JP3829611B2 - 管型白熱電球 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等におけるトナー像定着装置の加熱ローラ内に配置される熱源用の管型白熱電球に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真複写機等において、記録紙上に形成されたトナー像を加熱定着させるための方式として、従来より、加熱ローラとこれに対接配置された加圧ローラとの間に、未定着トナー像が形成された記録紙を通過させることにより、前記未定着トナー像を記録紙に定着させるヒートローラ方式が広く知られている。
【0003】
このようなヒートローラ方式の加熱ローラは、加熱ローラの内部に熱源用の管型白熱電球が配置されており、管型白熱電球から放射される光によって加熱ローラを所定の温度に加熱して未定着トナー像を記録紙に加熱定着させる構造になっている。
【0004】
電子写真複写機では、例えば幅広のA3サイズの記録紙や、幅狭のB5サイズの記録紙を加熱する場合があり、幅の異なる記録紙を一つの加熱ローラで加熱するものである。
このように、幅の異なる記録紙を一つの加熱ローラで加熱する場合、図1に示すように、加熱ローラ内に配置される管型白熱電球は、複数本、この例においては2本使用するものである。
【0005】
図1を用いて詳細に説明すると、管型白熱電球1,2は、封体10,20の内部に管軸に沿ってフィラメント11,21が配置されている。
フィラメント11,21は、それぞれ発光部11a,21aと非発光部11b,21bよりなる。
そして、管型白熱電球1,2は、それぞれ少し離れた状態で平行になるように配置されている。
【0006】
また、図1に示すように、管型白熱電球1,2は、それぞれのフィラメント11,21の発光部11a,21a同士が対向しないように、言い換えれば、フィラメント11の発光部11aがフィラメント21の非発光部21bに対向し、フィラメント11の非発光部11bがフィラメント21の発光部21aに対向するように、加熱ローラ内に配置されている。
【0007】
このような位置関係にある管型白熱電球1,2を加熱ローラ内に配置することにより、図1に示すように、幅広の記録紙、例えばA3サイズの記録紙を加熱する場合は、A3サイズに対応する通紙域A全体を加熱するために管型白熱電球1,2の両方を点灯させ、幅狭の記録紙、例えばB5サイズの記録紙を加熱する場合は、B5サイズに対応する通紙域Bのみを加熱するために管型白熱電球1のみを点灯させるものである。
そして、それぞれの管型白熱電球1,2から放射された赤外領域から可視光領域の光(以下、単に「光」ともいう。)によって、加熱ローラを内面から加熱するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図1のX−X断面図であるとともに加熱ローラの位置関係も合わせて表現した図2に示すように、管型白熱電球1は、フィラメント11を中心にして封体半径方向360°全方向に光が放射される。
そして、管型白熱電球1,2は、それぞれ少し離れた状態で平行になるように配置されているので、一方の管型白熱電球1のフィラメント11の発光部11aから放射された光は、加熱ローラ3の内表面に向かう光R1と、対向する他方の管型白熱電球2の方向に向かう光R2が存在することになる。
【0009】
そして、この位置での他方の管型白熱電球2は、非発光部21bであるため、この位置での管型白熱電球1と管型白熱電球2の温度を比較した場合、他方の管型白熱電球2の温度が低い状態になっている。
この結果、管型白熱電球1から放射された光のうち、管型白熱電球2の方向に放射された光R2は、管型白熱電球2の封体20や不図示のフィラメントを支持するフィラメントサポータなどに吸収され、この管型白熱電球2自体を加熱することに利用されるので、加熱ローラ3の内表面に到達せず、このような光は加熱ローラの加熱に直接寄与しておらず、管型白熱電球1から放射された光が効率よく加熱ローラの加熱に利用されていなかった。
【0010】
なお、管型白熱電球2の封体20に吸収された光は、封体20の温度を上げ、加熱された封体20からの輻射熱によって加熱ローラの内表面を加熱する作用をも有しているが、封体20からの輻射熱は、管型白熱電球2と加熱ローラ3内表面との間に存在する空気層によって吸収されるため加熱ローラ3を短時間で効率良く加熱することができなかった。
