JP2010107719A - 管型ヒータ装置、トナー定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力効率を向上させるトナー定着用の管型ヒータを実現する。
【解決手段】両端に封止部１５１，１５２が形成されたバルブ１１内に、このバルブ１１の長手方向に局部的に発光部１３１および非発光部１３２を有するフィラメント１３および不活性ガスを封入して白熱ランプＬ１を構成する。両端に封止部２１１，２１２が形成されたガラスバルブ１２内に、このバルブ１２の長手方向に局部的に発光部１４１および非発光部１４２を有するフィラメント１４および不活性ガスを封入して白熱ランプＬ２を構成する。白熱ランプＬ１，Ｌ２のそれぞれの非発光部に位置する外表面には反射膜２２，２３が形成される。これにより、白熱ランプＬ１，Ｌ２を並べて配置した状態で点灯させた場合に、発光部で発せられた光を相手側の非発光部を通過させないことで、白熱ランプＬ１，Ｌ２による白熱ランプの発光効率を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、複写機やプリンタのトナーを定着させるためのヒータとして用いられる管型ヒータ装置およびこれを用いたトナー定着装置に関する。

管型ランプを定着用のヒータとして用いた従来の管型ヒータは、定着性や応答性の向上を図るために、回転駆動される加熱ローラ内に加熱ローラの回転には無関係に支持された管型ランプおよびこの管型ランプと加熱ローラとの間にリフレクタが設けられている。（例えば、特許文献１）
特開２００４−２６４７８５公報

上記した特許文献１の技術は、リフレクタを管型ランプと加熱ローラとの間に配置していることから、リフレクタを配置するスペースが必要となり、管型ランプと加熱ローラとの距離が長くなってしまい、リフレクタによる定着性や応答性を向上させるには、管型ランプに電力を増やしてやる必要があり、電力効率の悪化を招いてしまう、という問題があった。

この発明の目的は、電力効率を向上させる管型ヒータ装置およびこの管型ヒータ装置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装置は、両端に封止部が形成されたガラスバルブ内に、該バルブの長手方向に局部的に発光部および非発光部を有するフィラメントおよび不活性ガスを封入し、前記封止部から前記フィラメントに接続した外部導入線が導出された第１および第２の白熱ランプと、前記フィラメントの非発光部が位置する前記第１および第２の白熱ランプの外表面に形成した反射膜と、を具備したことを特徴とする。

また、この発明のトナー定着装置は、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または２記載の管型ヒータ装置と、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。

この発明によれば、複数本の白熱ランプの相互に非発光部に相当する位置の外表面に形成された反射膜により、白熱ランプの発光効率を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５はこの発明の管型ヒータ装置の一実施形態について説明するためのものであり、図１は一部切欠して示した斜視図、図２は図１の正面図、図３は図２の側面図、図４は図３の切断面線Ｉａ−Ｉｂから見た断面図、図５は図３の切断面線IIａ−IIｂから見た断面図である。

図１〜図３において、Ｌ１，Ｌ２はヒータの役目を果たす直管型の白熱ランプである。白熱ランプＬ１，Ｌ２は、石英ガラスよりなるバルブ１１，１２内にそれぞれコイル状の長尺フィラメント１３，１４が収容される。

フィラメント１３は、タングステン素線を巻回したコイル状の複数の発光部１３１、これら発光部１３１間に粗巻き状や直線状の非発光部１３２や両端にレグ部１３３，１３４を備え、複数のサポート部材１３５により支持される。これによりフィラメント１３は局所的に発光される。

同様に、フィラメント１４は、タングステン素線を巻回したコイル状の複数の発光部１４１、これら発光部１４１間に粗巻き状や直線状の非発光部１４２や両端にレグ部１４３，１４４を備え、複数のサポート部材１４５により支持される。フィラメント１４は、局所的に発光される。

フィラメント１３の発光部１３１およびフィラメント１４の発光部１４１は、長手方向に互いが対向していない部分を有している。従って、非発光部分を発光部分が相互に補う関係も備えている。

バルブ１１の軸方向の両端は、減圧封止（シュリンクシール）による封止部１５１，１５２が形成される。バルブ１２の軸方向の両端は、減圧封止による封止部１６１，１６２が形成される。封止部は、封止部は、相対する方向から金型で押し潰して成形された圧潰封止（ピンチシール）でも構わない。

封止部１５１，１５２には、モリブデン箔などの金属箔１７１，１７２がそれぞれ気密に封止される。金属箔１７１の一端側にはフィラメント１３の一端のレグ部１３３と接続され、他端側には白熱ランプＬ１外に導出させた図示しない外部導入線の一端と接続し、外部導入線の他端は白熱ランプＬ１，Ｌ２を並列して配設させるステアタイトなどのセラミックスからなる直方体形状の絶縁性のベース部材１９１内で電力供給用のリード線２０１と接続される。

