KR20060096994A

KR20060096994A - 적외선 전구, 가열 장치 및 전자 장치

Info

Publication number: KR20060096994A
Application number: KR1020067004820A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 고니시; 겐지 히가시야마
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2006-09-13
Also published as: US7551846B2; TW200511880A; JP4362337B2; WO2005027581A1; KR100856255B1; EP1670287A4; EP1670287A1; CN1846458B; CN1846458A; JP2005085682A; US20060289418A1

Abstract

가열 효율이 높고, 가열해야 할 부분을 국소적으로 가열할 수 있고, 가열을 개시한 후 극히 단시간에 정격 온도에 도달하고, 점등시의 큰 돌입 전류 및 플리커가 적고, 수명이 길고, 가열 폭이 상이한 복수의 모드에 대응 가능한 가열 장치, 그것에 적합한 적외선 전구 및 상기 가열 장치를 구비한 신뢰성이 높은 전자 장치를 제공한다. 본 발명의 적외선 전구는, 일정폭으로 길이 방향으로 연장되는 형상을 구비하고, 그 길이 방향의 일부에만, 실질적으로 길이 방향으로 연장되는 개구부를 갖는 1개 또는 복수 개의 발열체를, 유리관에 밀봉한 구성으로 되어 있다.

Description

적외선 전구, 가열 장치 및 전자 장치{INFRARED LAMP, HEATING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은, 복사기, 팩시밀리, 프린터 등의 전자 장치의 열원(熱源)으로서 사용되는 적외선 전구, 적외선 전구를 이용한 가열 장치 및 전자 장치에 관한 것이다.

최근, 막대 형상으로 성형한 탄소계 물질을 발열체로서 사용하는 적외선 전구가 개발되어 있다. 종래예의 적외선 전구가 일본국 특개2001-351762호 공보에 개시되어 있다. 도 17을 이용하여, 종래예의 적외선 전구에 대하여 설명한다. 도 17은 종래예의 적외선 전구의 구조를 나타내는 정면도이다. 적외선 전구는, 투명한 석영 유리관(1701)과 발열체(1702)로 구성되고, 발열체(1702)는 유리관(1701)에 봉입되어 있다.

발열체(1702)는, 긴 막대 형상 또는 판상(板狀)으로 성형된 탄소계 물질이고, 흑연 등의 결정화(結晶化) 탄소의 기재에 질소 화합물의 저항치 조정 물질, 및 비결정질 탄소(amorphous carbon)를 첨가한 혼합물로 구성된다. 발열체의 판 폭을 판 두께보다 크게 함으로써, 판 폭을 갖는 면으로부터 방출되는 열이 판 두께를 갖는 면으로부터 방출되는 열보다 많아져서, 발열체(1702)의 방열에 지향성을 갖게 할 수 있다.

발열체는, 제1발열부(1702a)와, 제1발열부보다 판 두께가 얇은 타원형의 영역인 제2발열부(1702b)를 구비하고, 발열체의 제1발열부(1702a)와 제2발열부(1702b)의 온도를 변경하여, 적외선 전구의 길이 방향의 온도 분포를 원하는 온도 분포로 할 수 있다.

또한, 제2발열부(1702b)를 타원형으로 함으로써, 제1발열부(1702a)와 제2발열부(1702b)의 경계부에서는 축 방향(길이 방향)에 수직인 단면의 단면적이 길이 방향을 따라서 서서히 변경되어서, 경계부의 온도 변화가 완만하게 된다.

각종의 정밀한 전자 장치(예로서 복사기)는, 내부에 가열 장치를 구비하고 있다. 이러한 전자 장치에 있어서 내장(內藏)된 가열 장치를 항상 가열 상태로 해 두면, 전자 장치의 내부 온도가 필요 이상으로 상승하고, 또한 가열이 필요한 부분보다 넓은 영역에 열이 확산되어서, 전자 장치의 신뢰성 및 수명의 저하를 초래할 염려가 있다. 따라서, 가열이 필요한 부분을 국소적으로, 가열이 필요한 시간만 가열하는 것이, 전자 장치의 신뢰성 및 수명을 확보하는 점에서 중요하다. 또한, 가열 장치의 발열체가 큰 돌입(突入) 전류를 발생시키지 않는 것이 중요하다.

예로서, 복사기에 있어서는, 가로로 긴 A4 용지를 복사할 때와 세로로 긴 A4 용지를 복사할 때에는, 종이에 부착된 토너(toner)를 건조하기 위하여 내장된 가열 장치가 종이를 가열하는 폭을 변경할 필요가 있다. 마찬가지로, 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 갖는 각종 전자 장치가 있다(예로서, 프린터 등). 이러한 전자 장치를 소형화하기 위하여, 가열 장치의 소형화가 중요하다.

종래의 전자 장치는, 텅스텐 선의 저항선을 나선상(螺旋狀)으로 감아서 성형한 발열체를 유리관내에 삽입하고, 주위 분위기중에서 발열시키는 구조의 가열 장치를 구비하고 있다. 종래의 가열 장치는, 유리관 벽 온도를 소정 온도(전형적으로는 250℃ 이상)로 하지 않는 상태에서 사용하면, 유리관내에서의 할로겐 사이클이 발생하지 않고 텅스텐이 증발하여, 텅스텐이 가늘어지고 단선을 일으켜서 사용 수명이 짧아지는 문제가 있었다. 따라서, 전자기기에 있어서는 유리관 벽을 소정의 온도로 하기 위하여, ON-OFF 제어의 방법이 많이 채용되고 있다.

텅스텐의 온도 특성은 정특성(正特性)이다(상온에서는 저항이 작고 온도가 상승하면 저항이 커진다). 따라서, 상용 교류 전력을 인가하면 최초에 큰 돌입 전류가 흐르고, 점등시에 전자 장치의 다른 회로에 방해를 줄 염려가 있다. 텅스텐 발열체에 있어서는 큰 돌입 전류가 ON-OFF할 때마다 발생하므로, 동일 회선에서 사용되고 있는 기기에까지 영향을 준다. 따라서, 플리커(flicker) 현상을 일으키는 원인이 된다.

그 때문에, 사용 온도에도 따르지만 텅스텐 발열체의 수명은 약 5000 시간밖에 되지 않았다.

또한, 텅스텐 발열체로써 가열이 필요한 부분을 소정의 온도에까지 가열하기 위한 제어가 필요하여, 문제가 있었다. 예로서, 전자 장치를 사용하지 않을 때의 대기시에 있어서도, 동작 개시를 양호하게 하기 위하여 예열할 필요가 있다. 그때에도 유리관을 소정의 온도로 하기 위하여 여분의 전력을 필요로 한다.

본 발명은, 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 갖는 소형의 가열 장치 및 그것 에 적합한 적외선 전구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 가열 장치를 구비함으로써, 신뢰성이 높은 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 가열 효과가 높고, 가열해야 할 부분을 국소적으로 가열할 수 있고, 가열을 개시한 후 극히 단시간에 정격 온도에 도달하고, 점등시의 큰 돌입 전류 및 플리커가 적고, 수명이 길고, 가열 폭이 상이한 복수의 모드에 대응 가능한 가열 장치, 및 그것에 적합한 적외선 전구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기의 구성으로 되어 있다.

본 발명의 하나의 관점에 의한 적외선 전구는, 일정폭으로 길이 방향으로 연장되는 형상을 구비하고, 그 길이 방향의 일부에만, 실질적으로 길이 방향으로 연장되는 개구부를 갖는 1개 또는 복수 개의 발열체를, 유리관에 밀봉한 구성으로 되어 있다.

발열체는, 개구부에서 단위 길이당 저항이 크고, 그 이외의 부분에서 단위 길이당 저항이 작다. 따라서, 발열체는, 개구부에서 단위 길이당 소비 전력이 커져서 고온이 되고, 그 이외의 부분에서 단위 길이당 소비 전력이 작아져서 저온이 된다. 개구부의 위치가 상이한 복수의 상기 발열체를 갖는 가열 장치는, 예로서, 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 갖는 전자 장치에 적합하다. 본 발명은, 가열 폭이 상이한 복수의 모드에서 동작 가능한 가열 장치에 적합한 가열 장치를 실현한다.

