JP2009104910A - ハロゲンランプ、ランプ取付装置、加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減圧封止法により封着された封止部に、円筒形状で撓みのある外周に接続端子を一体形成した金属キャップからハロゲンランプへの給電を実現する。
【解決手段】ハロゲンランプ１１は、石英ガラス製バルブ１２の内部にフィラメント１３が熱源として同心状に収容され、アルゴン等の不活性ガスとともに所容量のハロゲンガスを封入し、その軸方向に減圧による封止手段を用いて封止部１５１，１５２を形成する。封止部１５１，１５２内にはＭｏの金属箔１６１，１６２をそれぞれ埋設する。フィラメント１３は、金属箔１６１，１６２それぞれ介してアウターリード１７１，１７２で外部に取り出す。封止部１５１，１５２には導電性の金属キャップ１８１，１８２を被せるとともに、金属キャップ１８１，１８２の外周が一体的に形成された接続端子２０１，２０２は、金属キャップ１８１，１８２をそれぞれ装着した時に対向するアウターリード１７１，１７２と溶接し電気的に接続する。
【選択図】図１

Description

この発明は、放射透過性バルブの内部に電気抵抗発熱体を備えたハロゲンランプ、ランプ取付装置、加熱装置に関する。

従来、複写機の定着用器に使用されるハロゲンランプの封止部を、減圧法によりモールド型での加圧封着する場合に比べて格段に強度の強くしている。このような封止部は、セラミック製によるベース部材で支持している。（例えば、特許文献１）
特開２００７−２００８０６公報

上記した特許文献１の技術は、金属に比して肉厚のセラミック製の口金を使用している。封止部と剛性を有する口金との間は遊びが必要であるともとに、その遊びの部分にセメント等の接着剤が必要であった。また、給電のために封止部から外側に導出されるアウターリードと電力線との接続が必要であった。

そこで、本件出願人が先に出願した特願２００６−１４０８０５に記載されたハロゲンランプでは、有底の円筒状の金属製のキャップ（口金）を封止部に被せ、金属キャップの外部側の底に取り付けた金具にアウターリードを溶接している。この場合、金属キャップに底を有していることから、底に近いほど金属キャップの外周に弾力性がなく、やはり金属キャップは封止部に遊嵌させる必要があり、金属キャップと封止部との間を接着する必要があった。また、アウターリードと接続するために別部材の金具を金属キャップに取り付ける必要があった。

この発明の目的は、減圧封止法により封着された封止部に、円筒状の撓みのある給電用の接続端子を外周に一体形成した金属キャップが装着されたハロゲンランプ、このランプのランプ取付装置、このランプ取付装置を用いた加熱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、この発明のハロゲンランプは、石英バルブ内に挿入したタングステンコイルと、前記コイル両端に一端をそれぞれ溶接した一対のモリブデン箔と、前記モリブデン箔の他端に電力供給用のアウターリードをそれぞれ溶接し、前記モリブデン箔の上部の前記バルブを減圧封止により封止した封止部と、前記封止部に装着する導電性の円筒形状の金属キャップと、を具備し、前記アウターリードは、前記金属キャップの外周の一部に一体形成された接続端子とを電気的に接続してなることを特徴とする。

この発明によれば、減圧封止法により強固に封止された封止部に導電性の円筒状の金属キャップを取り付け、金属キャップの外周からアウターリードと電気的に接続する接続端子を一体形成したことから、金属キャップは接続端子が形成された部分でも撓みを持たせることができ、金属キャップと封止部間の遊びを大きくする必要がないことから、金属キャップと封止部間に接着剤を必ずしも必要としない。また、金属キャップ装着時に接続端子とアウターリードが接続可能な状態で対向させることができ、接続時の作業性も向上させることができる。

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６は、この発明のハロゲンランプに関する第１の実施形態について説明するための、図１は正面図、図２は側面図、図３は図１の左側の部分を拡大して示した正面図、図４は図１要部の斜視図、図５は図４の正面図、図６は図５の断面図である。

