JP2008135264A - 管型ヒータおよび定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管形ヒータの温度を外部発熱体により予め上昇させておくことでインラッシュ電流の低減を図る。
【解決手段】円筒形状の石英ガラス製のバルブ１２内にタングステン製の加熱コイル１３を配置し、加熱コイル１３の両端に金属箔を介して電力供給用のリード線１６１，１６２を電気的に接続する。バルブ１２の外表面には、例えばニクロム製のヒータ線１７を巻回し、このヒータ線１７に電力を供給することによりバルブ１２の予熱を行うことで、管型ヒータ１１のインラッシュ電流を低下させることが可能となる。
【選択図】図１

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。

従来の管型ヒータは、加熱ローラ内に配置された電球のフィラメントから放射される光量を、電球のバルブに形成された反射膜で大きくすることで、加熱ローラの立ち上がり時間を短くしている。（例えば、特許文献１）
特開２００２−１１０３１６

上記した特許文献１の技術は、コイル状の加熱コイルにタングステンを用いており、タングステンの特性で冷間時の抵抗値と高温時の抵抗値の差が大きいことから、点灯直後にはインラッシュ電流が大きく、点灯回路等に負担をかけ効率低下を来たしている。

この発明の目的は、インラッシュ電流を低減させることで、加熱コイルの通電させる時間を短くすることができる管型ヒータおよびその管型ヒータ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、前記バルブの外面上に配置した予熱用のヒータとを具備したことを特徴とする。

この発明によれば、管形ヒータの温度を外部発熱体により予め上昇させておくことでインラッシュ電流を低減できる。

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４は、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もので、図１は構成図、図２は、図１の左側から見た状態の一部の斜視図、図３は図１のａ−ａ’断面図、図４は図１のｂ−ｂ’断面図である。

管型ヒータ１１は、両端に封止部を有する石英ガラス製管状のバルブ１２の内部に管軸に沿ってタングステン製の加熱コイル１３が配置されている。加熱コイル１３の両端はレグ端子１４１，１４２の一端に接続される。

レグ端子１４１，１４２の他端は、図３に示すようなモリブデン製の金属箔３１、接続端子３２をそれぞれ介して外部に導き出される。金属箔３１の部分は、例えばピンチシールと言われる減圧による封止部３３で封止され、接続端子はベース１５１，１５２の貫通孔内で電力供給用のリード線１６１，１６２に接続される。また、封止部３３とベースとは耐熱性の接着剤３４で固着される。

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内には、それぞれ微量のハロゲン物質例えばＢｒ（臭素）やＣｌ（塩素）との混合物とともに、Ａｒ（アルゴン）やＮ_２（窒素）などの不活性ガスが常温２５℃で０．９×１０^５Ｐａの圧力封入してある。

さらに、バルブ１２の外周面には、例えばニクロム線がバルブ１２の長手方向に沿ってヒータ線１７が巻回される。ヒータ線１７の一端１８１は、ベース１５１に形成された導入孔１９１に支持され、リード線１６１と同方向に取り出される。ヒータ線１７の他端１８２は、ベース１５２に形成された導入孔１９２に支持され、リード線１６２と同方向に取り出される。

図４に示すように、ヒータ線１７は、バルブ１２に耐熱性の接着剤４１を用いて支持すれば、ヒータ線１７の暴れを抑えることができる。ヒータ線１７は、例えば１００Ｗ程度の小電力で発熱されるもので、管型ヒータ１１の消灯時にバルブ１２を予熱できる程度のものとする。

図５は、加熱コイル１３とヒータ線１７への電力供給の一例について説明するための概念図である。

加熱コイル１３にスイッチＳＷ１をオンして電源Ｖ１が供給されると、加熱コイル１３は発熱する。スイッチＳＷ１をオフして加熱コイル１３への電力供給が断たれると、スイッチＳＷ２をオンし、電源Ｖ２を供給してヒータ線１７を発熱させる。再びスイッチＳＷ１がオンすると、スイッチＳＷ２をオフさせるが、加熱コイル１３には、ヒータ線１７による予熱でバルブ１２は温まった状態である。このため、管型ヒータ１１を発光させる場合のインラッシュ電流を低減することができる。

ここで、加熱コイル１３をタングステン製の場合、非点灯時と点灯時において比抵抗に大きな差がある。室温状態での比抵抗は、５．６５μΩ・ｃｍであるのに対し、点灯時の約２７００℃での比抵抗は、９０．４μΩ・ｃｍである。このため、予めタングステンを暖めておくことでインラッシュ電流を低下させることが可能となる。

このように、管型ヒータ１１がオフ状態にある、例えば待機時等に小さい電力で加熱されるヒータ線１７で予熱させることにより、管型ヒータ１１が再び点灯されるときのインラッシュ電流を低減でき、管型ヒータ１１の加熱コイル１３に通電させる時間を短くでき、加熱動作の立ち上げを向上させることができる。

図６、図７は、この発明の管型ヒータに関する第１の変形例について説明するためのもので、図６は図２に相当する要部の斜視図、図７は側面図である。

すなわち、ベース１５１の挿入孔１９１に替えて、ベース１５１の周面からヒータ線１７の一端１８１を係合できる係合溝６１を形成したものである。この場合、一端１８１をベース１５１の周面から係合できることから、ヒータ線１７の配線処理の作業性を向上させることができる。

