JPH07230795A - 発熱用ハロゲン電球、加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、光エネルギーおよび立ち上がり特性
を向上させた発熱用ハロゲン電球、加熱装置および画像
形成装置を提供することを目的とする。 【構成】透光性管形外囲器１とこの外囲器１の長軸と直
交する断面において外囲器１の外面または内面の一部を
除いて光熱放射開口５を形成し長軸方向に延在する光干
渉膜４と上記外囲器１内にそのほぼ長軸上に沿って配設
された白熱フィラメント２と上記外囲器１内に不活性ガ
スおよびハロゲンガスとを具備する。 【効果】フィラメントから放射される光のうち、光干渉
膜によってフィラメントに帰還され、フィラメントを再
加熱して効率向上させる赤外線と、直接、光熱放射開口
から一定方向に集中的に放射させる赤外線とがある。ま
た可視光は光干渉膜を透過して発熱用ハロゲン電球外に
放射される。したがって、光エネルギー、立ち上がり時
間とも向上した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被加熱体にトナー像を定
着するのに好適な発熱用ハロゲン電球、加熱装置および
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の加熱装置は実公平２−４
５９８８号公報（以下、「従来例１」という。）、特開
昭６４−６５７８９号公報（以下、「従来例２」とい
う。）に開示されている。

【０００３】まず、従来例１に開示されている複写機の
定着ローラーの構成を第６図を参照して説明する。６１
は押圧ローラーであり、このローラー６１は、金属製中
心軸６２と、この外周に設けた合成ゴム６３により構成
されている。６４は熱ローラーであり、その内部が中空
の金属製ローラー軸６５と、この外周に設けられた合成
ゴム６６とにより構成され、これら押圧ローラー６１と
熱ローラー６４とにより、定着ローラーが構成される。

【０００４】そして、これら押圧ローラー６１および熱
ローラー６４は、互いに押圧しながら回転するようその
中心軸６２およびローラー軸６５が一対の軸受板６７，
６７に回転自在に取り付けられている。ヒーターランプ
６８は、熱ローラー６４のローラー軸６５内にその軸に
沿って伸びるよう配置されている。

【０００５】上記定着ローラーによって、ヒーターラン
プ６８のフィラメントに電流を流して、熱ローラー６４
の長さ方向のほぼ全体を加熱し、この加熱された熱ロー
ラー６４と、押圧ローラー６１との接触領域６９にトナ
ー像が形成された紙を通過させてこれにトナー像を定着
する。

【０００６】つぎに、従来例２に開示されている発熱用
ハロゲン電球であるヒーターランプを第７図を参照して
説明する。このヒーターランプは、特に、電気コンロ、
電気オーブン等の電熱器具に使用されるものである。そ
の構造は、透明な石英ガラス製封体７１の内部にフィラ
メント７２が配置され、そして、封体７１の外表面のほ
ぼ半周面にセラミック製反射膜７３が設けられて構成さ
れている。この反射膜７３は、フィラメント７２からの
放射光を特定方向に向かって反射させ、これにより、被
加熱物を効率的に加熱するためのものである。なお、上
記反射膜７３のセラミック材料としては、二酸化珪素お
よび酸化アルミニウムを主に使用し、好適な反射特性を
得ている。

【０００７】また、発熱用ハロゲン電球ではないが、複
写機の露光用光源として、赤外線反射膜が形成されたハ
ロゲン電球が特公平２−１７９０９号公報（以下、「従
来例３」という。）に開示されている。このハロゲン電
球を第８図を参照して説明する。すなわち、透光性バル
ブ８１の表面には、酸化チタンと酸化珪素とを交互に重
層してなる赤外線反射膜８１ａが形成され、透光性バル
ブ８１の内部には、フィラメント（発光部）８４、短絡
用接続棒（非発光部）８５およびリングアンカー８６が
配置されている。

【０００８】さらに、透光性バルブ８１の両端には、封
止部８２，８２が形成され、端子８９，８９に接続され
た外導線８８，８８を介して、モリブデン等からなる金
属箔導体８３，８３が封止されている。したがって、フ
ィラメント（発光部）８４から放射された赤外線が、赤
外線反射膜８１ａで反射されて短絡用接続棒（非発光
部）８５を加熱するから、温度上昇が促され、光束の立
ち上がり時間が短縮される。また、反射された赤外線
は、フィラメント（発光部）８４も加熱するので発光効
率が向上し、さらに透光性バルブ８１外部には、赤外線
が放出されにくくなるので、複写機内部の部品等への熱
影響を抑制することができるものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例１のヒータ
ーランプ６８ではフィラメントに電流を通電し、抵抗発
熱させているので、赤外線、可視光等を含む光エネルギ
ーが所定値に達するまでにかかる立ち上がり時間が長
く、またこのエネルギーの量も満存なレベルではない。
したがって、熱ローラー６４が所定の温度に達するまで
の時間については、このローラー６４の熱容量にもよる
が、このヒーターランプ６８の立ち上がり時間が長いこ
とや光エネルギーが不足していることから、比較的長く
なる傾向にある。