본 발명의 다른 관점에 의한 상기 적외선 전구는, 상기 개구부가 디스크 연마(연삭)에 의해서 형성된다. 발열체는, 개구부의 에지(edge) 부분이 깍이거나 분말 가루를 발생시키는 경우가 있다. 이러한 칩(chip) 또는 분말은 발열체의 상품 가치를 떨어뜨리고, 심한 경우는 불량품이 된다. 개구부를 디스크 연마로써 형성함으로써, 개구부의 주위가 매끄러운 사면을 형성하고, 에지 부분에서 칩이 발생하기 어렵고, 분말 가루도 발생하기 어렵다.

본 발명의 다른 관점에 의한 적외선 전구는, 병렬로 배열된 복수 개의 길이 방향으로 연장되는 발열체와, 상기 발열체를 밀봉한 유리관과, 각각의 상기 발열체에 별개로 통전(通電) 가능한 복수의 접속 단자를 구비하고, 최소한 2개의 상기 발열체에 있어서, 그 길이 방향의 일부에서의 단면적이, 다른 부분에서의 단면적보다 작고, 또한 이들 발열체는 단면적이 작은 부분의 위치가 서로 상이하다.

본 발명의 적외선 전구 단체(單體)를 이용하여 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 실현할 수 있다. 본 발명의 적외선을 이용함으로써, 복수의 적외선 전구로 구성한 것보다도 소형의 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 적외선 전구는, 최소한 2개의 상기 발열체에 있어서, 그 길이 방향의 일부에서의 단면적이, 다른 부분에서의 단면적보다 실질적으로 작고, 이들 발열체는 단면적이 작은 부분의 위치가 서로 상이하고 또한 단면적이 작은 부분의 길이 방향의 단부(端部)의 위치가 서로 중첩되어 있다.

본 발명에 의해서, 길이 방향의 위치에 따라서 단위 길이당 발열량이 상이한 복수의 발열체에 동시에 전력을 인가함으로써, 전체적으로 단위 길이당 발열량이 길이 방향으로 일정한 적외선 전구를 실현할 수 있다. 길이 방향의 위치에 따라서 단면적이 상이한 발열체는, 단면적이 실질적으로 작은 부분에서 단위 길이당 발열량이 크고, 단면적이 실질적으로 큰 부분에서 단위 길이당 발열량이 작다. 단면적이 작은 부분에서, 그 단부(단면적이 큰 부분과 접하는 부분)의 발열량은, 그 단부 이외의 부분의 발열량보다 작다. 이것은, 단면적이 작은 부분으로부터 단면적이 큰 부분을 향하여 일부의 열이 탈출하기 때문이다. 따라서, 예로서 길이 방향의 소정 부분("A 부분"이라고 한다)에서 단면적이 작고, 그 이외의 부분("비A 부분"이라고 한다)에서 단면적이 큰 제1발열체와, A 부분에서 단면적이 크고, 비A 부분에서 단면적이 작은 제2발열체를 동시에 발열시킨 경우, A 부분과 비A 부분과의 경계에 단위 길이당 발열량이 조금 낮은 부분이 발생한다. 본 발명에 있어서는, 제1발열체를 상기의 구성으로 한 경우, 제2발열체에 대한 단면적이 작은 부분을 비A 부분뿐만 아니라, A 부분의 끝을 포함한 부분으로 한다. 즉, 제1발열체와 제2발열체의 단면적이 작은 부분의 길이 방향의 단부의 위치가 서로 중첩되도록 한다. 이에 따라서, 제1발열체와 제2발열체를 동시에 발열시킨 경우, A 부분과 비A 부분과의 경계를 포함하여, 길이 방향의 모든 부분에서 단위 길이당 발열량을 거의 균일하게 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 적외선 전구는, 복수 개의 판상의 길이 방향으로 연장되는 발열체를 그 배향(配向)을 다르게 하여 종속(縱續) 접속한 병렬로 배열된 복수 개의 종속 접속체와, 상기 종속 접속체를 밀봉한 유리관과, 각각의 상기 종속 접속체에 별개로 통전 가능한 복수의 접속 단자를 구비하고, 최소한 2개의 상기 종속 접속체에 있어서, 소정의 방향에서 볼 때, 그 길이 방향의 위치에 따라서 발열체의 배향의 차이에 의해서 복사 폭이 상이하고, 또한 이들 종속 접속체는, 복사 폭이 넓은 부분의 위치가 서로 상이하다.