金属箔１７２の一端側にはフィラメント１３の他端のレグ部１３４と接続され、他端側には白熱ランプＬ１外に導出させた図示しない外部導入線の一端と接続し、外部導入線の他端は白熱ランプＬ１，Ｌ２を並列して配設させるステアタイトなどのセラミックスからなる直方体形状の絶縁性のベース部材１９２内で電力供給用のリード線２０２と接続される。

同様にして、封止部１６１，１６２には、モリブデン箔などの金属箔２１１，２１２がそれぞれ気密に封止される。金属箔２１１の一端側にはフィラメント１４の一端のレグ部１４３と接続され、他端側には白熱ランプＬ１外に導出させた図示しない外部導入線の一端と接続し、外部導入線の他端はベース部材１９１内で、電力供給用のリード線２０３と接続される。

金属箔２１２の一端側にはフィラメント１４の他端のレグ部１４４と接続され、他端側には白熱ランプＬ１外に導出させた図示しない外部導入線の一端と接続し、外部導入線の他端はベース部材１９２内で、電力供給用のリード線２０２と接続される。

白熱ランプＬ１，Ｌ２の一端は、それぞれ別のリード線２０１，２０３に、白熱ランプＬ１，Ｌ２の他端は、共通のリード線２０２に接続され、リード線２０２とリード線２０１，２０３の両方同時あるいは選択して電力を供給する。これにより、白熱ランプＬ１，Ｌ２の両方あるいは何れか一方を点灯させることができる。リード線２０１，２０３のいずれか一方への切り換えは、被加熱体の状態により任意に切り換え可能である。

バルブ１１，１２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（パスカル）の圧力封入してある。

ところで、バルブ１１，１２の外表面には、相手側の白熱ランプの発光部に対向する位置にある非発光部にはそれぞれ熱膨張率の小さい例えばアルミナ、シリカ等を主材とする反射膜が形成されている。

すなわち、図３の切断面線Ｉａ−Ｉｂから見た図４に示す、白熱ランプＬ１側の発光部１３１と対向する白熱ランプＬ２側には反射膜２２が形成される。また、図３の切断面線IIａ−IIｂから見た図５に示す、白熱ランプＬ２側の発光部１４１と対向する白熱ランプＬ１側には反射膜２３が形成される。

ここで、図６、図７を参照し、反射膜２２，２３の作用について説明する。図６は図４に相当する図３のＩａ−Ｉｂ断面図に、図７は図５に相当する図３のIIａ−IIｂ断面図にそれぞれ加熱ローラとの関係について説明するための断面図である。

まず、図６におけるＩａ−Ｉｂ切断面線では、白熱ランプＬ１には発光部１３１が、白熱ランプＬ２には非発光部１４２がそれぞれ位置し、白熱ランプＬ２側には反射膜２２が形成されている。従って、発光部１３１から発せられた実線で示す直接光は、加熱ローラ２０１に到達するとともに、反射膜２２で反射された波線で示す反射光も加熱ローラ３０１に到達する。

ところで、反射膜２２が形成されていない場合は、発光部から発せられた光のうち、白熱ランプＬ２を通して白熱ランプＬ２の反対側から加熱ローラ３０１に到達する。このとき光は、白熱ランプＬ２は非発光部１４２を通過することから、非発光部１４２で温度が冷やされ加熱ローラ３０１に達することから非効率な加熱となっている。この点、反射膜２３が形成されていない場合も同様である。

図７におけるIIａ−IIｂ切断面線では、白熱ランプＬ１には非発光部１３２が位置し、白熱ランプＬ２には発光部１４１が位置しており、白熱ランプＬ１側には反射膜２３が形成されている。従って、発光部１４１から発せられた実線で示す直接光は、加熱ローラ３０１に到達するとともに、反射膜２３で反射された波線で示す反射光も加熱ローラ３０１に到達する。

このように、白熱ランプＬ２に形成された反射膜２２は、非発光部１４２のある位置に対向配置された白熱ランプ側を通過させずに発光温度の低下を防止させることができる。また、白熱ランプＬ１に形成された反射膜２３は、非発光部１３１のある位置に対向配置された白熱ランプ側を通過させずに発光温度の低下を防止させることができる。

この実施形態では、直接光と反射光は、これら加算された状態で加熱ローラ３０１を加熱させることから、少なく電力であっても、所望の温度を得ることができ、電力効率の向上に寄与する。同じ電力であれば、高応答性を実現することが可能となる。

