JP2008270030A - 管型白熱ヒータ、加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管型白熱ヒータの実機組み込み時の給電用金属端子や外部リードへの負荷を低減させる。
【解決手段】石英ガラスのバルブ１２内に挿入したタングステン製の発光部１３の両端を溶接した一対の金属箔１７１，１７２の他端にアウターリード１９１，１９２の一端を溶接する。金属箔１７１，１７２部分のバルブ１２を、減圧封止方法を用いて封止部１６１，１６２を形成しハロゲンランプ１１を構成する。ハロゲンランプ１１は、アウターリード１９１，１９２を電力が供給される金属端子板２０１，２０１に溶接し、金属端子板２０１，２０１をネジ２２１，２２２で支持部２１１，２１２にねじ込むことにより取り付けられる。このとき、金属端子板２０１，２０２には保持部２５が一体形成され、封止部１６１，１６２を弾性的に保持する。アウターリード１９１，１９２と金属端子板２０１，２０１は、封止部１６１，１６２の開放端２６に当接状態で溶接される。
【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管型白熱ヒータおよびこれを用いた加熱装置に関する。

従来のバルブ内部にヒータフィラメントが収納されたハロゲンランプは、ヒータフィラメントに金属箔を、金属箔には外部リードを接続し、一体化したパーツを放射透過性バルブ内に組み込み、バルブ外面を加熱バーナーで加熱溶融し左右のモールド型で加圧封着している。このとき給電部は、複写機、暖房機など赤外線ヒータが搭載される加熱機器の保持部形態に合わせ、外部リードに金属端子を溶接することにより、電気的に接続し使用されている。（例えば、特許文献１）
特開２００４−２７９４９６公報

上記した特許文献１の技術は、モールド型で加圧封着し封止部を形成しており、封止部の強度が弱く、封止部に金属端子が接触すると、ネジ固定など実機組み込みの際、封止部に負荷がかかり、破損するなどの問題がある。このため金属端子と封止部の間には外部リードを介し、一定以上の距離を保つ必要があることから、金属端子の接続部やアウターリードが組み込み時の負荷で曲がりやすい、という問題があった。

この発明の目的は、実機に組み込ませるときの金属端子やアウターリードへの負荷を低減させることのできる管型白熱ヒータおよびこれ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、この発明の管型白熱ヒータは、耐熱性ガラス製の円筒状バルブ内に収納したコイル状のフィラメントと、前記フィラメントの両端に電気的に接続した一対の金属箔と、前記金属箔のそれぞれの他端に接続した電力供給用に外部に導出したアウターリードと、前記金属箔部分の前記バルブを、減圧封止方法を用いて封止した減圧封止部と、少なくとも前記封止部の一部に当接させた状態で前記アウターリードが溶接され、電力が給電される金属端子板と、を具備したことを特徴とする。

この発明によれば、減圧封止法による封着で、封止部の機械的な強度を確保するとともに、封止部に給電部となる金属端子の一部を当てる構成にしたことで、実装時の金属端子板やアウターリードへの負荷を低減させることが可能となる。

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、この発明の管型白熱ヒータに関する第１の実施形態について説明するための、図１は概略的な構成図を、図２は図１要部の分解斜視図を、図３は図１の分解斜視図を、図４は図１要部の斜視図を、図５は図１の正面図を、図６は図５の側面図をそれぞれ示している。

図１において、１１は例えば外径がφ６ｍｍで厚みが１ｍｍ程度のハロゲンランプである。ハロゲンランプ１１は、管状の長尺石英ガラス製のバルブ１２内の長手方向に、タングステンを巻回して形成された複数の発光部１３と耐熱性で導電性の非発光部１４を電気的に直列接続されたフィラメントが収容してある。非発光部１４は、複数のアンカー１５を用いてそれぞれバルブ１２内の中央部に位置するように支持される。発光部１３と非発光部１４は同材料で形成しても構わない。

バルブ１２内には、それぞれ微量のハロゲン物質例えば臭素Ｂｒや塩素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０．９×１０^５Ｐａ程度の圧力で封入されている。

バルブ１２の軸方向の両端部は、減圧封止法による一対の封止部１６１，１６２を形成し、これら封止部１６１，１６２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）で形成された短冊状の金属箔１７１，１７２をそれぞれ埋設している。

ここで、減圧による封止とはシュリンクシールと呼ばれる封止方法で、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の強度を向上させることができる。また、封止部以外で一旦封止するときにバルブの開口からハロゲンや不活性ガスを封入できることから排気管の封切跡をなくすことが可能である。