예로서, 발열체의 단면적이 길이 방향의 위치에 관계없이 일정하게 하면, 발열체에 대하여 일정한 위치에 배치한 피가열물(被加熱物)이 받는 열량은, 피가열물의 방향에서 볼 때 폭이 좁은 부분에서 작고, 폭이 넓은 부분에서 크다. 본 발명의 적외선 전구는, 판상의 표준 형상을 갖는 발열체를 배향을 다르게 하여 종속 접속한 종속 접속체를 복수 개 병렬로 배치한 것이다. 이에 따라서, 본 발명의 적외선 전구 단체를 이용하여 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 실현할 수 있다. 본 발명의 적외선을 이용함으로써, 복수의 적외선 전구로 구성한 것보다도 소형의 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 적외선 전구는, 최소한 2개의 상기 종속 접속체에 있어서, 소정의 방향에서 볼 때, 그 길이 방향의 위치에 따라서 발열체의 배향의 차이에 의해서 복사 폭이 실질적으로 상이하고, 이들 종속 접속체는, 복사 폭이 실질적으로 넓은 부분의 위치가 서로 상이하고 또한 복사 폭이 실질적으로 넓은 부분의 길이 방향의 단부의 위치가 서로 중첩되어 있다. 이에 따라서, 복수의 발열체를 동시에 발열시킨 경우, 예로서 길이 방향의 모든 부분에서 단위 길이당 발열량을 거의 균일하게 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 적외선 전구는, 상기 발열체 또는 상기 종속 접속체의 양 단부의 단면적이, 다른 부분에서의 단면적보다 실질적으로 작거나, 또는 소정의 방향에서 볼 때 그 양 단부의 복사 폭이, 다른 부분에서의 복사 폭보다 실질적으로 넓다. 발열체 또는 종속 접속체는, 양 단부가 지지 부재에 의해서 지지되어 있다. 양 단부에서는, 일부의 열이 지지 부재로 탈출하므로, 그 단위 면적당 발열량이 양 단부 이외의 부분보다 작아진다. 본 발명의 구성에 의해서, 발열체 또는 종속 접속체의 양 단부의 단위 길이당 발열량을, 지지 부재로 탈출하는 열량을 보충하는 정도로 다른 부분보다 크게 할 수 있다. 이에 따라서, 양 단부도 포함하여, 길이 방향의 모든 부분에서 단위 길이당 발열량을 거의 균일하게 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 적외선 전구는, 최소한 1개의 상기 발열체 또는 상기 종속 접속체의 단위 면적당 발열량이 길이 방향으로 대략 일정하다. 본 발명의 적외선 전구를 이용하여, 길이 방향의 소정의 부분에서 단위 길이당 발열량이 큰 발열체에 전력을 인가하여 그 부분을 가열하는 모드와, 발열량이 길이 방향으로 대략 일정한 발열체에 전력을 인가하여 가열체의 거의 전 길이에 걸쳐서 가열하는 모드를 갖는 소형의 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 가열 장치는, 상기의 어느 하나의 적외선 전구를 구비하고 있다. 본 발명에 의해서, 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 갖는 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 가열 장치는, 병렬로 배열된 복수 개의 상기 적외선 전구를 구비하고, 최소한 2개의 상기 적외선 전구는, 상기 발열체의 개구부의 위치가 서로 상이하다. 본 발명에 의해서, 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 갖는 가열 장치를 실현할 수 있다. 복수 개의 적외선 전구의 부착 길이를 동일하게 하면, 간단한 부착 구조로 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 갖는 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 가열 장치는, 1개 또는 복수 개의 길이 방향으로 연장되는 발열체를 유리관에 밀봉한 복수 개의 적외선 전구를 병렬로 배열하고, 최소한 2개의 상기 적외선 전구의 발열체에 있어서, 그 발열체의 길이 방향의 일부에서의 단면적이, 다른 부분에서의 단면적보다 실질적으로 작고, 이들 적외선 전구의 발열체는, 단면적이 작은 부분의 위치가 서로 상이하고, 또한 단면적이 작은 부분의 길이 방향의 일단(一端)의 위치가 서로 중첩되어 있다. 본 발명은, 실질적으로 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 구비하여, 복수의 적외선 전구를 동시에 발열시킨 경우, 예로서 길이 방향의 모든 부분에서 단위 길이당 발열량이 거의 균일한 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 가열 장치는, 1개 또는 복수 개의 길이 방향으로 연장되는 발열체를 유리관에 밀봉한 복수 개의 적외선 전구를 병렬로 배열하고, 최소한 2개의 상기 적외선 전구의 발열체에 있어서, 소정의 방향에서 볼 때, 그 발열체의 길이 방향의 일부에서의 상기 발열체의 복사 폭이, 다른 부분에서의 복사 폭보다 실질적으로 넓고, 이들 적외선 전구의 발열체는, 복사 폭이 실질적으로 넓은 부분의 위치가 서로 상이하고, 또한 복사 폭이 실질적으로 넓은 부분의 길이 방향의 일단의 위치가 서로 중첩되어 있다. 본 발명은, 실질적으로 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 구비하여, 복수의 적외선 전구를 동시에 발열시킨 경우, 피가열물이 예로서 길이 방향의 모든 부분에서 균일하게 열을 받는 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 가열 장치는, 길이 방향으로 연장되는 1개 또는 복수 개의 발열체를 유리관에 밀봉하고, 상기 유리관의 외주에 설치된 길이 방향으로 실질적으로 연장되는 반사막을 각각 갖는 병렬로 배열된 복수 개의 적외선 전구를 구비하고, 최소한 2개의 상기 적외선 전구에 있어서, 상기 반사막의 길이 방향의 위치, 또는 그 폭이 가장 넓은 부분의 위치가 서로 상이하다. 본 발명은, 실질적으로 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 갖는 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 가열 장치는, 길이 방향으로 연장되는 1개 또는 복수 개의 발열체를 유리관에 밀봉한 병렬로 배열된 복수 개의 적외선 전구와, 상기 유리관에 밀착하여 또는 소정의 거리를 두고 설치되고, 각각의 상기 적외선 전구의 방사광을 주로 반사하는 복수의 반사 영역을 가지며, 길이 방향으로 연장되는 1개 또는 복수의 반사판을 구비하고, 최소한 2개의 상기 반사 영역에서, 상기 반사 영역의 길이 방향의 위치, 또는 그 폭이 가장 넓은 부분의 위치가 서로 상이하다. 본 발명은, 실질적으로 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 갖는 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 가열 장치는, 최소한 2개의 상기 적외선 전구에 있어서, 상기 반사막 또는 상기 반사 영역의 길이 방향의 위치 또는 그것들의 폭이 가장 넓은 부분의 위치가 서로 상이하고, 또한 상기 반사막 또는 상기 반사 영역의 길이 방향의 일단의 위치 또는 그것들의 폭이 가장 넓은 부분의 일단의 위치가 서로 중첩되어 있다. 본 발명은, 실질적으로 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 구비하여, 복수의 적외선 전구를 동시에 발열시킨 경우, 예로서 길이 방향의 모든 부분에서 단위 길이당 발열량이 거의 균일한 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 가열 장치는, 그 단위 면적당 실효적인 발열량이 길이 방향으로 대략 일정한 최소한 1개의 적외선 전구를 구비하고 있다. 본 발명은, 길이 방향의 소정의 부분을 가열하는 모드와, 가열체의 거의 전 길이에 걸쳐서 가열하는 모드를 갖는 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 가열 장치는, 그 단위 면적당 실효적인 발열량이 길이 방향의 위치에 따라서 상이한 제1발열체와, 제2발열체를 구비하고, 제1모드에서 상기 제1발열체만이 발열하고, 제2모드에서 상기 제1발열체 및 상기 제2발열체가 함께 발열하여, 상기 제2모드에서, 그 단위 면적당 실효적인 발열량이 길이 방향으로 대략 균일하게 된다. 본 발명은, 길이 방향의 소정의 부분을 가열하는 제1모드와, 가열체의 거의 전 길이에 걸쳐서 가열하는 제2모드를 갖는 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 가열 장치는, 상기 제2모드에서의 상기 제1발열체에의 인가 전력이, 상기 제1모드에서의 상기 제1발열체에의 인가 전력보다 작다.

예로서, 상기에 기재한 2개의 발열체(제1발열체 및 제2발열체)로 가열 장치를 구성한 경우, 제1모드에서, 제1발열체는 개구부에서 단위 길이당 Q1 칼로리 발열한다. 만일, 제2모드에서 제1발열체에 제1모드와 동일한 전력을 인가하면, 제1발열체는 개구부에서 단위 길이당 Q1 칼로리 발열한다. 그러나, 제2모드에서, 제2발열체의 개구부 이외의 부분도 어느 정도 발열한다(단위 길이당 발열량을 Q2 칼로리로 한다(Q1＞Q2)). 따라서, 제2모드에서의, 단위 길이당 발열량의 합계는 (Q1＋Q2) 칼로리가 되어서, 제1모드보다 높아진다. 많은 경우에 있어서, 제1모드와 제2모드에서 단위 길이당 발열량을 동일하게 설정하는 것이 바람직하다. 본 발명은 제1모드와 제2모드에서 단위 길이당 발열량이 동일한 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 가열 장치는, 상기 제1모드와 상기 제2모드에서, 교류 입력 전압을 기준으로 하는 위상 제어에 의해서, 상기 제1발열체에의 인가 전력을 제어한다. 본 발명은, 위상 제어에 의해서, 각각의 발열체의 발열량을 고정밀도로 제어할 수 있다. 본 발명은, 예로서 제1모드와 제2모드에서 단위 길이당 발열량이 동일한 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 가열 장치는, 소정의 장소의 온도를 검출하는 온도 센서를 구비하고, 상기 온도에 따라서, 교류 입력 전압을 기준으로 하는 위상 제어에 의해서, 상기 제1발열체 및 제2발열체에의 인가 전력을 제어한다. 본 발명의 가열 장치는, 위상 제어에 의해서, 소정의 장소의 온도를 높은 정밀도로 목표치로 제어할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 가열 장치에 있어서는, 상기 발열체가 탄소계 물질을 함유하는 소결체로 형성된 탄소계 발열체이다. 본 발명은, 가열 효율이 높고, 가열해야 할 부분을 국소적으로 가열할 수 있고, 가열을 개시한 후 극히 단시간에 정격 온도에 도달하고, 점등시의 큰 돌입 전류 및 플리커가 적고, 수명이 길고, 가열 폭이 상이한 복수의 모드에 대응 가능한, 가열 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 전자 장치는, 상기 발열체 또는 상기 종속 접속체의 길이 방향에 있어서의, 피가열물의 길이 또는 위치에 따라서, 상이한 조합으로써 상기 발열체 또는 상기 종속 접속체를 발열시키는 상기의 어느 하나의 가열 장치를 구비하고 있다.

본 발명은, 가열 장치가 가열하는 폭이 상이한 복수의 모드를 구비하여, 신뢰성이 높은 전자 장치를 실현할 수 있다. 또한, 가열 장치를 소형화할 수 있는 만큼, 전자 장치도 소형화할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 전자 장치는, 복사기, 팩시밀리, 프린터, 인쇄기, 정착(定着) 장치, 열경화성 접착제를 이용한 접착 장치, 매표기, 자동 개찰기, 종이 용기 제조 장치 또는 필름의 열 융착기이다. 본 발명은, 가열 장치가 가열하는 폭이 상이한 복수의 모드를 구비하여, 신뢰성이 높은 전자 장치를 실현할 수 있다.

