JP6667108B2 - ランプユニット及び加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一つのランプを備えるランプユニットに関し、また、ランプユニットを備える加熱装置に関する。

従来、ランプユニットとして、ランプと、ランプに接続される端子板とを備えるランプユニットが、知られている（例えば、特許文献１）。また、ランプは、両端部に封止部を有する管体と、封止部に埋設される金属箔と、内端部が金属箔に固定されて且つ外端部が端子板に固定されるリード棒とを備えている。そして、ランプユニットが装置に装着されるために、端子板は、装置に固定される。

ところで、ランプユニットが製造される際に、例えば、管体の形状や、端子板がリード棒に固定される位置等に、製造誤差が発生した場合、端子板間の位置関係にも、製造誤差が発生する。斯かる場合、端子板が装置に固定された際に、リード棒を経由して、金属箔に応力が作用する。これにより、封止部が斯かる応力に耐えられない場合には、封止部が破損することがある。

特開２０１０−８０１５０号公報

そこで、課題は、端子板が装置に固定される際に、封止部が破損することを抑制することができるランプユニット及び加熱装置を提供することである。

ランプユニットは、少なくとも一つのランプと、前記ランプに接続される端子板と、を備え、前記ランプは、両端部に封止部を有する管体と、前記封止部に埋設される金属箔と、内端部が前記金属箔に固定され、外端部が前記端子板に固定されるリード棒と、を備え、前記金属箔は、前記管体の軸方向視において、前記端子板と傾斜して交差するように配置される。

また、ランプユニットにおいては、前記管体は、前記封止部間に配置される筒状体を備え、前記封止部は、平板状に形成され、前記管体の軸方向視において、一部が前記筒状体から突出するように、形成され、前記ランプは、複数備えられ、前記複数のランプの前記リード棒は、共通の前記端子板に固定され、前記複数のランプの前記封止部は、平行となるように、配置される、という構成でもよい。

また、加熱装置は、前記ランプユニットを備える。

以上の如く、ランプユニット及び加熱装置は、端子板が装置に固定される際に、封止部が破損することを抑制することができる、という優れた効果を奏する。

一実施形態に係る加熱装置の要部正面図である。 同実施形態に係るランプユニットの全体斜視図である。 同実施形態に係るランプユニットの要部斜視図である。 同実施形態に係るランプユニットの全体正面図である。 同実施形態に係るランプユニットの全体正面図であて、端子板が固定された状態を示す図である。 同実施形態に係るランプユニットの要部斜視図であって、端子板が固定された状態を示す図である。 他の実施形態に係るランプユニットの全体正面図である。 さらに他の実施形態に係るランプユニットの全体正面図である。 さらに他の実施形態に係るランプユニットの要部斜視図である。

以下、ランプユニット及び加熱装置における一実施形態について、図１〜図６を参酌して説明する。なお、各図（図７〜図９も同様）において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。

図１に示すように、本実施形態に係る加熱装置１は、複写機等の画像形成装置１０に備えられており、画像形成装置１０の定着装置として用いられている。そして、加熱装置１は、ランプユニット２と、ランプユニット２を内部に収容する筒状の加熱ローラ１ａと、加熱ローラ１ａとの間で用紙１０１を搬送する加圧ローラ１ｂとを備えている。

画像形成装置１０においては、ランプユニット２が発熱することで、加熱ローラ１ａが昇温する。その後、用紙１０１が、加熱ローラ１ａと加圧ローラ１ｂとの間に送り込まれることで、用紙１０１に塗布されたトナー１０２が、加熱されて溶融する。これにより、用紙１０１に定着したトナー１０２で、画像（文字や図柄など）が形成される。

図１及び図２に示すように、ランプユニット２は、複数（本実施形態においては、二つ）のランプ３と、ランプ３に固定される端子板２１〜２３とを備えている。第１の端子板２１は、二つのランプ３，３の第１の端部３ａ，３ａに固定され、第２の端子板２２は、第１のランプ３の第２の端部３ｂに固定され、第３の端子板２３は、第２のランプ３の第２の端部３ｂに固定されている。