【００１０】そこで、従来例２のヒーターランプを適用
することによって、セラミック製反射膜７３で放射光を
特定方向に向かって反射させて集熱し、立ち上がり時間
を短くすることも考えられるが、セラミック製反射膜７
３では、可視光、赤外線ともに反射膜７３が形成されて
いない部分７１方向に反射され、反射膜７３の後方には
光が照射されにくくなり、熱をランプ外に伝えにくくな
る。ゆえに、熱ローラー６４の内部にこのヒーターラン
プを組み込んだ場合において、ヒーターランプが点灯し
た直後、回転している熱ローラー６４の加熱のされ方に
ついては、反射膜７３によって可視光、赤外線を集中
し、熱ローラー６４の一部を集中的に照射するので、初
めは熱ローラー６４の周方向に加熱むらが発生する。

【００１１】また、従来例３の複写機に使用される赤外
線反射膜８１ａが形成された露光用光源では、主として
可視光を使用するので、赤外線反射膜８１ａで透光性バ
ルブ８１全体を覆うことが必須であることから読取装置
としては好適ではあるが、発熱用ハロゲン電球としては
適しにくいものである。

【００１２】そこで、本発明は上記事情に鑑みなされた
ものであり、立ち上がり時間、光エネルギーを向上させ
た発熱用ハロゲン電球、加熱装置および画像形成装置を
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発熱用ハロゲ
ン電球は、透光性管形外囲器と、この外囲器の長軸と直
交する断面において外囲器の外面または内面の一部を除
いて光熱放射開口を形成し、長軸方向に延在する光干渉
膜と、上記外囲器内にそのほぼ長軸上に沿って配設され
た白熱フィラメントと、上記外囲器内に不活性ガスおよ
びハロゲンガスとを具備する。透光性とは可視光、赤外
線等の光を通過させることである。また光熱放射開口は
外囲器の外面または内面の一部に光干渉膜を形成しない
部分である。

【００１４】請求項２の発熱用ハロゲン電球は、請求項
１記載の発熱用ハロゲン電球において、前記光熱放射開
口は開口角が１８０度以内のスリット状をなしている。

【００１５】請求項３の加熱装置は、請求項１記載の発
熱用ハロゲン電球と、この発熱用ハロゲン電球の発熱に
より加熱されるように、内部にこのハロゲン電球を配置
した円筒状の加熱ローラーとを具備する。

【００１６】請求項４の加熱装置は、上記加熱ローラー
に圧接関係に配設され、このローラーとの間に被加熱体
を通過させる押圧ローラーを具備する。

【００１７】請求項５の加熱装置は、請求項４記載の加
熱装置において前記光熱放射開口は押圧ローラーに対し
正対している。

【００１８】請求項６の画像形成装置は、ドラムに静電
潜像を形成する手段と、上記静電潜像にトナーを付着
し、このトナーを被加熱体に転写して画像を形成する手
段と、上記被加熱体を、請求項１記載の発熱用ハロゲン
電球を内部に有する円筒状の加熱ローラーで加熱するこ
とにより画像を定着する手段とを具備する

【００１９】

【作用】請求項１の発熱用ハロゲン電球では、白熱フィ
ラメントに通電することによって、このフィラメントか
ら光エネルギーが放射される。この光エネルギーのうち
光干渉膜によってフィラメントに帰還され、フィラメン
トを再加熱して効率向上させる赤外線と、直接、光熱放
射開口から一定方向に集中的に放射させる赤外線とがあ
る。また、可視光は光干渉膜を透過して発熱用ハロゲン
電球外に放射される。

【００２０】請求項２の発熱用ハロゲン電球では、前記
光熱放射開口は開口角が１８０度以内のスリット状をな
し、光を一定方向に集中的に放射させる。

【００２１】請求項３の加熱装置では、発熱用ハロゲン
電球から放出された赤外線および可視光が、加熱ローラ
ーをその内面から加熱し、ローラーの温度を上昇させ
る。

【００２２】請求項４の加熱装置では、加熱ローラーに
圧接して配置された押圧ローラーが加熱ローラーととも
に、この間を通過するトナー像が形成された被加熱体を
搬送し、トナー像を定着する。

【００２３】請求項５の加熱装置では、前記光熱放射開
口は押圧ローラーに対し正対し、加熱ローラーをその内
面から集中的にむらなく加熱し、ローラーの温度を上昇
させる。