탄소계 물질을 함유하는 소결체를 발열체로서 사용한 경우, 발열체는 발열 효율이 높고, 또한 열용량이 작으므로 가열을 개시한 후 정격 온도에 도달할 때까지의 시간이 극히 짧고, 수명이 길다. 탄소계 물질을 함유하는 소결체로 형성된 발열체는, 가열이 필요한 부분을 국소적으로, 가열이 필요한 시간만 가열할 수 있다. 또한, 전자 장치를 사용하지 않을 때의 대기시에 있어서도, 동작 개시를 양호하게 하기 위하여 예열할 필요가 있지만, 그때에도 유리관을 소정의 온도로 할 필요가 없고 필요한 최소한의 전력이면 좋다. 이에 따라서, 전자 장치의 신뢰성 및 수명을 확보할 수 있고, 소비 전력을 삭감할 수도 있다. 또한, 발열체의 온도에 의한 저항 변화가 작으므로 돌입 전류가 없고, 플리커 현상을 적게 하고, 점등시에 있어서도, 전자 장치의 다른 회로에 방해를 주는 일이 없다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 상기 전자 장치에 있어서는, 상기 가열 장치가, 컬러 도료를 정착시키는 컬러 모드와, 흑백 도료를 정착시키는 흑백 모드를 구비하고, 상기 컬러 모드에서 상기 발열체에 인가하는 전력이, 상기 흑백 모드에서 동일한 상기 발열체에 인가하는 전력보다 크다. 본 발명은, 가열 장치가 가열하는 폭이 상이한 복수의 모드를 구비하고, 또한 컬러 모드와 흑백 모드에서 발열체에의 인가 전력이 상이한 신뢰성이 높은 전자 장치를 실현할 수 있다. 컬러 모드와 흑백 모드에서 발열체에 인가하는 전력을 변경하는 방법은 임의이다. 예로서, 교류 입력 전압을 기준으로 하는 위상 제어에 따른다.

발명의 새로운 특징은 첨부된 청구의 범위에 특히 기재되어 있지만, 구성 및 내용 모두에 대하여 본 발명은, 기타 목적이나 특징과 함께, 도면을 참조로 한 이하의 상세한 설명으로부터, 더욱 잘 이해하고 평가할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 실시형태 1의 발열체의 단면도.

도 3은 본 발명의 실시형태 1의 적외선 전구의 온도 분포도.

도 4는 본 발명의 실시형태 1의 전자 장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 5는 본 발명의 실시형태 1의 가열 장치의 구동 파형도.

도 6은 본 발명의 실시형태 1의 전자 장치의 개요도.

도 7은 본 발명의 실시형태 1의 발열체의 개구부의 제조 방법을 나타내는 도면.

도 8은 본 발명의 실시형태 2의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면.

도 9는 본 발명의 실시형태 3의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면.

도 10은 본 발명의 실시형태 3의 적외선 전구의 온도 분포도.

도 11은 본 발명의 실시형태 4의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면.

도 12는 본 발명의 실시형태 5의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면.

도 13은 본 발명의 실시형태 6의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면.

도 14는 본 발명의 실시형태 7의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면.

도 15는 본 발명의 실시형태 8의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면.

도 16은 본 발명의 실시형태 9의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면.

도 17은 종래예의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면.

도면의 일부 또는 전부는, 도시를 목적으로 한 개략적 표현으로 표시되어 있고, 여기에 표시된 요소의 실제의 상대적 크기나 위치를 반드시 충실하게 표시하고 있다고는 할 수 없는 것을 고려하기 바란다.

이하, 본 발명의 실시를 위한 최선의 형태를 구체적으로 나타낸 실시형태에 대하여, 도면과 함께 기재한다.

(실시형태 1)

도 1∼7을 이용하여, 실시형태 1의 적외선 전구, 가열 장치 및 전자 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태 1의 적외선 전구의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1(a)에 나타내는 2개의 적외선 전구를 복사기의 가열 롤러(roller)에 삽입한 도면이 도 1(b)이다.

적외선 전구(101A)는, 긴 판상(板狀)의 발열체(112A), 지지 블록(114A) 및 내부 리드 선(115A)을 유리관(111A)에 봉입하여 형성된다. 마찬가지로, 적외선 전구(101B)는, 긴 판상의 발열체(112B), 지지 블록(114B) 및 내부 리드 선(115B)을 유리관(111B)에 봉입하여 형성된다. 유리관(111)은 투명한 석영 유리관으로서, 유리관 내에는 아르곤 가스 등의 불활성 가스가 봉입된다. 유리관(111)의 단부를 용융하여 평판상으로 눌러 찌부러뜨려서 밀봉한다.

적외선 전구(101A 및 101B)에 있어서, 각각 내부 리드 선(115)은 몰리브덴 박(箔)(116)을 거쳐서 외부 리드 선(117)에 접속되어 있다. 양측으로부터 도출되어 있는 외부 리드 선(117)에 전력을 인가하면, 발열체(112A 및/또는 112B)에 전류가 흐르고, 발열체의 저항에 의해서 열이 발생한다. 이때, 발열체(112A 및/또는 112B)로부터는 적외선이 방사된다.

발열체(112A 및 112B)는, 긴 막대 형상 또는 판상으로 형성된 탄소계 물질이고, 흑연 등의 결정화 탄소의 기재에 질소 화합물의 저항치 조정 물질, 및 비결정질 탄소를 첨가한 혼합물로 구성된다. 이 발열체(112A 및 112B)의 치수는, 예로서, 판의 폭 W가 6 mm, 판 두께 T가 0.5 mm, 길이가 300 mm이다. 발열체(112A 및 112B) 는, 판 두께와 판 폭과의 비가 1:5 이상인 것이 바람직하다. 판 폭 W를 판 두께 T보다 크게 함으로써, 판 폭 W를 갖는 면으로부터 방출되는 열이 판 두께 T를 갖는 면으로부터 방출되는 열보다 많아져서, 발열체(112A 및 112B)의 방열에 지향성을 갖게 할 수 있다.

탄소계 물질의 발열체는 발열 효율이 높고, 가열을 개시한 후 정격 온도에 도달할 때까지의 시간이 극히 짧고, 점등시의 돌입 전류 및 플리커가 없다. 그 수명은, 약 10000시간(사용 온도에도 따르지만 텅스텐 발열체의 수명의 약 2배)이다.

발열체(112A 및 112B)는, 각각 길이 방향으로 위치가 상이한 개구부(113A, 113B)를 구비하고 있다. 도 7은 발열체(112A 및 112B)를 디스크 연마(연삭)하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 7에서, 발열체의 길이 방향에 수직인 방향에 연마 디스크(연삭 디스크)의 회전 중심이 있다. 연마 디스크(연삭 디스크)의 직경은, 발열체(112A 및 112B)의 개구부(113A 및 113B)의 길이보다 길다. 연마 디스크(연삭 디스크)의 폭은, 발열체(112A 및 112B)의 개구부(113A 및 113B)의 폭과 동일하다. 개구부(113A 및 113B)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 발열체(112A 및 112B)의 길이 방향에 대한 면을 디스크 연마(연삭)하여 형성된다. 디스크 연마(연삭)에 의해서, 발열체의 개구부 시점 및 종점의 외주부는 판 두께 방향에 대하여 경사지게 형성된다. 이에 따라서, 개구부 시점에 있어서의 스트레스를 완화하고, 진동, 충격에 대하여 강한 구성으로 된다.

연마 디스크(연삭 디스크)의 폭 방향(도 7의 지면(紙面)에 수직인 방향)의 단면 형상은, 소정의 진원도(眞圓度)를 갖고 있다. 이에 따라서, 개구부의 폭 방향 의 측면에 대해서도 소정의 사면(斜面)이 형성된다. 개구부 측면에서의 스트레스를 완화하고, 진동, 충격에 대하여 강한 구성으로 된다.

도 1의 발열체(112A 및 112B)의 X-X', Y-Y', Z-Z'의 단면도를 도 2에 나타낸다. 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 개구부(113A)의 길이 방향의 단부와, 개구부(113B)의 길이 방향의 단부는, 일부 중첩되도록 형성된다. 개구부(113)의 단면은, 모따기(chamfering) 가공되어 있다.

도 3(a)는, 발열체(112A)만이 발열한 경우의 축 방향(길이 방향)에 대한 온도 분포도, 도 3(b)는 발열체(112B)만이 발열한 경우의 축 방향에 대한 온도 분포도, 도 3(c)는 발열체(112A)와 발열체(112B)가 발열한 경우의 축 방향에 대한 온도 분포도이다. 온도의 측정은, 미소 영역 방사 온도계, 또는 열전대열(熱電對列; thermopile)에 의한 복사열의 측정으로 할 수 있다. 도 3의 횡축은 적외선 전구의 축 방향의 거리를 나타내고, 원점 0은 도 1의 좌측의 지지 블록(114)과 코일부(118)의 경계부에 해당한다. 도 3의 종축은 온도를 나타낸다.