そして、複数のランプ３，３は、端子板２１〜２３（特に、第１の端子板２１）に沿う方向に、並列されている。また、ランプユニット２は、二つのランプ３，３の第２の端部３ｂ，３ｂ側を保持する保持体２４を備えている。

ランプユニット２が装着される装置（本実施形態においては、画像形成装置）１０は、端子板２１〜２３をそれぞれ固定する固定機構１１を複数備えている。固定機構１１は、ボルト１２と、ボルト１２と螺合し、端子板２１〜２３を支持する支持部１３とを備えている。なお、支持部１３は、電源から電力が供給されており、端子板２１〜２３を経由して、ランプ３に電力を供給している。

ボルト１２は、雄螺子１２１と、雄螺子１２１より幅広（大径）に形成される頭部１２２とを備えている。支持部１３は、ボルト１２の雄螺子１２１と螺合する雌螺子１３１と、平面状に形成される平面部１３２とを備えている。そして、端子板２１〜２３は、ボルト１２の頭部１２２と支持部１３の平面部１３２とに挟持されることで、装置１０に固定される。

図２〜図４に示すように、ランプ３は、内部を密封するように、両端部に封止部４１を有する管体４と、管体４の内部に収容される発光体５と、封止部４１に埋設される金属箔６とを備えている。また、ランプ３は、発光体５と金属箔６とを電気的に接続する導体７と、金属箔６と端子板２１〜２３とを電気的に接続するリード棒８とを備えている。

管体４は、封止部４１，４１間に配置される筒状体４２と、筒状体４２から突出する突出部４３とを備えている。そして、管体４は、例えば、石英ガラスや耐熱性樹脂で形成されている。本実施形態においては、微量のハロゲン物質（例えば、臭素と塩素との混合物）と不活性ガス（例えば、アルゴン、窒素）とが、管体４の内部に封入されている。即ち、ランプ３は、ハロゲンランプである。

筒状体４２は、円筒状に形成されている。なお、管体４の軸方向Ｄ１は、筒状体４２の軸方向Ｄ１と一致している。例えば、筒状体４２の外径は、６〜１０ｍｍであり、筒状体４２の厚みは、０．８〜１．２ｍｍである。

封止部４１は、平板状に形成されている。そして、封止部４１は、管体４の軸方向Ｄ１に沿って配置されている。具体的には、封止部４１は、管体４の軸方向Ｄ１と平行な仮想面と平行となるように、配置されている。

また、管体４の軸方向Ｄ１視において、封止部４１の幅寸法は、筒状体４２の外径（幅寸法）よりも、大きい。例えば、封止部４１の幅寸法は、８〜１２ｍｍである。これにより、管体４の軸方向Ｄ１視において、封止部４１の一部（具体的には、両端部）は、筒状体４２から突出している。そして、二つランプ３，３の封止部４１，４１は、平行となるように、配置されている。

突出部４３は、筒状体４２の長手方向の中央部から、管体４の径方向に突出している。突出部４３は、ランプ３の製造工程において、管体４の内部から不要なガスを排気すると共に管体４の内部にガスを導入するために設けられた、ガス排気導入管の残留部である。例えば、突出部４３は、「排気導入管残部」や「チップ部」ともいう。また、突出部４３は、隣接するランプ３側に向けて筒状体４２から突出している。

発光体５は、管体４の内部を、管体４の軸方向Ｄ１に沿って延びるようにして、配置されている。例えば、発光体５は、タングステン等からなるフィラメントで形成されている。本実施形態においては、発光体５は、発熱する発熱体として機能している。

金属箔６は、平板状に形成されている。そして、金属箔６は、管体４の軸方向Ｄ１に沿って配置されている。具体的には、金属箔６は、管体４の軸方向Ｄ１と平行な仮想面と平行となるように、配置されている。そして、金属箔６は、封止部４１と平行となるように配置されている。例えば、金属箔６は、モリブデンで形成されている。