【００２４】請求項６の画像形成装置では、ドラムに静
電潜像を形成してトナーを付着し、このトナーを被加熱
体に転写して画像を形成する。そして、上記被加熱体
を、請求項１記載の発熱用ハロゲン電球を内部に有する
円筒状の加熱ローラーで加熱することにより画像を定着
する。

【００２５】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図５を参照し
て説明する。まず、発熱用ハロゲン電球である赤外線反
射膜付ハロゲン電球１０は、消費電力４００Ｗであっ
て、石英ガラス、硬質ガラス等からなる全長３００ｍ
ｍ、直径６ないし８ｍｍ程度の透光性管形外囲器１の内
部にタングステンで形成された白熱フィラメント２、臭
素等のハロゲンガスと共にアルゴン、窒素等の不活性ガ
スを封入し、その両端には封止部３，３が形成されてい
る。

【００２６】上記透光性外囲器１の表面には、この外囲
器１の長軸方向に沿って光干渉膜４を形成しない光熱放
射開口５を残して表面に形成された赤外線反射のできる
赤外線反射膜である光干渉膜４が形成されている。な
お、この光熱放射開口５は、フロスト加工により粗面に
形成されている。

【００２７】この光干渉膜４は、酸化チタンや酸化タン
タル等の高屈折率を示す金属酸化物膜層と、酸化珪素等
の低屈折率を示す金属酸化物膜層とを交互に積層してな
り、フィラメント２から放射される赤外線を反射し、可
視光を透過するように設計されている。なお、各層の膜
厚は、０．１ないし０．３μである。

【００２８】この光干渉膜４の形成方法としては、ディ
ッピング法、蒸着法、ＣＶＤ法等あるが、ここではディ
ッピング法により形成する方法を説明する。まず、テト
ライソプロピルチタネートを主成分とするチタン化合物
を酢酸エステルを主成分とする有機溶剤に溶解し、チタ
ン含有量２〜１０重量％、所定粘度に調整したチタン溶
液を用意する。そして、このチタン溶液にハロゲン電球
全体を浸漬して約３０ｃｍ／分の速度で引き上げ、乾燥
し、焼成して酸化チタンからなる高屈折率の酸化チタン
膜を形成する。

【００２９】他方、エチルシリケートを主成分とするシ
リコン化合物を酢酸エステルを主成分とする有機溶剤に
溶解し、シリコン含有量２〜１０重量％、所定粘度に調
整したシリコン溶液を用意する。そして、上記を酸化チ
タン膜形成したハロゲン電球全体をこのシリコン溶液に
浸漬し、約３０ｃｍ／分の速度で引き上げ、乾燥し、焼
成してシリカからなる低屈折率の酸化珪素膜を形成す
る。このようにして、酸化チタン膜と酸化珪素膜とを合
計７〜１２層に交互に形成し、光干渉膜４が形成され
る。この後、透光性外囲器１の軸方向に沿って粗面加工
することによって、光干渉膜４の一部を削り取り、光熱
放射開口５を形成する。この光熱放射開口５の幅につい
ては、図１（ｂ）の開口角θで表し、本実施例ではθ＝
１８０゜であり、この光熱放射開口５から放射される光
エネルギーをより多く得、かつ集中させることができ
る。なお、この光熱放射開口５は、図１（ｃ）に示すよ
うに対向する位置に２ヶ所に設けてもよい。

【００３０】また、上記フィラメント２には、その複数
箇所を支持するために、タングステンからなるリングア
ンカー６が装着されており、その両端には内部リード線
７，７を介して、封止部３，３に埋設されたモリブデン
等からなる金属箔導体８，８が接続されている。なお、
７ａ，７ａは外部リード線である。

【００３１】ここで、上記ハロゲン電球１０の光エネル
ギー特性、立ち上がり特性を実験により得たので、図２
を参照して説明する。特性比較のため、本実施例のハロ
ゲン電球（以下、「実施品」という。）、赤外線反射膜
がガラスバルブ全面を覆っているハロゲン電球（以下、
「参考品」という。）、赤外線反射膜が形成されていな
いハロゲン電球（以下、「従来品」という。）について
各々の立ち上がり時間および一方向に照射される光エネ
ルギー量を測定し、横軸に時間、縦軸に相対光エネルギ
ーをとって比較している。これによると、光エネルギー
量は従来品を１００％とした場合、実施品は１２３％、
参考品は７７％となり、実施品は従来品に対し、２３％
も向上していることがわかった。また、立ち上がり時間
については、従来品の光エネルギーが安定するまでの時
間０．７秒かかり、実施品では従来品の安定する光エネ
ルギーとなるまでは、０．３７秒かかり、実施品の立ち
上がり特性は従来品に対して、５３％向上したことがわ
かった。なお、実施品では赤外線反射膜を透過して可視
光が放射されているため、赤外線反射膜の前方だけでな
く、後方にも７７％の光エネルギーが放射されているこ
ともわかった。