【0011】
さらに、近年、加熱ローラの表面温度を、極めて短時間で所定の温度にまで昇温させる要求、つまり、立上がり時間を短くする要求がある。この要求を満たすためには、加熱ローラ内表面に直接照射される光量を大きくする必要がある。
しかし、前述したように、加熱ローラ内に配置された複数の管型白熱電球は、互いに向かい合う他方の管型白熱電球の方向に放射された光が、他方の管型白熱電球の封体やフィラメントサポータなどに吸収されこの他方の管型白熱電球自体を加熱することに利用されてしまうので、加熱ローラ内表面に直接照射される光量が低下してしまい、立上がり時間を短くすることができなった。
【0012】
本発明の目的は、上記の種々の問題に鑑みて、加熱ローラ内に配置された管型白熱電球から放射された光を効率良く加熱ローラの加熱に利用することができ、加熱ローラの立上がり時間を短くすることができる管型白熱電球を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の管型白熱電球は、封体内に発光部と非発光部を有するフィラメントが配置された複数の管型白熱電球を加熱ローラ内に配置し、一方の管型白熱電球のフィラメントの発光部が、他方の管型白熱電球のフィラメントの非発光部に対向するようにそれぞれの管型白熱電球の封体が向かい合うように配置された管型白熱電球において、
前記それぞれの管型白熱電球は、発光部に対向する位置であるとともに他方の管型白熱電球の封体と向かい合っている部分の封体に反射膜が形成されており、
前記反射膜は、発光部の中心点から他方の管型白熱電球の封体の外表面と接する2つの仮想接線を引き、この仮想接線が内部に発光部が位置する管型白熱電球の封体と交差する2つの交点を仮想交点とし、この2つの仮想交点の間に存在する封体の外表面に形成されていることを特徴とする。
【0014】
請求項2に記載の管型白熱電球は、封体内に発光部と非発光部を有するフィラメントが配置された複数の管型白熱電球を加熱ローラ内に配置し、一方の管型白熱電球のフィラメントの発光部が、他方の管型白熱電球のフィラメントの非発光部に対向するようにそれぞれの管型白熱電球の封体が向かい合うように配置された管型白熱電球において、
前記それぞれの管型白熱電球は、非発光部に対向する位置であるとともに他方の管型白熱電球の封体と向かい合っている部分の封体に反射膜が形成されており、
前記反射膜は、発光部の中心点から他方の管型白熱電球の封体の外表面と接する2つの仮想接線を引き、この仮想接線が内部に非発光部が位置する管型白熱電球の封体と接する2つの接点を仮想接点とし、この2つの仮想接点の間に存在する封体の外表面に形成されていることを特徴とする。
【0015】
請求項3に記載の管型白熱電球は、封体内に発光部と非発光部を有するフィラメントが配置された複数の管型白熱電球を加熱ローラ内に配置し、一方の管型白熱電球のフィラメントの発光部が、他方の管型白熱電球のフィラメントの非発光部に対向するようにそれぞれの管型白熱電球の封体が向かい合うように配置された管型白熱電球において、
前記一方の管型白熱電球は、発光部および非発光部に対向する位置であるとともに他方の管型白熱電球の封体と向かい合っている部分の封体に反射膜が形成されており、
前記反射膜は、一方の管型白熱電球の発光部の中心点から他方の管型白熱電球の封体の外表面と接する2つの仮想接線を引き、この仮想接線が内部に発光部が位置する一方の管型白熱電球の封体と交差する2つの交点を仮想交点とし、この2つの仮想交点の間に存在する封体の外表面に形成され、
前記反射膜は、他方の管型白熱電球の発光部の中心点から一方の管型白熱電球の封体の外表面と接する2つの仮想接線を引き、この仮想接線が内部に非発光部が位置する一方の管型白熱電球の封体と接する2つの接点を仮想接点とし、この2つの仮想接点の間に存在する封体の外表面に形成されていることを特徴とする。
【0016】
請求項4に記載の管型白熱電球は、請求項3に記載の管型白熱電球であって、特に、前記反射膜は、連続して帯状に形成されていることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