先ず図１〜図３において、１１は管型白熱電球の一種のハロゲンランプである。ハロゲンランプ１１は、例えば定着用等のヒータとして多用され、放射透過性を有する石英ガラス製等のバルブ１２を有する。バルブ１２には、その内部に耐火性金属の電気抵抗線の一例であるタングステンフィラメント１３を熱源として同心状に収容される。このフィラメント１３は、バルブ１２内で軸方向に複数配設されたアンカー１４により、バルブ１２に対する同心状態が保持される。また、バルブ１２内には、アルゴン等の不活性ガスとともに、所容量のハロゲンガスを封入し、その軸方向に減圧封止により封止して封止部１５１，１５２を形成する。封止部１５１，１５２内にはバルブ１２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。

減圧による封止は、封止部以外で一旦ランプを封止し、封止部を含むランプ内部を減圧にした状態で、モリブデン箔を気密封止させる、いわゆる減圧封止と言われるものである。この封止方法は、石英ガラスの肉厚がピンチシールによる封止方法のように偏ることがないことから封止部強度が向上することが知られている。

金属箔１６１の一端にはフィラメント１３の一端１３１が、金属箔１６２の一端にはフィラメント１３の他端１３２がそれぞれ接続される。金属箔１６１の他端は電力を供給するためのアウターリード１７１に、金属箔１６２の他端は電力を供給するためのアウターリード１７２にそれぞれ溶接等の手段で電気的に接続する。

１８１，１８２は、導電性の例えばステンレス製の金属キャップである。この金属キャップ１８１，１８２は、図４〜図６に示すように円筒形状をしており、金属キャップ１８１，１８２のそれぞれ一方の開放端１９１，１９２の一部を延長させ内側にＬ字状に曲げるとともに、さらに先端部を金属キャップ１８１，１８２とは反対側にＬ字状に曲げた接続端子２０１，２０２をそれぞれ一体形成する。接続端子２０１，２０２には、アウターリード１７１，１７２をそれぞれ接続する。

ここで、図７、図８を参照し、封止部１５１，１５２に金属キャップ１８１，１８２の取り付けについて説明するが、ここでは一方の封止部１５１に金属キャップ１８１の取り付けについて説明する。他方の封止部１５２に金属キャップ１８２の取り付けも同様であり、他方については説明を省略する。

先ず、封止部１５１を金属キャップ１８１に挿入する。このとき接続端子２０１は、アウターリード１７１との位置関係が図５の破線で示す状態になるように形成されている。すなわち、封止部１５１を金属キャップ１８１に挿入したときアウターリード１７１の外周と接続端子２０１は接触状態となる位置関係にある。この状態でアウターリード１７１と接続端子２０１を溶接５１を行いこれらを電気的に接続する。

このように構成されたハロゲンランプ１１は、金属キャップ１８１，１８２に給電することにより発光させることができる。金属キャップ１８１，１８２は、両端が開放された円筒状で比較的肉薄の金属製であることから変形可能であり、金属キャップ１８１，１８２と封止部１５１，１５２との間に大きな遊びを必要としない。このため金属キャップ１８１，１８２と封止部１５１，１５２との間に特に接着剤を使用することもなく、溶接５１による接続のみで金属キャップ１８１，１８２の確実な取り付けが可能となる。

金属キャップ１８１，１８２は変形可能であることが、封止部１５１，１５２との間の余裕を差ほど必要とすることなく、封止部１５１，１５２への嵌合を可能とする。嵌合時に接続端子２０１，２０２はアウターリード１７１，１７２と対向関係にあり、容易に溶接５１等の電気的な接続を施すことができる。

また、接続端子２０１，２０２は金属キャップ１８１，１８２にそれぞれ一体形成されており、別ピースのものを用意する必要がないことや金属キャップ１８１，１８２との付け根を中心に曲げることもできることから金属キャップ１８１，１８２のほぼ中央に位置するアウターリード１７１，１７２との位置修正も可能である。