도 3(a)에 의하면, 발열체(112A)의 개구부(113A)를 갖는 PR 사이의 온도 K2는 개구부를 구비하고 있지 않은 RS 사이의 온도 K1보다 높다. 개구부(113A)를 갖는 PR 사이는 발열체의 단면적이 작아져서, 발열체(112A)의 단위 길이당 저항은, 개구부(113A)를 구비하고 있지 않은 RS 사이보다 크다. 따라서, 발열체(112A)를 흐르는 전류에 의한 PR 사이의 단위 길이당 줄열(Joule heat)은 RS 사이의 줄열보다 많고, PR 사이의 온도는 RS 사이의 온도보다 높아진다. 도 3(b)에서도 마찬가지로, 개구부(113B)를 갖는 QS 사이의 온도 K4는 개구부(113B)를 구비하고 있지 않은 PQ 사이의 온도 K3보다 높아진다. 실시형태 1에 있어서, K4＝K2, K3＝K1이다.

실시형태 1의 적외선 전구(101)는 전자 장치(실시형태 1에서, 복사기)에 사용된다. 각각 길이 방향으로 위치가 상이한 개구부를 갖는 2개의 발열체를 구비함으로써, 용지의 크기에 따라서 가열 부분을 변경할 수 있다. 예로서, A4 크기의 가로로 긴 용지를 복사하는 경우, 발열체 B에만 전력을 공급한다(제1모드, 도 3(b)). 이에 따라서, 전력을 쓸데없이 소비하는 것을 방지한다. A3 크기의 가로로 긴 용지(또는 A4 크기의 세로로 긴 용지)를 복사 인쇄하는 경우, 발열체 A 및 B 모두에 전력을 공급한다(제2모드, 도 3(c)). 제2모드에서, 그 단위 면적당 실효적인 발열량은 길이 방향으로 대략 균일하게 되도록 한다. 실시형태 1에 있어서, 이후에 설명하는 제어(도 4)에 의해서, 제2모드에서의 발열체의 온도 K5는 K2와 동일하다.

원주상(圓柱狀)의 지지 블록(114)은 도전성 재료로 형성되어 있고, 발열체(112A 및 112B)의 양단에 전기적으로 접속되도록 부착되어 있다. 내부 리드 선(115)은 코일부(118), 스프링부(119), 리드 선(120)으로 구성되어 있다. 지지 블록(114)은 발열체(112A 및 112B)의 열이 내부 리드 선(115)의 코일부(118)에 전달되기 어려운 재료(예로서 흑연)로 제조하는 것이 바람직하다. 지지 블록(114)은 몰리브덴이나 텅스텐 등의 탄성을 갖는 금속선을 나선 형상으로 성형한 코일부(118)에 삽입된다. 코일부(118)는 지지 블록(114)의 외주면에 밀착하여 감기고, 양자는 전기적으로 접속된다. 코일부(118)는 탄성을 갖는 스프링부(119)를 거쳐서 리드 선(120)에 연결된다. 리드 선(120)과 코일부(118)와의 사이에 스프링부(119)를 설치함으로써, 발열체(112A 및 112B)의 팽창에 의한 치수 변화를 흡수할 수 있다.

도 4는 본 발명의 적외선 전구를 이용한 복사기의 구성(가열 장치에 관계되는 부분만)을 나타내는 블록도이다. 복사기는, 피사체(被寫體)의 폭 판별부(401), CPU(402), 조작 입력부(403), 가열 장치(404)를 구비하고 있다. 가열 장치(404)는 제어부(411), 발열체 제어 장치(412 및 413), 가열 롤러(121)를 포함한다. 가열 롤러(121)의 표면에 온도 센서(431)를 부착한다. 발열체 제어 장치(412)는 펄스 생성부(421), 제로 크로스(zero cross) 검출부(422), 발열체 구동부(423)를 포함한다. 발열체 제어 장치(413)는 발열체 제어 장치(412)와 동일한 구성이므로, 도시를 생략한다.

사용자는, 복사 대상물을 복사기에 놓고, 컬러 또는 흑백의 어느 것으로 복사할 것인가의 지시를 조작 입력부(403)에 입력한다. 피사체의 폭 판별부(401)는 복사 대상물의 폭을 검출하여, CPU(402)에 전송한다. CPU(402)는, 복사 대상물의 폭과, 조작 입력부(403)로부터 전송된 컬러/흑백의 절환 신호를 가열 장치(404)의 제어부(411)에 전송한다.

가열 장치(404)의 제어부(411)는 CPU(402)로부터의 신호와, 온도 센서(431)가 검출한 가열 롤러(121)의 표면 온도를 입력한다. 제어부(411)는, 예로서, 복사 대상물의 폭이 A4의 가로로 긴 크기이면 발열체 제어 장치(413)만을 구동하고(제1모드), 복사 대상물의 폭이 A3 크기이면 발열체 제어 장치(412 및 413)를 구동하도록(제2모드) 제어한다. 발열체 제어 장치(412 및 413)는 위상 제어에 따라서 적외선 전구(101A 및 101B)에의 인가 전력을 제어한다. 제2모드에서의 적외선 전구(101B)에의 인가 전력은, 제1모드에서의 적외선 전구(101B)에의 인가 전력보다 작 아지도록 제어한다. 이에 따라서, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 단위 면적당 실효적인 발열량이 길이 방향으로 대략 균일하게 되고, 또한 K5＝K2가 된다.

도 5는 발열체 제어 장치의 위상 제어를 나타내는 도면이다. 발열체 제어 장치(412 및 413)는 교류 입력 전압(실시형태 1에서 50 Hz 또는 60 Hz의 100 V)을 입력하여, 제로 크로스 검출부(422)와 발열체 구동부(423)에 전송한다. 제로 크로스 검출부(422)는 교류 입력 전압의 제로 크로스 검출 신호를 출력하고, 펄스 생성부(421)는 제로 크로스 검출 신호와 제어부(411)로부터의 신호에 따라서, 제로 크로스 검출 신호의 상승 에지(edge)를 기점으로 하여 소정의 위상에서 상승 에지를 갖는 트리거(trigger) 신호를 출력한다. 제어부(411)는 온도 센서(431)가 검출한 온도가 소정의 목표 온도로 되도록, 트리거 신호의 위상을 제어한다. 제어부(411)는, 컬러 모드의 경우, 흑백 모드보다 목표 온도를 높은 온도에 설정한다. 발열체 구동부(423)는 쌍방향 사이리스터를 구비하고 있다. 사이리스터는, 트리거 신호가 입력되어서 도통하여, 발열체(101A 및/또는 101B)에 전력을 공급하고, 이어서 교류 입력 전압의 제로 크로스 포인트에서 차단 상태로 복귀한다. 도 5에서, 적외선 전구(101A 및/또는 101B)는 사선(斜線) 구간에 전력이 인가된다.

도 6은 적외선 전구의 가열 방향 및 반사판의 위치를 나타내는 도면이다. 복사기의 가열 롤러(121)는, 적외선 전구(101A 및 101B)가 병렬로 배열되고, 적외선 전구의 후방에 반사판(603)을 구비하고 있다. 복사기는, 종이를 누르기 위한 롤러(601)와 가열 롤러(121)와의 사이에 용지(602)를 끼우고, 가열 롤러(121)의 열로써 도료(토너)를 용지(602)에 정착시킨다. 적외선 전구(101A 및 101B)의 가열 방향을 가열 롤러(121)와 용지(602)와의 접점보다 앞으로 함으로써, 도료(토너)를 정착시키는 시점에 가열 롤러가 충분히 가열되어 있는 상태가 된다. 탄소계 물질로 구성된 발열체(101A 및 101B)는, 전력 인가후 즉시 소정의 온도에 도달하고, 더욱이 그 온도가 높다. 따라서, 적외선 전구(101A 및/또는 101B)는, 가열 롤러(121)와 용지(602)와의 접점의 바로 앞을 소정의 온도로 국부(局部) 가열할 수 있다. 도료가 정착된 용지(602)가 배출되면, 제어부(411)는 즉시 적외선 전구(101A 및 101B)에의 전력 인가를 정지시킨다.

(실시형태 2)

도 8을 이용하여, 실시형태 2의 적외선 전구를 설명한다. 도 8은 실시형태 2의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면이다. 실시형태 1의 적외선 전구(101)는 1개의 유리관(111A)(또는 111B)에, 개구부(113A)(또는 113B)를 갖는 1개의 발열체(112A)(또는 112B)를 밀봉한 것이다. 실시형태 2의 적외선 전구(801)는, 1개의 유리관(811)에 2개의 발열체(812A 및 812B)를 밀봉하여 형성된다. 그 이외의 점에 있어서, 실시형태 2는 실시형태 1과 동일하다.