図3は、本発明の電子写真複写機の加熱ローラ内に配置される管型白熱電球の正面図である。
本実施例では、加熱ローラ内に2本の管型白熱電球が配置されている。
【0018】
管型白熱電球1,2は、両端に封止部を有する石英ガラス製の管型の封体10,20の内部に管軸に沿ってタングステン製のフィラメント11,21が配置されている。
フィラメント11,21は、それぞれフィラメント素線を密に巻回した発光部11a,21aと、短絡芯線あるいはフィラメント素線を疎に巻回した非発光部11b,21bよりなる。
そして、管型白熱電球1,2は、それぞれ封体間が約10mm離れた状態で平行になるように配置されている。
【0019】
図3に示すように、管型白熱電球1,2は、それぞれのフィラメント11,21の発光部11a,21a同士が対向しないように、具体的には、フィラメント11の発光部11aがフィラメント21の非発光部21bに対向し、フィラメント11の非発光部11bがフィラメント21の発光部21aに対向するように、加熱ローラ内に配置されている。
このようなフィラメントの位置関係を有するそれぞれの管型白熱電球は、従来技術で説明したように、幅の異なる記録紙を一つの加熱ローラで加熱するためのものである。
【0020】
そして、管型白熱電球1は、フィラメント11の発光部11aに対向する位置であるとともに他方の管型白熱電球2の封体20と向かい合っている部分の封体10外表面に発光部11aから放射された光を反射する反射膜Mが形成されている。
管型白熱電球2も、フィラメント21の発光部21aに対向する位置であるとともに他方の管型白熱電球1の封体10と向かい合っている部分の封体20外表面に発光部21aから放射された光を反射する反射膜Mが形成されている
【0021】
この反射膜Mは、主にフィラメントから放射された赤外領域から可視項領域までの光を効率良く反射するものであり、また、耐熱性が高く封体である石英ガラスとの密着性が高いことが必要であり、具体的には、セラミック系塗料を塗布乾燥させたセラミック部材やアルミニウムや金の蒸着膜からなる反射膜である。
【0022】
図4(イ)(ロ)は、図3中Y−Y断面図、Z−Z断面図であるとともに加熱ローラの位置関係も加えて表現した断面説明図である。図4(イ)に示すように、この断面位置での管型白熱電球1のフィラメント11は発光部11aであり、管型白熱電球2のフィラメント21は非発光部21bである。そして、管型白熱電球1の封体10の外表面の一部分に反射膜Mが形成されている。この反射膜Mを形成する領域は、管型白熱電球1の発光部11aの中心点をCとして、他方の管型白熱電球2の封体20の外表面と接する2つの仮想接線L1、L2と封体10が交差する仮想交点をP1、P2としたときに、このP1、P2の間に存在する封体10の外表面円弧部分である。なお、P1、P2を超えて反射膜Mが形成されていてもよいが、反射膜MがP1、P2を超える割合が大きくなると、封体から放射される光量が低下するので、光量が低下しない範囲に形成しなければならない。
【0023】
そして、図4(イ)に示すように、管型白熱電球1のフィラメント11の発光部11aから放射された光は、加熱ローラ3の内表面に直接照射される光R1と、向かい合う管型白熱電球2の方向に向かう光R2とがあり、管型白熱電球2の方向に向かう光R2は、封体10の外表面に形成された反射膜Mによって反射され、この断面位置において管型白熱電球1に比べ相対的に温度が低い管型白熱電球2の封体20やフィラメントサポータなどに吸収されず、よって管型白熱電球2自体を加熱することに利用されることなく、加熱ローラ3の内表面に反射して照射される。
【0024】
この結果、フィラメント11の発光部11aから放射された光が、効率良く加熱ローラ3の内表面に照射されることになり、加熱ローラ3の内表面に照射される光量を大きくすることができるので、加熱ローラの立上がり時間を短くすることができる。
【0025】
図4(ロ)に示すように、この断面位置での管型白熱電球1のフィラメント11は非発光部11bであり、管型白熱電球2のフィラメント21は発光部21aである。
そして、管型白熱電球2の封体20の外表面の一部分に反射膜Mが形成されている。この反射膜Mを形成する領域は、前述した図4(イ)で示す管型白熱電球1の場合と同様に、管型白熱電球2の発光部21aの中心点をCとして、他方の管型白熱電球1の封体10の外表面と接する2つの仮想接線L1、L2と封体20が交差する仮想交点をP1、P2としたときに、このP1、P2の間に存在する封体20の外面円弧部分である。