また、光を反射させる反射手段としては、バルブの外表面に直接反射膜を塗布するようにしたため、反射のための特別なスペースも必要ないことから、加熱ローラを大きくする必要もない。

ところで、反射膜２２，２３は、互いが重ならない配置にすることが望ましい。これは対向する側の白熱ランプの斜めの位置にある発光部側から発せられた光が非発光部を通過させないことで、非発光部を通過することによる温度の低下を防止させるに寄与する。

図８、図９は、図１〜図４で説明した白熱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８は概略的な構成図、図９は図８の切断面線IIIａ−IIIｂから見た断面図である。

図８、図９において、３００は加熱装置である。３０１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３０１の外周面には耐熱性の樹脂による被覆材３０２が被覆されている。加熱ローラ３０１の内部には、発熱源である白熱ランプＬ１，Ｌ２がベース部材１９１，１９２を介して、シャーシ等の支持された図示しない支持部材を用いてそれぞれ支持される。

白熱ランプＬ１，Ｌ２を加熱ローラ３０１に収容させる場合は、作業性の効率を考えベース部材１９１，１９２を予め取りけった状態でベース部材１９１，１９２の何れか一方から挿入される。ベース部材１９１，１９２が取り付けられた状態であっても、加熱ローラ３０１の内径を大きくすることなく収容させることが可能である。

３０３は、加熱ローラ３０１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３０３の外周面には、例えばシリコンゴムによる弾性体層３０４が被覆されている。この弾性体層３０４の表面には、通過する紙が定着後に加圧ローラ３０３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。

加圧ローラ３０３は、軸３０５を支持手段３０６を用いて回転自在に支持されている。また、加熱ローラ３０１の両端には回転ギア３０７が取り付けられ、これら回転ギア３０７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３０１と加圧ローラ３０３を図９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３０１の白熱ランプＬ１，Ｌ２がリード線２０１／２０３とリード線２０２を介して通電されると、加熱ローラ３０１が発熱してヒートアップ（昇温）する。そこで、図９の矢印Ａ，Ｂ方向に加熱ローラ３０１と加圧ローラ３０３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３０１と加圧ローラ３０３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、金属端子板のファストンタブを屈曲させたことにより、予め白熱ランプのアウターリードと結合された状態であっても加熱ローラの内径を大きくすることなく収容させることが可能となる。このため、加熱ローラの径を小さくでき、少ない電力でも所望の加熱を実現でき、省エネに加え、ファーストコピーの時間短縮に寄与することができる。

上記した加熱装置では、加圧ローラ３０３も加熱ローラ３０１と同様の加熱ローラの構成にしても構わない。また、白熱ランプの数は、２本の例で説明したが、３本以上であっても構わない。

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。

この発明の管型ヒータ装置の一実施形態について説明するための一部切欠して示した正面図。 図１の側面図。 図１の側面図。 図３の切断面線Ｉａ−Ｉｂから見た断面図。 図３の切断面線IIａ−IIｂから見た断面図。 図４に相当する図３のＩａ−Ｉｂ断面図にそれぞれ加熱ローラとの関係について説明するための断面図。 図５に相当する図３のIIａ−IIｂ断面図にそれぞれ加熱ローラとの関係について説明するための断面図。 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８の切断面線IIIａ−IIIｂから見た断面図。

符号の説明

Ｌ１，Ｌ２ 白熱ランプ
１１，１２ バルブ
１３，１４ フィラメント
１３１，１４１ 発光部
１３２，１４２ 非発光部
１５１，１５２，１６１，１６２ 封止部
１７１，１７２，２１１，２１２ 金属箔
１９１，１９２ ベース部材
２０１〜２０３ リード線
２２，２３ 反射膜
３００ 加熱装置
３０１ 加熱ローラ
３０３ 加圧ローラ

Claims (3)

1. 両端に封止部が形成されたガラスバルブ内に、該バルブの長手方向に局部的に発光部および非発光部を有するフィラメントおよび不活性ガスを封入し、前記封止部から前記フィラメントに接続した外部導入線が導出された第１および第２の白熱ランプと、
   前記フィラメントの非発光部が位置する前記第１および第２の白熱ランプの外表面に形成した反射膜と、を具備したことを特徴とする管型ヒータ装置。
2. 前記第１および第２の白熱ランプに反射膜は、互いが重ならない位置関係に設定していないことを特徴とする請求項１記載の管型ヒータ装置。
3. 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または２記載の管型ヒータ装置と、
   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トナー定着装置。

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