図６、図７の説明では、一端１８１側の支持について説明したが、他端１８２側のベース１５２も同様の構成とすることで、ヒータ線１７の配線処理の作業性向上を図ることができる。

図８は、この発明の管型ヒータに関する第２の変形例について説明するための図７に相当する側面図である。

この変形例は、図６、図７と同じように、ベース１５１の周面からヒータ線１７の一端１８１を係合できる係合溝８１を形成したものである。この係合溝８１は、断面が鉤状となっており、係合は簡単で一度係合された一端１８１は外れにくい構造となっている。

図９は、この発明の管型ヒータに関する第３の変形例について説明するための説明図である。

この変形例は、加熱ヒータ１３の長手方向の巻き密度を、中央を疎に、両端側を密にして巻回したものである。このように、熱が奪われやすい加熱ヒータ１３の長手方向の両端は密に巻回することで、両端の温度が高くなるようにしている。この結果、管型ヒータ１１は長手方向全域に渡り同じような温度を得ることができる。

図１０〜図１２は、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もので、図１０は構成図、図１１は、図１０のｃ−ｃ’断面図、図１２は図１０要部の拡大構成図である。図１と同一の構成部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

この実施形態は、ヒータ線１７１をバルブ１２の長手方向に直線的に配置し、バルブ１２の両端側では弛み防止を兼ねて数ターン巻きつけた巻回部１２１（図１２参照）設けたものである。ヒータ線１７１は、バルブ１２との密着性を維持するために、例えば数箇所に耐熱性の接着剤で固定する。

この実施形態のヒータ線１７１は、上記した第１の実施形態の効果に加え、バルブ１２の中間部は直線状とし、両端部は数ターン巻回した程度であることから、取り付け作業性の工場を図ることができる。

次に、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。第１および第２の実施形態でのヒータ線１７，１７１は、ニクロム線を例に挙げたが、この実施形態では、バルブ１２上にパラジウム（Ｐｄ）と銀（Ａｇ）を合わせた抵抗体ペーストを高温で焼成し、所定の抵抗値を有する厚膜からなる帯状の発熱抵抗体等を用いても構わない。

この場合、バルブ１２上に形成された発熱抵抗体への電力供給は、発熱抵抗体の両端に別部材の外部リードと電気的な接続を行い、図１等で説明したベース１５１，１５２を介して行えばよい。

この実施形態では、発熱抵抗体をバルブ１２上に固着することができることからニクロム線を用いた場合のような接着剤による係止作業の必要がなく、ヒート線を用いた場合のような暴れの心配もない。

図１３、図１４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１３は概略的な構成を示す断面図、図１４は図１３のｄ−ｄ’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１３は図１の左側を拡大して示した部分側のみを示してある。

図１３において、１３１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１３１の他端は、ベース１５１に係合させ、管型ヒータ１１を取り付ける。ブラケット１３１は、自身のもつ弾性で図中矢印方向にベース１５１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１３１でベース１５１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１３１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１３２の内部に配置する。加熱ローラ１３２は、フレーム１３３に軸受１３４を介して回転自在に支持される。

図１４に示すように、加熱ローラ１３２はアルミニウムや鉄等の材料で形成された厚みが１ｍｍ弱程度の管状体で、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１３５で被覆されている。１３６は、回転軸１３７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１３６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１３８が取り付けてある。

加熱ローラ１３２のほぼ中心軸上には、管型ヒータ１１がブラケット１３１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１３２がヒートアップする。

また、図１４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１３２と加圧ローラ１３６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構成図。 図１の左側から見た状態の一部の斜視図。 図１のａ−ａ’断面図。 図１のｂ−ｂ’断面図。 加熱コイル１３とヒータ線１７への電力供給の一例について説明するための概念図。 この発明の管型ヒータに関する第１の変形例について説明するための図２に相当する要部の斜視図。 図７は側面図。 この発明の管型ヒータに関する第２の変形例について説明するための図７に相当する側面図。 この発明の管型ヒータに関する第３の変形例について説明するための説明図。 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構成図。 図１０のｃ−ｃ’断面図。 図１０要部の拡大構成図。 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構成図。 図１３のｄ−ｄ’断面図。

符号の説明

１１ 管型ヒータ
１２ バルブ
１３ 加熱コイル
１４１，１４２ レグ端子
１５１，１５２ ベース
３１ 金属箔
３２ 接続端子
３３ 封止部
３４ 接着剤
１６１，１６２ リード線
１７，１７１ ヒータ線
１３２ 加熱ローラ
１３６ 加圧ローラ
１００ 定着装置

Claims (6)

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、
   前記バルブの外面上に配置した予熱用のヒータとを具備したことを特徴とする管型ヒータ。
2. 前記加熱コイルと前記ヒータへの電力は、分けて供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の管型ヒータ。
3. 前記ヒータは、発熱抵抗体を前記バルブ上に焼成して形成したものであることを特徴とする請求項１記載の管型ヒータ。
4. 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封着するとともに、耐熱性の接着剤を用い前記バルブに固着するベースに、前記ヒータの両端をそれぞれ係合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ヒータ。
5. 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封着するとともに、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、
   前記バルブの外表面上に予熱用のヒータを配置したことを特徴とする管型ヒータ。
6. 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１〜５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。

Images