발열체(812A 및 812B)는 탄소계 물질을 함유하는 소결체로 형성된 평판상의 탄소계 발열체이다. 발열체(812A 및 812B)는, 각각 길이 방향으로 위치가 상이한 개구부(813A 및 813B)를 구비하고 있다. 발열체(812A 및 812B)의 일단은, 지지 블록(814A 및 814B)에 의해서 각각 지지되고, 다른 일단은 지지 블록(814C)에 의해서 지지된다. 유리관(811)은 투명한 석영 유리관으로서, 유리관 내에는 아르곤 가스 등의 불활성 가스가 봉입된다. 유리관(811)의 단부를 용융하여 평판상으로 눌러 찌 부러뜨려서 밀봉한다.

실시형태 2의 적외선 전구(801)를 이용한 가열 장치는, 실시형태 1의 2개의 적외선 전구(101A 및 101B)를 이용한 가열 장치와 마찬가지의 효과를 갖는다.

2개의 발열체를 1개의 유리관에 밀봉함으로써, 가열 롤러 내에 적외선 전구(801)를 삽입하기 쉽게 되고, 또한 가열 롤러의 크기를 작게 할 수 있다. 본 발명의 적외선 전구를 이용함으로써, 소형의 가열 장치 및 전자 장치를 실현할 수 있다.

(실시형태 3)

도 9 및 도 10을 이용하여, 실시형태 3의 적외선 전구를 설명한다. 도 9는 실시형태 3의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면이다. 도 10은 실시형태 3의 적외선 전구의 축 방향에 대한 온도 분포를 나타내는 도면이다. 도 10에서, 종축은 온도를 나타내고, 횡축은 적외선 전구의 축 방향의 거리를 나타낸다.

실시형태 3의 적외선 전구(901)는 실시형태 2의 적외선 전구(801)와 발열체의 개구부의 위치가 상이하다. 그 이외의 점에 있어서, 실시형태 3은 실시형태 2와 동일하다. 실시형태 1 및 2의 적외선 전구는, 폭이 좁은 용지(복사 대상물)를 테이블의 끝에 배치하는(폭이 넓은 용지의 배치 위치와, 폭이 좁은 용지의 배치 위치의 1 변이 동일하다) 복사기 등에 적합하다.

실시형태 3의 적외선 전구(901)는 폭이 좁은 용지(복사 대상물)를 테이블의 중앙에 배치하는(폭이 넓은 용지의 배치 위치와, 폭이 좁은 용지의 배치 위치의 중심선이 동일하다) 복사기, 프린터 등에 적합하다.

발열체(912A 및 912B)는 탄소계 물질을 함유하는 소결체로 형성된 평판상의 탄소계 발열체이다. 실시형태 3의 발열체(912A)는 양단에 개구부(913A)를 구비하고, 발열체(912B)는 중앙에 개구부(913B)를 구비하고 있다. 예로서, A4 크기의 가로로 긴 용지를 사용하는 경우, 발열체(912B)에만 전력을 공급한다(도 10(b)). A3 크기의 가로로 긴 용지를 사용하는 경우는, 발열체(912A) 및 발열체(912B) 모두에 전력을 공급한다(도 10(c)). 발열체 A 및 B 모두에 전력을 인가한 경우는, 단위 면적당 실효적인 발열량이 길이 방향으로 대략 균일하게 된다. 발열체(912)의 양단은 열이 지지 블록으로 탈출하므로 온도가 낮아지기 쉽다(예로서, 도 10(a)의 양 단부에서는 온도가 낮아져 있다). 실시형태 3에서는, 발열체(912B)의 양단에 노치(notch)(914)를 형성하였다. 이에 따라서 발열체(912B)의 양단은, 단면적이 작으므로, 발열량이 커진다(도 10(b)). 노치(914)의 크기는, 발열체(912A 및 912B) 모두에 전력을 공급한 경우, 양단에서도 온도가 내려가지 않고, 중앙부와 거의 동일한 가열 온도가 되도록(도 10(c)) 설정한다.

(실시형태 4)

도 11을 이용하여, 실시형태 4의 적외선 전구를 설명한다. 도 11은 실시형태 4의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면이다. 실시형태 4의 적외선 전구(1101)는 실시형태 3과 발열체의 개구부의 위치가 상이하다. 그 이외의 점에서, 실시형태 4는 실시형태 3과 동일하고, 적외선 전구의 길이 방향의 온도 분포를 원하는 것으로 하는 효과는 동일하다.

발열체(1112A 및 1112B)는 탄소계 물질을 함유하는 소결체로 형성된 평판상 의 탄소계 발열체이다. 실시형태 3의 발열체(1112A)는, 중앙에 개구부(1113A)를 구비하고, 발열체(1112B)는 개구부를 구비하고 있지 않다. 발열체(1112B)에 전력을 인가한 경우는, 단위 면적당 실효적인 발열량이 길이 방향으로 대략 균일하게 된다.

적외선 전구(1101)는 용지를 테이블의 중앙에 배치하는 프린터에 적합하다. 예로서, A4 크기의 가로로 긴 용지를 사용하는 경우, 발열체(1112A)에만 전력을 공급한다. A3 크기의 가로로 긴 용지를 사용하는 경우는, 발열체(1112B)에만 전력을 공급한다. 이때, 발열체(1112A)에 인가되는 전력과 발열체(1112B)에 인가되는 전력은 동일하다. 또한, A4 크기의 가로로 긴 용지를 사용하는 경우에 있어서, 흑백 모드이면 발열체(1112A)에만 전력을 공급하고, 컬러 모드에서는 발열체(1112A 및 1112B) 모두에 전력을 공급해도 좋다.

(실시형태 5)

도 12를 이용하여, 실시형태 5의 적외선 전구를 설명한다. 도 12는 실시형태 5의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면이다. 실시형태 5의 적외선 전구(1201)는 발열체의 개구부의 형상이 실시형태 2의 적외선 전구(801)와 상이하다. 발열체(1212A 및 1212B)는 탄소계 물질을 함유하는 소결체로 형성된 평판상의 탄소계 발열체이다. 실시형태 5의 발열체(1212)는 복수의 작은 개구부(1213)를 길이 방향으로 구비하고 있다. 그 이외의 점에 있어서, 실시형태 5는 실시형태 2와 동일하다. 이러한 구성에 의해서도, 발열체(1212A 및 1212B)는 실질적으로 길이 방향으로 연장되는 개구부를 구비하게 되어서, 실시형태 5는 실시형태 2와 동일한 효과를 갖는 다.

(실시형태 6)

도 13을 이용하여, 실시형태 6의 적외선 전구를 설명한다. 도 13(a)는, 실시형태 6의 적외선 전구의 구성을 나타내는 정면도이고, 도 13(b)는 실시형태 6의 발열체의 사시도이다. 실시형태 6의 적외선 전구(1301)는 실시형태 2∼5와 발열체의 형상이 상이하다. 그 이외의 점에 있어서, 실시형태 6은 실시형태 2∼5와 동일하고, 적외선 전구의 길이 방향의 온도 분포를 원하는 것으로 하는 효과는 동일하다.

발열체(1312A 및 1312B)는 탄소계 물질을 함유하는 소결체로 형성된 평판상의 탄소계 발열체이다. 실시형태 6의 발열체(1312)는 길이 방향으로 배향을 상이하게 하여 종속(縱續) 접속하여, 소정의 방향에 대한 열의 복사 강도를 변경한다. 도 13에 있어서는, 배향을 90도 상이하게 하였다. 소정의 방향에서 볼 때, 그 길이 방향의 위치에 따른 발열체(1312A 및 1312B)의 배향의 차이에 따라서 복사 폭이 상이하다. 발열체(1312A와 1312B)의 복사 폭이 넓은 부분의 길이 방향의 위치가 일부 중첩되도록 하는 구성으로 하고 양자를 동시에 가열한 경우, 소정의 방향에 대한 단위 면적당 실효적인 발열량이 길이 방향으로 대략 일정하게 되도록 하였다.

발열체(1312A 및 1312B)의 양 단부는, 온도가 낮으므로, 소정의 방향에서 볼 때 양 단부에 있어서의 복사 폭이 상이한 부분에서의 복사 폭보다 실질적으로 넓어지도록 한다(도시되어 있지 않음).