図９は、この発明のハロゲンランプに関する第２の実施形態について説明するための説明図である。図９は図５に相当する図であり、封止部に金属キャップが挿入された状態を示している。

この実施形態は、図中水平方向の封止部１５１の外径ａと未装着状態での金属キャップ１８１の内径ｂの関係をａ＞ｂとし、図中垂直方向の封止部１５１の外径ｃと金属キャップ１８１の内径ｄの関係をｃ＜ｄとした。

このように、封止部１５１の外径ａと金属キャップ１８１の内径ｂは、ａ＞ｂの関係にある。金属キャップ１８１の封止部１５１への挿入は、図中矢印ｘ，ｘ’方向に応力を加えて金属キャップ１８１の内径ｄを縮ますことで、金属キャップ１８１の内径ｂを封止部１５１の外径ａよりも広げることにより可能となる。金属キャップ１８１を封止部１５１に挿入した後、矢印ｘ，ｘ’方向に応圧操作を止めれば、ａ＞ｂの関係にあることから金属キャップ１８１の弾性作用により金属キャップ１８１は封止部１７１に確実に係合させることができる。

ここで、図９ではランプの封止部１７１の２辺が金属キャップ１８１の内側に接する構造としたが、アウターリード１７１は、円筒形状の金属キャップ１８１に繋がる接続端子２０１に固定されているため、金属キャップ１８１に接する封止部１７１の切片が一辺であっても、封止部１７１に対して金属キャップ１８１は固定することが可能である。

以上のことから、金属キャップ１８１の弾性力で封止部１７１を支持させることで、金属キャップ１８１を安定した状態で確実に支持することができる。金属キャップ１８１は、弾性力で封止部１７１に安定に支持された状態であるということは、対向位置にある接続端子２０１とアウターリード１７１も安定していることを意味し、接続端子２０１とアウターリード１７１の接続の作業性向上にも寄与する。

この実施形態では、減圧封止法により強度に封止された封止部に導電性の金属キャップを取り付けたことから、金属キャップにより更に強度を高めることができるとともに、金属キャップと給電部を同一の部材としたことから小型化の実現に寄与することが可能となる。

図１０は、この発明のハロゲンランプに関する第３の実施形態について説明するための説明図であり、金属キャップが装着された状態の封止部の断面を示している。

この実施形態は、金属キャップ１８１の内径を封止部１５１の外径よりもやや大きめのものにし、金属キャップ１８１を内側に突起１０１，１０２を形成した。この突起１０１，１０２は金属キャップ１８１の内外側に弾性を有している。突起１０１，１０２間の距離ｅと未装着状態の封止部１５１の外径ｃはｅ＞ｃの関係にある。

このような関係にある金属キャップ１８１を封止部１５１に装着すると、金属キャップ１８１の突起１０１，１０２が封止部１５１に当たる。この状態から突起１０１，１０２の弾性に抗して金属キャップ１８１を装着すると、突起１０１，１０２が外側方向に変形し、封止部１５１に嵌合させることができる。嵌合後は、突起１０１，１０２の弾性作用で金属キャップ１８１を封止部１５１に安定した状態で確実に支持する。

この場合でも、金属キャップ１８１は封止部１５１に対し弾性的な突起１０１の応力で安定的に支持される。このため、接続端子２０１とアウターリード１７１の接続の作業性向上にも寄与する。

なお、この発明のハロゲンランプに関する第２および第３の実施形態について説明した図９、図１０では、一方の封止部側の金属キャップについて説明したが、他方の封止部側も金属キャップについても同様の構成を取ることができる。

なお、上記したこの発明のハロゲンランプに関する各実施形態では、金属キャップはハロゲンランプの両アウターリードが同様の構成であるとして説明したが、少なくとも一方が上記の各実施形態であればよい。