金属箔１７１，１７２は、その内端部に、一対のインナーリード１８１，１８２を介して複数の発光部１４と非発光部１５が電気的に直列接続された軸方向両端にそれぞれ接続される一方、各外端部には、給電用の導入線である一対のアウターリード１９１，１９２がそれぞれ接続されている。アウターリード１９１，１９２は、封止部１６１，１６２から気密状態で外部へ延出している。アウターリード１９１，１９２に給電が行われると、複数の発光部１３から光熱が放出される。

２０１，２０２は板状の給電用の金属端子板である。この金属端子板２０１，２０２は、一端が実機のシャーシやフレーム等に固定された絶縁性の支持部２１１，２１２にそれぞれネジ２２１，２２２による固着手段により固着されるとともに、ハロゲンランプ１１のアウターリード１９１，１９２を溶接により電気的に接続している。

図２は金属端子板２０１側を示しているが、金属端子板２０２側も同様に構成されているものとし、ここでは、金属端子板２０１側とハロゲンランプ１１の取り付けについて説明する。

金属端子板２０１は、ほぼＬ字状の形状をしており、その一辺側にネジ２２２，２２３を挿入するネジ孔２３が形成される。ネジ孔２３から離れた位置の金属端子板２０１は幅狭とし、その部分を垂直に山折りして係合部２４とし、封止部１６１のほぼ半径の長さで谷折りにして、その先をＬ字状にし、Ｌ字状の部分を封止部１６１よりもやや小さい湾曲にすることで弾性を有する保持部２５を一体形成している。

保持部２５には、図３に示すようにその弾性に抗して封止部１６１を保持する。このとき、封止部１６１の開放端２６と金属端子板２０１の係合部２４に係合させた状態で、アウターリード１９１と金属端子板２０１が溶接される。

そして、金属端子板２０１のネジ孔２３にネジ２２１を通して支持部２１１にねじ込むことで、金属端子板２０１を固着する。これによりハロゲンランプ１１が取り付けられる。封止部１６１が減圧による封止であることから、機械的な強度も得られ確実な固着が実現できる。なお、図示しないが、金属端子板２０１に電源からの給電線は、金属端子板２０１に溶接により接続しても構わないが、ネジ２２１とともに友締めの格好で接続しても構わない。

また、図５、図６に示すように、ネジ２２１を時計方向に廻した場合に、ネジ２２１と金属端子板２０１との摩擦により、金属端子板２０１も図中の矢印方向に廻ろうとする。しかし、封止部１６１の開放端２６と金属端子板２０１の係合部２４が係合された状態にあることから、金属端子板２０１の廻りを阻止してネジ２２１を確実に支持部２１１に取り付けることができる。金属端子板２０１の廻りを開放端２６が阻止することから、アウターリード１９１に作用する過度な力も抑えることができる。

図７、図８は、この発明の管型白熱ヒータに関する第２の実施形態について説明するための、図７は図２に相当する分解斜視図、図８は図４に相当する要部の分解斜視図である。上記した実施形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
図７、図８は、ハロゲンランプ１１の封止部１６１側と金属端子板７１の構成について示しているが、封止部１６２側の金属端子板についても金属端子板７１と同様に構成されるものである。

この実施形態では、封止部１６１を保持する保持部２５をなくし、上記した金属端子板２０１に相当する金属端子板７１を用いたものである。この金属端子板７１は、ネジ孔２３と一辺を山折りした係合部２４から構成されるものである。

ハロゲンランプ１１の封止部１６１は、開放端２６を係合部２４に当てた状態でアウターリード１９１を金属端子板７１に溶接により電気的な接続を行っている。そして、ネジ孔２３から支持部２１１に対してネジ２２１をねじ込むことで、ハロゲンランプ１１の固着を行うことができる。

この実施形態では、封止部１６１を保持する保持部２５をなくした単純な構成の金属端子板７１としたが、封止部１６１が減圧により形成されるものであることから、封止部分の機械的な強度が高く、金属端子板７１に対し電気的、機械的な接続が良好に行うことができる。

図９〜図１１は、この発明の管型白熱ヒータに関する第３〜第５の実施形態について説明するためのものであり、図９〜図１１はそれぞれ図５に相当する正面図である。上記した各実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。

先ず、図９において、この実施形態は単に平板の矩形状金属端子板９１の一辺の側面を封止部１６１の開放端２６に当接させた状態で、アウターリード１９１を金属端子板９１に溶接して接続したものである。

図１０の実施形態は、平板の矩形状金属端子板９１の一辺に突出部９２を一体形成し、この突出部９２の側面を封止部１６１の開放端２６に当接させた状態で、アウターリード１９１を金属端子板９１に溶接して接続したものである。

図１１の実施形態は、図１０の実施形態の突出部９２の側面が、封止部１６１の外周面の一部に当接するようにしたものである。外周面の一部に当接する箇所としては、ネジ２２１を時計方向に廻したときに、金属端子板９１が封止部１６１の外周面を押す側の位置とする。