또한 실시형태 3∼6까지, 2개의 발열체를 1개의 유리관에 밀봉했지만, 이것에 대신하여 2개의 발열체를 각각 별개의 유리관에 밀봉해도 좋다.

(실시형태 7)

도 14를 이용하여, 실시형태 7의 적외선 전구를 설명한다. 도 14는 실시형태 7의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면이다. 실시형태 7의 적외선 전구(1401)는 반사막(1412)의 유무에 따라서, 소정의 방향(피가열물을 배치한 방향)에 대한 발열체의 복사 강도를 변화시키는 것이 실시형태 1과 상이하다. 그 이외의 점에 있어서, 실시형태 7은 실시형태 1과 동일하고, 적외선 전구의 길이 방향의 온도 분포를 원하는 것으로 하는 효과는 동일하다.

실시형태 7의 가열 장치는, 2개의 적외선 전구(1401A 및 1401B)를 포함한다. 적외선 전구(1401A 및 1401B)는, 각각 개구부를 구비하지 않은 평판상의 탄소계 발열체(도시되어 있지 않음)를 유리관(1411A 및 1411B)에 밀봉한 것이다. 반사막(1412)은 방사율이 높은 물질을 사용하고, 실시형태 7에서는, 유리관의 외벽 또는 내벽에 금박(金箔)을 전사(轉寫)한 후 소성하여 형성하였다. 반사막(1412)은 발열체로부터 복사된 적외선의 약 70％를 반사하므로, 반사막(1412)의 배후(背後)에는 거의 복사되지 않는다.

2개의 적외선 전구(1401A 및 1401B)에 있어서, 반사막(1412A 및 1412B)의 길이 방향의 위치는 서로 상이한 구성으로 하여, 적외선 전구의 길이 방향의 온도 분포를 반사막(1412)이 있는 부분과 없는 부분으로써 제어한다. 또한, 반사막(1412A 및 1412B)은, 일단의 위치를 서로 중첩시키는 구성으로 한다. 제1모드에서, 적외선 전구 A 또는 B에 전력을 인가하고, 제2모드에서, 적외선 전구 A 및 B 모두에 전력을 인가한다. 제2모드에서, 적외선 전구 A 및 B의 단위 면적당 실효적인 발열량의 합계가 길이 방향으로 대략 균일하게 된다.

또한, 실시형태 7의 적외선 전구는, 반사막(1412)이 있는 부분과 없는 부분에 따라서 발열체의 복사 강도를 변경하였다. 이 대신에, 반사막(1412)의 폭의 너비(넓고 좁음)에 따라서 변경해도 좋다.

(실시형태 8)

도 15를 이용하여, 실시형태 8의 적외선 전구를 설명한다. 도 15는 실시형태 8의 적외선 전구의 구성을 나타내는 도면이다. 실시형태 7의 적외선 전구(1401A 및 1401B)는 반사막을 구비하고 있다. 실시형태 8의 적외선 전구(1501A 및 1501B)는 반사판(1512A 및 1512B)을 이용하여, 소정의 방향(피가열물을 배치한 방향)에 대한 발열체의 복사 강도를 변화시킨다. 그 이외의 점에 있어서, 실시형태 8은 실시형태 7과 동일하고, 동일한 효과를 갖는다.

실시형태 8의 가열 장치는, 2개의 적외선 전구(1501A 및 1501B)를 구비하고 있다. 적외선 전구(1501A 및 1501B)는 각각 개구부를 구비하고 있지 않은 평판상의 탄소계 발열체(도시되어 있지 않음)를 유리관(1511A 및 1511B)에 밀봉한 것이다. 반사판(1512A 및 1512B)은, 유리관(1511)에 밀착하여, 또는 소정의 거리를 두고 설치된다. 반사판(1512A 및 1512B)은, 알루미늄, SUS 등의 반사율이 높은 재료로 형성된다.

2개의 적외선 전구(1501A 및 1501B)에 있어서, 반사판(1512A 및 1512B)의 길이 방향의 위치는 서로 상이한 구성으로 하고, 적외선 전구의 길이 방향의 온도 분포를 반사판(1512A 및 1512B)이 있는 부분과 없는 부분으로써 제어한다. 또한, 반 사판(1512A 및 1512B)은, 일단의 위치를 서로 중첩되는 구성으로 함으로써, 적외선 전구 A 및 B 모두에 전력을 인가한 경우에, 단위 면적당 실효적인 발열량이 길이 방향으로 대략 균일하게 된다.

또한, 실시형태 8에서, 반사판(1512)이 있는 부분과 없는 부분으로써 발열체의 복사 강도를 변경하였다. 이것 대신에, 반사판(1512)의 폭의 너비(넓고 좁음)에 따라서 변경해도 좋다.

(실시형태 9)

도 16을 이용하여, 실시형태 9의 적외선 전구를 설명한다. 도 16(a)는, 실시형태 9의 적외선 전구의 구성을 나타내는 정면도이고, 도 16(b)는 그 평면도이다. 실시형태 9의 적외선 전구(1601)는 1개의 유리관(1611)에 2개의 발열체(1612A 및 1612B)를 밀봉하고, 반사막(1613)을 유리관(1611)의 외벽에 형성한 것이다.

발열체(1612A 및 1612B)는, 탄소계 물질을 함유하는 소결체로 형성된 평판상의 탄소계 발열체로서, 개구부를 구비하고 있지 않다. 반사막(1613)은 방사율이 높은 물질을 사용하고, 실시형태 9에서는, 유리관의 외벽에 금박을 전사한 후 소성하여 형성하였다. 반사막(1613)은, 길이 방향으로 형상을 상이하게 하여, 발열체(1612A 및 1612B)의 복사 강도를 변경한다.

그 이외의 점에 있어서, 실시형태 9는 실시형태 1과 동일하고, 적외선 전구의 길이 방향의 온도 분포를 원하는 것으로 하는 효과는 동일하다.

또한, 반사막(1613) 대신에, 반사율이 높은 반사판을 유리관(1611)에 밀착하여, 또는 소정의 거리를 두고 설치해도 좋다.

또한, 실시형태 1∼9의 적외선 전구는, 2개의 발열체를 사용했지만, 이것에 한정되지 않는다. 복수의 발열체를 사용함으로써, 복수 종류의 온도 분포의 실현이 가능하다.

상기 실시형태 1∼9에 있어서, 가열 장치는 실시형태 1에 나타낸 회로를 구비하고 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.

상기 실시형태 1∼9에 있어서, 가열 장치는 복사기에 포함되어 있었지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 가열 장치는, 복사기, 팩시밀리, 프린터, 인쇄기, 정착 장치, 열경화성 접착제를 이용한 접착 장치, 매표기, 자동 개찰기, 종이 용기 제조 장치 또는 필름의 열 융착기 등의 전자 장치에 적용할 수 있다. 이러한 전자 장치에, 예로서 실시형태 1과 동일한 구성으로써 본 발명의 가열 장치를 설치할 수 있다.

본 발명에 의하면, 가열 폭이 상이한 복수의 모드를 갖는 소형의 가열 장치 및 그것에 적합한 적외선 전구를 실현할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 가열 장치를 구비함으로써, 신뢰성이 높은 전자 장치를 실현할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 가열 효율이 높고, 가열해야 할 부분을 국소적으로 가열할 수 있고, 가열을 개시한 후 극히 단시간에 정격 온도에 도달하고, 점등시의 큰 돌입 전류 및 플리커가 적고, 수명이 길고, 가열 폭이 상이한 복수의 모드에 대응 가능한 가열 장치, 및 그것에 적합한 적외선 전구를 실현할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

발명을 어느 정도 상세하게 바람직한 형태에 대하여 설명했지만, 이 바람직한 형태의 현재의 개시 내용은 구성의 세부에 있어서 변경될 수도 있으며, 각 요소의 조합이나 순서의 변화는 청구된 발명의 범위 및 개념을 벗어남이 없이 실현할 수 있는 것이다.

본 발명의 적외선 전구는 가열 장치에 이용할 수 있다. 본 발명의 가열 장치는, 예로서 전자 장치에 이용할 수 있다. 본 발명의 전자 장치는 우수한 가열 기능을 구비하여 유용하다.