図１１、図１２は、この発明のランプ取付装置の一実施形態について説明するための、図１１は正面図、図１２は図１１の左側からみた側面図である。

図１１、図１２に示すように、この実施形態は、上記したハロゲンランプ１１の封止部１５１，１５２に金属キャップ１８１，１８２を装着し、アウターリード１７１，１７２と金属キャップ１８１，１８２の接続端子２０１，２０２を、それぞれ溶接して電気的に接続された状態で、弾性を有する導電性の例えばステンレス製のクランパー１１ａ，１１ｂを用いて金属キャップ１８１，１８２と係合させたものである。

クランパー１１ａ，１１ｂは、ネジ１１ｃ（図１２参照）を介して例えば合成樹脂製のシャーシ１１ｄに一体形成されたスタッド１１ｅ，１１ｆにネジ止めされる。このとき接続端子付きの導電性のワッシャー１１ｇもネジ１１ｃでスタッド１１ｅ，１１ｆに共締めする。ワッシャー１１ｇの接続端子部には電力供給用のリード線１１ｈを電気的に接続する。

ここで、図１２を参照しクランパー１１ａ，１１ｂとスタッド１１ｅ，１１ｆへの取り付けについてさらに説明するが、クランパー１１ａ，１１ｂ同じ構造であることから、ここでは、クランパー１１ｂとハロゲンランプ１１の封止部１５２との係合について説明する。

クランパー１１ｂは、一体の両片が常に矢印ｆ１，ｆ２に付勢される状態にある弾性を有する係止部１２ａ，１２ｂ、取付孔１２ｃから構成される。

ここで、ハロゲンランプ１１のクランパー１１ｂへの取り付けについて説明する。まず、クランパー１１ｂの係止部１２ａ，１２ｂの矢印ｆ１，ｆ２の付勢力に抗してスタッド１１ｆに取り付ける。

次に、クランパー１１ｂの係止部１２ａ，１２ｂをハロゲンランプ１１の金属キャップ１８１，１８にそれぞれ当て、矢印ｆ１，ｆ２に付勢させた係止部１２ａ，１２ｂの付勢力に抗して矢印ｆ１，ｆ２の逆方向に開き係止部１２ａ，１２ｂに把持させる。

これにより、予めシャーシ１１ｄに一体成形されたクランパー１１ｂに対しハロゲンランプ１１を電気的、機械的に取り付けすることができる。

図１３、図１４は、この発明のランプ取付装置の他の実施形態について説明するための、図１３は斜視図、図１４は図１３の要部の斜視図である。なお、図１３は一部を分解した斜視図で、片側のみを示している。上記実施形態と同一構成部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

この実施形態は、金属キャップ１８１の一部を延在させて取付部１３ａを一体形成したものである。取付部１３ａには取付孔１３ｂを形成し、取付部１３ａはネジ１３ｃを用いて取付孔１３ｂからワッシャー１１ｇとともにスタッド１１ｆにネジ止めする。

この実施形態ではハロゲンランプ１１の電気的、機械的な接続を、減圧封止され封止部１５１に装着された金属キャップ１８１と一体形成された取付部１３ａを、電力供給用のリード線が接続されたワッシャー１１ｇとともに、スタッド１１ｅにネジ止めするだけの簡単な作業で可能となる。

図１５、図１６は、上記で説明したハロゲンランプを用い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１５は概略的な構成図、図１６は図１５のｘ−ｘ’断面図である。

図１５、図１６において、１００は加熱装置である。１５ａ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１５ａの外周面には耐熱性の樹脂による被覆材１５ｂが被覆されている。加熱ローラ１５ａの内部には、発熱源であるハロゲンランプ１１が図１で説明した金属キャップ１８１，１８２を介してスタッド１１ｅ，１１ｆにそれぞれ支持されている。

１５ｃは、加熱ローラ１５ａ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１５ｃの外周面には、例えばシリコンゴムによる弾性体層１５ｄが被覆されている。この弾性体層１５ｄの表面には、通過する紙が定着後に加圧ローラ１５ｃから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１５ａは、支持手段１５ｅを用いて、加圧ローラ１５ｃは支持手段１５ｅを用いてそれぞれ回転自在に支持されている。また、加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｃ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て、モータを回転させることで、加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｃを図１６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１５ａのハロゲンランプ１１が通電されると、加熱ローラ１５ａが発熱してヒートアップ（昇温）する。そこで、図１６の矢印Ａ，Ｂ方向に加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｃ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１５ａと加圧ローラ１５ｃ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。