リード棒８は、管体４の軸方向Ｄ１に沿って延びるように、配置されている。そして、リード棒８は、封止部４１の内部から外部に向けて突出している。リード棒８の内端部８１は、封止部４１に埋設され、金属箔６に固定されている。

リード棒８の外端部８２は、端子板２１〜２３に固定されている。具体的には、二つのランプ３，３の第１の端部３ａ，３ａ側のリード棒８，８は、それぞれ第１の端子板２１に固定され、第１のランプ３の第２の端部３ｂのリード棒８は、第２の端子板２２に固定され、第２のランプ３の第２の端部３ｂ側のリード棒８は、第３の端子板２３に固定されている。なお、リード棒８の外端部８２は、例えば、溶接により、端子板２１〜２３に固定されている。

端子板２１〜２３は、ボルト１２（具体的には、雄螺子１２１）に挿通される孔部２１ａ〜２３ａを備えている。そして、孔部２１ａ〜２３ａは、ボルト１２の雄螺子１２１よりも大きく、ボルト１２の頭部１２２より小さくなるように、形成されている。

また、端子板２１〜２３は、平板状に形成されている。そして、端子板２１〜２３は、管体４の軸方向Ｄ１に沿って配置されている。具体的には、端子板２１〜２３は、管体４の軸方向Ｄ１と平行な仮想面と平行となるように、配置されている。

ところで、金属箔６と端子板２１〜２３とは、管体４の軸方向Ｄ１視において、傾斜して交差するように配置されている。具体的には、管体４の軸方向Ｄ１視において、金属箔６と端子板２１〜２３との交差角度θ１は、０°より大きく、９０°よりも小さい。本実施形態においては、管体４の軸方向Ｄ１視において、金属箔６と端子板２１〜２３との交差角度θ１は、４５°としている。

本実施形態に係るランプユニット２及び加熱装置１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係るランプユニット２及び加熱装置１の作用について、図５及び図６を参酌して説明する。

ランプユニット２が製造される際に、例えば、管体４の形状や、端子板２１〜２３がリード棒８に固定される位置等に、製造誤差が発生した場合、それぞれの端子板２１，２２（２１，２３）間の位置関係にも、製造誤差が発生する。それに対して、装置１０の固定機構１１の位置関係は、不変である。

したがって、斯かる製造誤差が発生した場合には、それぞれの端子板２１〜２３が、固定機構１１により、装置１０に固定された際に、リード棒８を経由して、金属箔６に、応力が作用する。例えば、図５に示すように、金属箔６には、端子板２１の法線方向Ｄ３の応力Ｆ１や、端子板２１に沿う方向（端子板２１の面内方向）の応力Ｆ２が作用する。

ところで、強度が弱い封止部４１は、金属箔６に対して法線方向となる応力が金属箔６に作用した場合、特に弱く、破損する可能性がある。そこで、金属箔６と端子板２１とは、傾斜して交差している。これにより、金属箔６は、端子板２１の法線方向Ｄ３の応力Ｆ１に対しても、傾斜して交差し、また、端子板２１に沿う方向の応力Ｆ２に対しても、傾斜して交差することになる。

したがって、斯かる応力Ｆ１，Ｆ２が、金属箔６に対して法線方向で作用することを抑制することができる。なお、端子板２１〜２３の法線方向Ｄ３の応力Ｆ１と、端子板２１〜２３に沿う方向の応力Ｆ２との両方に対応するために、管体４の軸方向Ｄ１視において、金属箔６と端子板２１〜２３との交差角度θ１は、１５°〜７５°であることが好ましく、また、３０°〜６０°であることがさらに好ましい。

また、ボルト１２が支持部１３と螺合する際に、図６に示すように、ボルト１２と端子板２１との摩擦により、端子板２１に、端子板２１に沿う方向の大きな応力（トルク）Ｆ３が作用する。これにより、リード棒８を経由して、金属箔６には、端子板２１に沿う方向の応力Ｆ３が作用する。