Claims

일정폭으로 길이 방향으로 연장되는 형상을 구비하고, 그 길이 방향의 일부에만, 실질적으로 길이 방향으로 연장되는 개구부를 갖는 1개 또는 복수 개의 발열체를, 유리관에 밀봉한 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 전구.
제1항에 있어서, 상기 개구부가 디스크 연마에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 적외선 전구.
병렬로 배열된 복수 개의 길이 방향으로 연장되는 발열체와, 상기 발열체를 밀봉한 유리관과, 각각의 상기 발열체에 별개로 통전 가능한 복수의 접속 단자를 구비하고,

최소한 2개의 상기 발열체에 있어서, 그 길이 방향의 일부에서의 단면적이, 다른 부분에서의 단면적보다 작고, 또한 이들 발열체는 단면적이 작은 부분의 위치가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 적외선 전구.
제3항에 있어서, 최소한 2개의 상기 발열체에서, 그 길이 방향의 일부에서의 단면적이, 다른 부분에서의 단면적보다 실질적으로 작고, 이들 발열체는 단면적이 작은 부분의 위치가 서로 상이하고 또한 단면적이 작은 부분의 길이 방향의 단부(端部)의 위치가 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 적외선 전구.
복수 개의 판상(板狀)의 길이 방향으로 연장되는 발열체를 그 배향을 상이하게 하여 종속(縱續) 접속한 병렬로 배열된 복수 개의 종속 접속체와, 상기 종속 접속체를 밀봉한 유리관과, 각각의 상기 종속 접속체에 별개로 통전 가능한 복수의 접속 단자를 구비하고,

최소한 2개의 상기 종속 접속체에 있어서, 소정의 방향에서 볼 때, 그 길이 방향의 위치에 따른 발열체의 배향의 차이에 따라서 복사 폭이 상이하고, 또한 이들 종속 접속체는, 복사 폭이 넓은 부분의 위치가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 적외선 전구.
제5항에 있어서, 최소한 2개의 상기 종속 접속체에서, 소정의 방향에서 볼 때, 그 길이 방향의 위치에 따른 발열체의 배향의 차이에 따라서 복사 폭이 실질적으로 상이하고, 이들 종속 접속체는, 복사 폭이 실질적으로 넓은 부분의 위치가 서로 상이하고 또한 복사 폭이 실질적으로 넓은 부분의 길이 방향의 단부의 위치가 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 적외선 전구.
제1항, 제3항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열체 또는 상기 종속 접속체의 양 단부의 단면적이, 다른 부분에서의 단면적보다 실질적으로 작고, 또는 소정의 방향에서 볼 때 그 양 단부의 복사 폭이, 다른 부분에서의 복사 폭보다 실질적으로 넓은 것을 특징으로 하는 적외선 전구.
제3항 또는 제5항에 있어서, 최소한 1개의 상기 발열체 또는 상기 종속 접속체는, 단위 면적당 발열량이 길이 방향으로 대략 일정한 것을 특징으로 하는 적외선 전구.
제1항에 기재된 적외선 전구를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
제3항에 기재된 적외선 전구를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
제5항에 기재된 적외선 전구를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
병렬로 배열된 복수 개의, 제1항에 기재된 적외선 전구를 포함하고,

최소한 2개의 상기 적외선 전구는, 상기 발열체의 개구부의 위치가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 가열 장치.
1개 또는 복수 개의 길이 방향으로 연장되는 발열체를 유리관에 밀봉한 복수 개의 적외선 전구를 병렬로 배열하고,

최소한 2개의 상기 적외선 전구의 발열체에 있어서, 그 발열체의 길이 방향의 일부에서의 단면적이, 다른 부분에서의 단면적보다 실질적으로 작고, 이들 적외선 전구의 발열체는, 단면적이 작은 부분의 위치가 서로 상이하고, 또한 단면적이 작은 부분의 길이 방향의 일단의 위치가 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
1개 또는 복수 개의 길이 방향으로 연장되는 발열체를 유리관에 밀봉한 복수 개의 적외선 전구를 병렬로 배열하고,

최소한 2개의 상기 적외선 전구의 발열체에 있어서, 소정의 방향에서 볼 때, 그 발열체의 길이 방향의 일부에서의 상기 발열체의 복사 폭이, 다른 부분에서의 복사 폭보다 실질적으로 넓고, 이들 적외선 전구의 발열체는, 복사 폭이 실질적으로 넓은 부분의 위치가 서로 상이하고, 또한 복사 폭이 실질적으로 넓은 부분의 길이 방향의 일단의 위치가 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
길이 방향으로 연장되는 1개 또는 복수 개의 발열체를 유리관에 밀봉하고, 상기 유리관의 외주에 설치된 길이 방향으로 실질적으로 연장되는 반사막을 각각 갖는 병렬로 배열된 복수 개의 적외선 전구를 포함하고,

최소한 2개의 상기 적외선 전구에 있어서, 상기 반사막의 길이 방향의 위치, 또는 그 폭이 가장 넓은 부분의 위치가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 가열 장치.
길이 방향으로 연장되는 1개 또는 복수 개의 발열체를 유리관에 밀봉한 병렬로 배열된 복수 개의 적외선 전구와, 상기 유리관에 밀착하여 또는 소정의 거리를 두고 설치되고, 각각의 상기 적외선 전구의 방사광을 반사하는 복수의 반사 영역을 가지며, 길이 방향으로 연장되는 1개 또는 복수의 반사판을 구비하고,

최소한 2개의 상기 반사 영역에서, 상기 반사 영역의 길이 방향의 위치, 또는 그 폭이 가장 넓은 부분의 위치가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 가열 장치.
제15항 또는 제16항에 있어서, 최소한 2개의 상기 적외선 전구에서, 상기 반사막 또는 상기 반사 영역의 길이 방향의 위치 또는 그것들의 폭이 가장 넓은 부분의 위치가 서로 상이하고, 또한 상기 반사막 또는 상기 반사 영역의 길이 방향의 일단의 위치 또는 그것들의 폭이 가장 넓은 부분의 일단의 위치가 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 그 단위 면적당 실효적인 발열량이 길이 방향으로 대략 일정한 최소한 1개의 적외선 전구를 구비한 것을 특징으로 하는 가열 장치.
제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 그 단위 면적당 실효적인 발열량이 길이 방향의 위치에 따라서 상이한 제1발열체와, 제2발열체를 구비하고,

제1모드에서 상기 제1발열체만이 발열하고, 제2모드에서 상기 제1발열체 및 상기 제2발열체가 함께 발열하여,

상기 제2모드에서, 그 단위 면적당 실효적인 발열량이 길이 방향으로 대략 균일하게 되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
제19항에 있어서, 상기 제2모드에서의 상기 제1발열체에의 인가 전력이, 상기 제1모드에서의 상기 제1발열체에의 인가 전력보다 작은 것을 특징으로 하는 가열 장치.
제20항에 있어서, 상기 제1모드와 상기 제2모드에서, 교류 입력 전압을 기준으로 하는 위상 제어에 의해서, 상기 제1발열체에의 인가 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
제20항에 있어서, 소정의 장소의 온도를 검출하는 온도 센서를 구비하고, 상기 온도에 따라서, 교류 입력 전압을 기준으로 하는 위상 제어에 의해서, 상기 제1발열체 및 제2발열체에의 인가 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열체가 탄소계 물질을 함유하는 소결체로 형성된 탄소계 발열체인 것을 특징으로 하는 가열 장치.
상기 발열체 또는 상기 종속 접속체의 길이 방향에 있어서의, 피가열물의 길이 또는 위치에 따라서, 상이한 조합으로써 상기 발열체 또는 상기 종속 접속체를 발열시키는 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 가열 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제24항에 있어서, 상기 전자 장치는, 복사기, 팩시밀리, 프린터, 인쇄기, 정착(定着) 장치, 열경화성 접착제를 이용한 접착 장치, 매표기, 자동 개찰기, 종이 용기 제조 장치 또는 필름의 열 융착기인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제24항에 있어서, 상기 가열 장치가, 컬러 도료를 정착시키는 컬러 모드와, 흑백 도료를 정착시키는 흑백 모드를 구비하고, 상기 컬러 모드에서 상기 발열체에 인가하는 전력이, 상기 흑백 모드에서 동일한 상기 발열체에 인가하는 전력보다 큰 것을 특징으로 하는 전자 장치.