上記した加熱装置では、加圧ローラ１５ｃも加熱ローラ１５ａと同様の加熱ローラの構成にしても構わない。ランプ取付装置１００に取り付けるハロゲンランプ１１の数は、１灯（本）に限らず、２灯以上の複数灯であってもよい。

この実施形態では、ハロゲンランプ１１のアウターリード１７１，１７２を金属キャップ１８１，１８２にそれぞれ一体形成された接続端子２０１，２０２に溶接し、金属キャップ１８１，１８２に嵌合させたクランパー１１ａ，１１ｂをスタッド１１ｅ，１１ｆに単にネジ止めするだけの作業で実機への組み込みが可能となる。また、スタッド１１ｅ，１１ｆに金属キャップ１８１，１８２のネジ止めのときに金属キャップ１８１，１８２廻り止めの機能を持たせ、金属キャップ１８１，１８２やアウターリード１７１，１７２への負荷の軽減をさせることができる。

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。

この発明のハロゲンランプに関する第１の実施形態について説明するための正面図。 図１の正面図。 図１の左側の部分を拡大して示した正面図。 図１要部の斜視図。 図４の正面図。 図５の断面図。 片側の封止部に金属キャップを装着する前の状態について説明するための斜視図。 図７の封止部に金属キャップを装着した後の常態について説明するための斜視図。 この発明のハロゲンランプに関する第２の実施形態について説明するための説明図。 この発明のハロゲンランプに関する第３の実施形態について説明するための説明図。 この発明のランプ取付装置の一実施形態について説明するための正面図。 図１１の左側からみた側面図。 この発明のランプ取付装置の他の実施形態について説明するための斜視図。 図１３の要部の斜視図。 この発明のハロゲン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１５のｘ−ｘ’断面図。

符号の説明

１１ ハロゲンランプ
１２ バルブ
１３ フィラメント
１４ アンカー
１５１，１５２ 封止部
１６１，１６２ 金属箔
１７１，１７２ アウターリード
１８１，１８２ 金属キャップ
２０１，２０２ 接続端子
１０１，１０２ 突起
１１ａ，１１ｂ クランパー
１２ａ，１２ｂ 係止部
１１ｄ シャーシ
１１ｅ，１１ｆ スタッド
１１ｇ ワッシャー
１３ａ 取付部
１３ｂ 取付孔
１３ｃ ネジ
１００ 加熱装置
１５ａ 加熱ローラ
１５ｃ 加圧ローラ

Claims (5)

1. 石英バルブ内に挿入したタングステンコイルと、
   前記コイル両端に一端をそれぞれ溶接した一対のモリブデン箔と、
   前記モリブデン箔の他端に電力供給用のアウターリードをそれぞれ溶接し、前記モリブデン箔の上部の前記バルブを減圧封止により封止した封止部と、
   前記封止部に装着する導電性の円筒形状の金属キャップと、を具備し、
   前記アウターリードは、前記金属キャップの外周の一部に一体形成された接続端子とを電気的に接続してなることを特徴とするハロゲンランプ。
2. 前記金属キャップ部は楕円の筒形状とし、該金属キャップの対向距離の短い部分で前記封止部を圧接した状態で装着したことを特徴とする請求項１記載のハロゲンランプ。
3. 前記金属キャップの内周の一部に突起を一体形成し、前記封止部に装着されたときに前記突起で前記封止部に支持したことを特徴とする請求項１記載のハロゲンランプ。
4. 前記請求項１〜３のいずれかに記載のハロゲンランプと、
   前記金属キャップを、弾性のクランパーで付勢し、該クランパーを支持するスタッドと、からなることを特徴とするランプ取付装置。
5. 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４記載のランプ取付装置と、
   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加熱装置。

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