上記した第３〜第５の各実施形態では、平板状の金属端子板９１を減圧手段により形成したハロゲンランプ１１の封止部１６１の一部に当接させるだけの簡単な構成で、ネジ２１１を支持部２１１にねじ込むときの金属端子板９１の廻り止めを兼ねさせることができる。

図１２、図１３は、上記で説明した管型白熱ヒータ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１２は概略的な構成図、図１３は図１２のｘ−ｘ’断面図である。

なお、上記したこの発明の管型白熱ヒータに関する各実施形態では、金属端子板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く、他方は、口金等を介しても構わない。

図１２、図１３において、１００は加熱装置である。１０１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１０１の外周面には耐熱性の樹脂による被覆材１０２が被覆されている。加熱ローラ１０１の内部には、発熱源であるハロゲンランプ１１が図１で説明した金属端子板２０１，２０１を介して支持部２１１，２１２にそれぞれ支持されている。

１０３は、加熱ローラ１０１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１０３の外周面には、例えばシリコンゴムによる弾性体層１０４が被覆されている。この弾性体層１０４の表面には、通過する紙が定着後に加圧ローラ１０３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１０１は、支持手段１０４を用いて、加圧ローラ１０３は支持手段１０５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１０１と加圧ローラ１０３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１０１と加圧ローラ１０３を図１３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１０１のハロゲンランプ１１が通電されると、加熱ローラ１０１が発熱してヒートアップ（昇温）する。そこで、図１３の矢印Ａ，Ｂ方向に加熱ローラ１０１と加圧ローラ１０３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１０１と加圧ローラ１０３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１０３も加熱ローラ１０１と同様の加熱ローラの構成にしても構わない。

この実施形態では、ハロゲンランプ１１のアウターリード１９１，１９２を金属端子板２０１，２０２に溶接し、金属端子板２０１，２０２を支持部２１１，２１２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、金属端子板２０１，２０２のネジ止めのときに金属端子板２０１，２０２をハロゲンランプ１１の一部に当接させて廻り止めの機能を持たせ、金属端子板２０１，２０２やアウターリード１９１，１９２への負荷の軽減も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。

この発明の管型白熱ヒータに関する第１の実施形態について説明するための概略的な構成図。 図１要部の分解斜視図。 図１の分解斜視図。 図１要部の斜視図。 図４の正面図。 図５の側面図。 この発明の管型白熱ヒータに関する第２の実施形態について説明するための要部の分解斜視図。 図７を組み立てた状態の斜視図。 この発明の管型白熱ヒータに関する第３の実施形態について説明するための正面図。 この発明の管型白熱ヒータに関する第４の実施形態について説明するための正面図。 この発明の管型白熱ヒータに関する第５の実施形態について説明するための正面図。 この発明の管型白熱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１２のｘ−ｘ’断面図。

符号の説明

１１ ハロゲンランプ
１２ バルブ
１３ 発光部
１４ 非発光部
１５ アンカー
１６１，１６２ 封止部
１７１，１７２ 金属箔
１８１，１８２ インナーリード
１９１，１９２ アウターリード
２０１，２０２，９１ 金属端子板
２１１，２１２ 支持部
２２１，２２２ ネジ
２３ ネジ孔
２４ 係合部
２５ 保持部
２６ 開放端
９２ 突出部
１００ 加熱装置
１０１ 加熱ローラ
１０３ 加圧ローラ

Claims (6)

1. 耐熱性ガラス製の円筒状バルブ内に収納したコイル状のフィラメントと、
   前記フィラメントの両端に電気的に接続した一対の金属箔と、
   前記金属箔のそれぞれの他端に接続した電力供給用に外部に導出したアウターリードと、
   少なくとも前記金属箔部分の前記バルブを、減圧封止方法を用いて封止した減圧封止部と、
   前記封止部の一部に当接させた状態で前記アウターリードが溶接され、電力が給電される金属端子板と、を具備したことを特徴とする管型白熱ヒータ。
2. 前記金属端子板は、シャーシやフレーム等に固定された支持部に固着手段により固着してなることを特徴とする請求項１記載の管型白熱ヒータ。
3. 前記金属端子板には、前記封止部の一部を保持する保持部を一体的に形成したことを特徴とする請求項１または２記載の管型白熱ヒータ。
4. 前記金属端子板は、平板状の導電性の金属で形成され、側面を前記封止部の開放端あるいは外周面の一部を当接させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の管型白熱ヒータ。
5. 前記アウターリードの一方に前記金属端子板が取り付けられた場合の他方のアウターリートは、口金を取り付けたことを特徴とする請求項１〜４記載の管型白熱ヒータ。
6. 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１〜５のいずれかに記載のハロゲンランプと、
   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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