それに対して、金属箔６と端子板２１〜２３とは、傾斜して交差している。これにより、金属箔６は、端子板２１に沿う方向の応力Ｆ３に対して、傾斜して交差することになる。したがって、斯かる応力Ｆ３が、金属箔６に対して法線方向で作用することを抑制することができる。なお、当該応力Ｆ３が大きい場合にも対応するために、管体４の軸方向Ｄ１視において、金属箔６と端子板２１〜２３との交差角度θ１は、４５°以下であることが好ましく、また、３０°以下であることがさらに好ましい。

以上より、本実施形態に係る加熱装置１は、ランプユニット２を備える。そして、本実施形態に係るランプユニット２は、少なくとも一つのランプ３と、前記ランプ３に接続される端子板２１〜２３と、を備え、前記ランプ３は、両端部に封止部４１を有する管体４と、前記封止部４１に埋設される金属箔６と、内端部８１が前記金属箔６に固定され、外端部８２が前記端子板２１〜２３に固定されるリード棒８と、を備え、前記金属箔６は、前記管体４の軸方向Ｄ１視において、前記端子板２１〜２３と傾斜して交差するように配置される。

斯かる構成によれば、端子板２１〜２３が装置１０に固定されると、リード棒８を経由して、金属箔６には、端子板２１〜２３の法線方向Ｄ３の応力Ｆ１や端子板２１〜２３に沿う方向（端子板２１〜２３の面内方向）の応力Ｆ２が作用する。それに対して、管体４の軸方向Ｄ１視において、金属箔６と端子板２１〜２３とは、傾斜して交差している。

これにより、端子板２１〜２３の法線方向Ｄ３の応力Ｆ１や端子板２１〜２３に沿う方向の応力Ｆ２が金属箔６に対して法線方向に作用することを抑制することができる。これにより、端子板２１〜２３が装置１０に固定される際に、封止部４１が破損することを抑制することができる。

また、本実施形態に係るランプユニット２においては、前記管体４は、前記封止部４１，４１間に配置される筒状体４２を備え、前記封止部４１は、平板状に形成され、前記管体４の軸方向Ｄ１視において、一部が前記筒状体４２から突出するように、形成され、前記ランプ３は、複数備えられ、前記複数のランプ３の前記リード棒８は、共通の前記端子板２１に固定され、前記複数のランプ３の前記封止部４１は、平行となるように、配置される、という構成である。

斯かる構成によれば、封止部４１は、平板状に形成されている。また、封止部４１の一部は、管体４の軸方向Ｄ１視において、筒状体４２から突出している。そして、複数のランプ３においては、リード棒８は、共通の端子板２１に固定され、さらに、封止部４１は、平行となっているため、封止部４１，４１が干渉し合うことを防止できる。これにより、複数のランプ３の（仮想的な）外接円の径を小さくすることができるため、省スペース化を図ることができる。

例えば、本実施形態に係るランプユニット２のように、ランプユニット２が加熱ローラ１ａの内部に収容される場合には、加熱ローラ１ａの内径を小さくすることができる。その結果、例えば、加熱ローラ１ａの内部空間が小さくなったり、加熱ローラ１ａとランプユニット２との離間距離が小さくなったりするため、加熱ローラ１ａにおける熱効率を向上させることができる。

なお、ランプユニット及び加熱装置は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、ランプユニット及び加熱装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

上記実施形態に係るランプユニット２においては、突出部４３は、隣接するランプ３側に向けて筒状体４２から突出している、という構成である。しかしながら、ランプユニットは、斯かる構成に限られない。例えば、図７に示すように、突出部４３は、隣接するランプ３側から離れるように筒状体４２から突出している、という構成でもよい。なお、図７に係るランプユニット２においては、複数のランプ３の（仮想的な）外接円の径は、当該突出部４３により、上記実施形態（図４）に係るランプユニット２に対して、大きくなっている。