【0026】
この結果、図4(ロ)に示すように、管型白熱電球1の方向に向かう光R2は、封体20の外表面に形成された反射膜Mによって反射され、この断面位置において管型白熱電球2と比べ相対的に温度が低い管型白熱電球1の封体10やフィラメントサポータなどに吸収されず管型白熱電球1自体を加熱することに利用されることなく、加熱ローラ3の内表面に反射して照射されるので、フィラメント21の発光部21aから放射された光R1、R2が、効率良く加熱ローラ3の内表面に照射されることになり、加熱ローラ3の内表面に照射される光量を大きくすることができ、加熱ローラの立上がり時間を短くすることができる。
【0027】
図5は、本発明の電子写真複写機の加熱ローラ内に配置される他の実施例の管型白熱電球の正面図であり、図3と同一符号は同一部分であるために説明は省略する。
図5に示すように、管型白熱電球1は、フィラメント11の非発光部11bに対向する位置であるとともに他方の管型白熱電球2の封体20と向かい合っている部分の封体10外表面に反射膜Mが形成されている。この反射膜Mは、他方の管型白熱電球2のフィラメント21の発光部21aに対向する部分に形成されているので、他方の管型白熱電球2の発光部21aから放射された光を反射するものである。
管型白熱電球2も、フィラメント21の非発光部21bに対向する位置であるとともに他方の管型白熱電球1の封体10と向かい合っている部分の封体20外表面に反射膜Mが形成されている。この反射膜Mは、他方の管型白熱電球1のフィラメント11の発光部11aに対向する部分に形成されているので、他方の管型白熱電球1の発光部11aから放射された光を反射するものである。
なお、反射膜Mの材質は、前述したとおりである。
【0028】
図6(イ)(ロ)は、図5中Y−Y断面図、Z−Z断面図であるとともに加熱ローラの位置関係も加えて表現した断面説明図である。
図6(イ)に示すように、この断面位置での管型白熱電球1のフィラメント11は非発光部11bであり、管型白熱電球2のフィラメント21は発光部21aである。
そして、管型白熱電球1の封体10の外表面の一部分に反射膜Mが形成されている。この反射膜Mを形成する領域は、光を放射する方の他方の管型白熱電球2の発光部21aの中心点をCとして、管型白熱電球1の封体10の外表面と接する2つの仮想接線L1、L2と封体10が接する仮想接点をP1、P2としたときに、このP1、P2の間に存在する封体10の外表面円弧部分である。
【0029】
この結果、図6(イ)に示すように、光を放射する方の他方の管型白熱電球2のフィラメント21の発光部21aから放射された光は、加熱ローラ3の内表面に直接照射される光R1と、向かい合う管型白熱電球1の方向に向かう光R2とがあり、管型白熱電球1の方向に向かう光R2は、封体10の外表面に形成された反射膜Mによって反射され、この断面位置において管型白熱電球2に比べ相対的に温度が低い管型白熱電球1の封体10やフィラメントサポータなどに吸収されず、よって管型白熱電球1自体を加熱することに利用されることなく、加熱ローラ3の内表面に反射して照射される。
【0030】
この結果、管型白熱電球2のフィラメント21の発光部21aから放射された光が、効率良く加熱ローラ3の内表面に照射されることになり、加熱ローラ3の内表面に照射される光量を大きくすることができるので、加熱ローラの立上がり時間を短くすることができる。
【0031】
図6(ロ)に示すように、この断面位置での管型白熱電球1のフィラメント11は発光部11aであり、管型白熱電球2のフィラメント21は非発光部21bである。
そして、管型白熱電球2の封体20の外表面の一部分に反射膜Mが形成されている。この反射膜Mを形成する領域は、前述した図6(イ)で示す管型白熱電球1の場合と同様に、光を放射する方の管型白熱電球1の発光部11aの中心点をCとして、管型白熱電球2の封体20の外表面と接する2つの仮想接線L1、L2と封体20が接する仮想接点をP1、P2としたときに、このP1、P2の間に存在する封体20の外面円弧部分である。
【0032】
