ
１００ 定着装置

Claims (4)

1. 両端が開口された円筒状のバルブと、
   前記バルブ内の長手方向に収納された加熱コイルと、
   前記加熱コイルの両端をそれぞれ接続した一対の電力を供給するための接続端子と、
   前記バルブの両端の開口端部からそれぞれ挿入して該開口端部を閉口させるとともに、耐熱性の接着剤を用い前記バルブに固着したベースと、を具備したことを特徴とする管型ヒータ。
2. 両端が開口された円筒状のバルブと、
   前記バルブ内の長手方向に収納された加熱コイルと、
   前記加熱コイルの両端をそれぞれ接続した一対の電力を供給するため前記バルブ外に導出したリード線と、
   前記バルブの開口端部を封止するとともに、前記リード線を前記バルブ外に取り出す貫通孔を備えたベースと、を具備し、
   前記ベースには、前記バルブの開口端部を収納し、前記ベースに前記バルブの直交する方向に力が加わった場合に、前記ベースが前記バルブから外れない程度の深さの溝を形成してなることを特徴とする管型ヒータ。
3. 両端が開口された円筒状のバルブと、
   前記バルブ内の長手方向に収納された加熱コイルと、
   前記加熱コイルの両端をそれぞれ接続した一対の電力を供給するための接続端子と、
   前記バルブの両端の開口端部からそれぞれ挿入し、前記加熱コイルで前記バルブ内方に付勢される状態で前記開口端部を閉口させるベースと、
   前記ベースと前記バルブのそれぞれの外周に貼り付け、該ベースおよびバルブを保持した耐熱性の保持テープと、を具備したことを特徴とする管型ヒータ。
4. 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１〜３のいずれかに記載の管型ヒータと、
   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定着装置。

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