また、上記実施形態に係るランプユニット２においては、複数のランプ３の封止部４１，４１は、平行となるように、配置されている、という構成である。しかしながら、ランプユニットは、斯かる構成に限られない。例えば、図８に示すように、複数のランプ３の封止部４１，４１は、交差するように、配置されている、という構成でもよい。

図８に係るランプユニット２においては、封止部４１，４１が干渉し合うため、複数のランプ３，３は、上記実施形態に係るランプユニット２に対して、少し離して配置されている。したがって、図８に係るランプユニット２においては、複数のランプ３の（仮想的な）外接円の径は、上記実施形態（図４）に係るランプユニット２や図７に係るランプユニット２に対して、大きくなっている。

また、上記実施形態に係るランプユニット２においては、支持部１３は、電源から電力が供給されており、端子板２１〜２３を経由して、ランプ３に電力を供給している、という構成である。しかしながら、ランプユニットは、斯かる構成に限られない。例えば、図９に示すように、ランプユニット２は、電力を供給するための電線が接続される接続部２５を備え、接続部２５は、端子板２１から突出するように配置されている、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係るランプユニット２は、ランプ３を二つ備えている、という構成である。しかしながら、ランプユニットは、斯かる構成に限られない。例えば、ランプユニット２は、ランプ３を一つ又は三つ以上備えている、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係るランプユニット２においては、端子板２１〜２３は、孔部２１ａ〜２３ａを備え、ボルト１２で装置１０に固定される、という構成である。しかしながら、ランプユニットは、斯かる構成に限られない。例えば、端子板２１〜２３は、溶接で装置１０に固定される、という構成でもよく、また、クリップ状の一対の挟持体に挟持されて、装置１０に固定される、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係るランプユニット２は、加熱装置１に用いられる、という構成である。しかしながら、ランプユニットは、斯かる構成に限られない。例えば、ランプユニット２は、発生する熱ではなく、発生する光を利用する、所謂、光源装置に用いられる、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る加熱装置１は、画像形成装置１０の定着装置に用いられる、という構成である。しかしながら、加熱装置は、斯かる構成に限られない。例えば、加熱装置は、家庭用の電気製品、業務用や実験用の精密機器、化学反応用の機器等の加熱や保温の熱源として用いられる、という構成でもよい。

１…加熱装置、１ａ…加熱ローラ、１ｂ…加圧ローラ、２…ランプユニット、３…ランプ、３ａ…（第１の）端部、３ｂ…（第２の）端部、４…管体、５…発光体、６…金属箔、７…導体、８…リード棒、１０…画像形成装置、１１…固定機構、１２…ボルト、１３…支持部、２１…（第１の）端子板、２１ａ…孔部、２２…（第２の）端子板、２２ａ…孔部、２３…（第３の）端子板、２３ａ…孔部、２４…保持体、２５…接続部、４１…封止部、４２…筒状体、４３…突出部、８１…内端部、８２…外端部、１０１…用紙、１０２…トナー、１２１…雄螺子、１２２…頭部、１３１…雌螺子、１３２…平面部、θ１…交差角度

Claims (3)

1. 少なくとも一つのランプと、前記ランプに接続される端子板と、を備え、
   前記ランプは、両端部に封止部を有する管体と、前記封止部に埋設される金属箔と、内端部が前記金属箔に固定され、外端部が前記端子板に固定されるリード棒と、を備え、
   前記金属箔は、前記管体の軸方向視において、前記端子板と傾斜して交差するように配置される、ランプユニット。
2. 前記管体は、前記封止部間に配置される筒状体を備え、
   前記封止部は、平板状に形成され、前記管体の軸方向視において、一部が前記筒状体から突出するように、形成され、
   前記ランプは、複数備えられ、
   前記複数のランプの前記リード棒は、共通の前記端子板に固定され、
   前記複数のランプの前記封止部は、平行となるように、配置される、請求項１に記載のランプユニット。
3. 請求項１又は２に記載のランプユニットを備える加熱装置。
   

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