この結果、図6(ロ)に示すように、管型白熱電球2の方向に向かう光R2は、封体20の外表面に形成された反射膜Mによって反射され、この断面位置において管型白熱電球1と比べ相対的に温度が低い管型白熱電球2の封体20やフィラメントサポータなどに吸収されず管型白熱電球2自体を加熱することに利用されることなく、加熱ローラ3の内表面に反射して照射されるので、フィラメント11の発光部11aから放射された光R1、R2が、効率良く加熱ローラ3の内表面に照射されることになり、加熱ローラ3の内表面に照射される光量を大きくすることができ、加熱ローラの立上がり時間を短くすることができる。
【0033】
図7は、本発明の電子写真複写機の加熱ローラ内に配置される他の実施例の管型白熱電球の正面図であり、図3と同一符号は同一部分であるために説明は省略する。
図7に示すように、管型白熱電球1のみに、反射膜M1,M2が形成されている。
具体的には、管型白熱電球1は、フィラメント11の発光部11aと非発光部11bに対向する位置であるとともに他方の管型白熱電球2の封体20と向かい合っている部分の封体10表面に反射膜M1,M2が形成されている。
この反射膜M1,M2は、管型白熱電球1のフィラメント11の発光部11aから放射された光と、管型白熱電球2のフィラメント21の発光部21aから放射された光を反射するものである。
【0034】
図7中Y−Y断面図は、図6(イ)に示した反射膜と同じ構成の反射膜であり、図6(イ)で説明したとおりの位置の管型白熱電球1の封体10外面に形成されており、図7中Z−Z断面図は、図4(イ)に示した反射膜と同じ構成の反射膜であり、図4(イ)で説明したとおりの位置の管型白熱電球1の封体10外面に形成されている。
つまり、管型白熱電球1の発光部11aから放射された光は、管型白熱電球の封体10外面に形成された反射膜M1によって、加熱ローラの内表面に反射され、管型白熱電球2の発光部21aから放射された光は、他方の管型白熱電球の封体10外面に形成された反射膜M2によって、加熱ローラの内表面に反射して照射されるので、各フィラメント11,12の発光部11a,21aから放射された光が、効率良く加熱ローラの内表面に照射されることになり、加熱ローラの内表面に照射される光量を大きくすることができ、加熱ローラの立上がり時間を短くすることができる。
【0035】
なお、管型白熱電球1に形成される反射膜M1,M2は、フィラメント11の発光部11aと非発光部11bの位置に跨って連続して帯状に形成してもよい。この場合、管型白熱電球1の封体10から放射さえる光量の低下が問題とならない範囲であれば、発光部11aと非発光部11bの対向する部分の反射膜の幅を変えずに一定幅の反射膜であっても良い。
なお、反射膜M1,M2は、管型白熱電球1にのみ形成したが、管型白熱電球2にも形成し、それぞれの管型白熱電球に反射膜を形成してもよい。
【0036】
次に、図3に示すそれぞれの封体10,20に反射膜Mを有する2本の管型白熱電球1,2を外径35mm、肉厚1mmの鉄製の円筒状基材の表面にテフロンコートを施した加熱ローラ内に配置して、管型白熱電球1のみ800Wで点灯した場合、加熱ローラの表面が30℃から定着可能な180℃に達するのに25.2秒であった。
一方、それぞれの封体10,20に反射膜Mを有していないこと以外は同様の2本の管型白熱電球を同様の加熱ローラ内に配置して、管型白熱電球1のみ800Wで点灯した場合、加熱ローラの表面温度が30℃から定着可能な180℃に達するのに25.6秒かかった。
つまり、本発明の管型白熱電球を用いた方が、0.4秒も昇温スピードを上げることができた。
この結果からも、明らかなように、本発明の管型白熱電球は、フィラメントから放射された光が効率良く加熱ローラの内表面に反射して照射されるので、加熱ローラの内表面に照射される光量を大きくすることができ、加熱ローラの立上がり時間を短くすることができる。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、加熱ローラ内に配置される本発明の複数の管型白熱電球によれば、一方の管型白熱電球は、発光部、或いは、非発光部、或いは、発光部および非発光部に対向する位置であるとともに他方の管型白熱電球の封体を向かい合っている部分の封体に反射膜が形成されているので、封体内のフィラメントから放射された光が効率良く加熱ローラの内表面に反射して照射されるので、加熱ローラの内表面に照射される光量を大きくすることができ、加熱ローラの立上がり時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の管型白熱電球の説明図である。
【図2】図1のX−X断面図であるとともに加熱ローラの位置関係も加えた断面説明図である。
【図3】本発明の管型白熱電球の説明図である。
【図4】図3のY−Y断面図とZ−Z断面図であるとともに加熱ローラの位置関係も加えた断面説明図である。
【図5】本発明の他の実施例の管型白熱電球の説明図である。
【図6】図5のY−Y断面図とZ−Z断面図であるとともに加熱ローラの位置関係も加えた断面説明図である。
【図7】本発明の他の実施例の管型白熱電球の説明図である。
【符号の説明】
1 管型白熱電球
2 管型白熱電球
10 封体
20 封体
11 フィラメント
21 フィラメント
11a 発光部
21a 発光部
11b 非発光部
21b 非発光部
M 反射膜
M1 反射膜
M2 反射膜
Claims (4)
- 封体内に発光部と非発光部を有するフィラメントが配置された複数の管型白熱電球を加熱ローラ内に配置し、一方の管型白熱電球のフィラメントの発光部が、他方の管型白熱電球のフィラメントの非発光部に対向するようにそれぞれの管型白熱電球の封体が向かい合うように配置された管型白熱電球において、
前記それぞれの管型白熱電球は、発光部に対向する位置であるとともに他方の管型白熱電球の封体と向かい合っている部分の封体に反射膜が形成されており、
前記反射膜は、発光部の中心点から他方の管型白熱電球の封体の外表面と接する2つの仮想接線を引き、この仮想接線が内部に発光部が位置する管型白熱電球の封体と交差する2つの交点を仮想交点とし、この2つの仮想交点の間に存在する封体の外表面に形成されていることを特徴とする管型白熱電球。 - 封体内に発光部と非発光部を有するフィラメントが配置された複数の管型白熱電球を加熱ローラ内に配置し、一方の管型白熱電球のフィラメントの発光部が、他方の管型白熱電球のフィラメントの非発光部に対向するようにそれぞれの管型白熱電球の封体が向かい合うように配置された管型白熱電球において、
前記それぞれの管型白熱電球は、非発光部に対向する位置であるとともに他方の管型白熱電球の封体と向かい合っている部分の封体に反射膜が形成されており、
前記反射膜は、発光部の中心点から他方の管型白熱電球の封体の外表面と接する2つの仮想接線を引き、この仮想接線が内部に非発光部が位置する管型白熱電球の封体と接する2つの接点を仮想接点とし、この2つの仮想接点の間に存在する封体の外表面に形成されていることを特徴とする管型白熱電球。 - 封体内に発光部と非発光部を有するフィラメントが配置された複数の管型白熱電球を加熱ローラ内に配置し、一方の管型白熱電球のフィラメントの発光部が、他方の管型白熱電球のフィラメントの非発光部に対向するようにそれぞれの管型白熱電球の封体が向かい合うように配置された管型白熱電球において、
前記一方の管型白熱電球は、発光部および非発光部に対向する位置であるとともに他方の管型白熱電球の封体と向かい合っている部分の封体に反射膜が形成されており、
前記反射膜は、一方の管型白熱電球の発光部の中心点から他方の管型白熱電球の封体の外表面と接する2つの仮想接線を引き、この仮想接線が内部に発光部が位置する一方の管型白熱電球の封体と交差する2つの交点を仮想交点とし、この2つの仮想交点の間に存在する封体の外表面に形成され、
前記反射膜は、他方の管型白熱電球の発光部の中心点から一方の管型白熱電球の封体の外表面と接する2つの仮想接線を引き、この仮想接線が内部に非発光部が位置する一方の管型白熱電球の封体と接する2つの接点を仮想接点とし、この2つの仮想接点の間に存在する封体の外表面に形成されていることを特徴とする管型白熱電球。 - 請求項3に記載の管型白熱電球において、前記反射膜は、連続して帯状に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の管型白熱電球。
Priority Applications (1)
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