【００３２】したがって、後述する加熱装置、画像形成
装置に上記ハロゲン電球１０が装着された場合におい
て、ハロゲン電球１０が点灯した直後、回転している加
熱ローラー９を加熱する際には赤外線反射膜の前方だけ
でなく、後方も加熱するので、初めから加熱ローラー９
の周方向に加熱むらが発生しにくくなる。

【００３３】つぎに、上記ハロゲン電球、加熱装置、画
像形成装置について、図３ないし図５を参照して説明す
る。図３ないし図４に示す加熱装置は、アルミニウム等
の金属からなる円筒状の加熱ローラー９と、この加熱ロ
ーラー９の内部に配置された発熱用ハロゲン電球である
ハロゲン電球１０と、この加熱ローラー９に圧接して配
置された押圧ローラー１４を有し、押圧ローラー１４は
加熱ローラー９とともに、この間を通過するトナー像が
形成された被加熱体である紙１７を搬送し、トナー像を
定着する。

【００３４】上記加熱ローラー９の両端には中空の金属
製ローラー軸１１が形成され、一対の軸受板１２，１２
に回転自在に取り付けられている。さらに加熱ローラー
９の外表面には、合成ゴム等によりなる弾性体層１３が
形成されている。さらに、この弾性体層１３の表面に
は、通過する紙が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。

【００３５】なお、図４（ａ），（ｂ）によると、ハロ
ゲン電球１０に形成された光熱放射開口５は、押圧ロー
ラー１４の方向に向けて、加熱ローラー９内部に設けら
れている。また、押圧ローラー１４の方向としては、第
４図に示されているよう搬送される紙１７の搬送方向と
反対方向よりに向けていてもよい。

【００３６】図５は画像形成装置である例えば複写機を
示す。まず、露光用読取装置１８により、原稿の濃淡を
読み取って静電潜像をドラム１９に形成する。そして、
上記静電潜像にトナーを付着する手段２０により、ドラ
ム１９に画像を形成する。この後、内部に発熱用ハロゲ
ン電球を配置した円筒状の加熱ローラー９および圧接し
て配置された押圧ローラー１４を有する画像定着手段２
１を通過させで紙１７に形成されたトナー像を定着す
る。

【００３７】図４によると、上記押圧ローラー１４は、
アルミニウム等の金属製中心軸１５と、この中心軸１５
の外周に設けた合成ゴム等によりなる弾性体層１６とに
より構成され、金属製中心軸１５は上記加熱ローラー９
と同様に一対の軸受板１２，１２に回転自在に取り付け
られている。

【００３８】つぎに、上記ハロゲン電球、加熱装置、画
像形成装置の作用・効果について説明する。発熱用ハロ
ゲン電球では、白熱フィラメントに通電することによっ
て、このフィラメントから光エネルギーが放射される。
この光のうち、光干渉膜によってフィラメントに帰還さ
れ、フィラメントを再加熱して効率向上させる赤外線
と、直接、光熱放射開口から一定方向に集中的に放射さ
せる赤外線とがある。また、可視光は光干渉膜を透過し
て発熱用ハロゲン電球外に放射される。したがって、光
熱放射開口から放射される光エネルギー、立ち上がり時
間とも向上した。なお、外線反射膜を透過して可視光が
放射されているため、赤外線反射膜の前方だけでなく、
後方にも光エネルギーが放射されていることがわかっ
た。

【００３９】また加熱装置では、光エネルギーおよび立
ち上がり時間を向上させたハロゲン電球１０から放出さ
れた赤外線および可視光が、加熱ローラー９をその内面
から所定範囲を集中的に加熱し、所定の温度になるまで
の立ち上がり時間を短縮できる。ハロゲン電球１０が点
灯した直後、回転している加熱ローラー９を加熱する際
には、赤外線反射膜の前方だけでなく、後方も加熱する
ので、初めから加熱ローラー９の周方向に加熱むらが発
生しにくくなる。

【００４０】また画像形成装置では、加熱ローラー９の
立ち上がり時間が早くなるので、複写機等の組込機器に
電源を投入してから、最初にトナー像が定着された紙を
得るまでの時間がハロゲン電球１０の立ち上がり時間が
短縮された分早くなった。また、ハロゲン電球１０の光
熱放射開口５から放出された赤外線が、押圧ローラー１
４の方向から先に加熱ローラー９を加熱し、ローラー９
の温度を上昇させるので、トナー像が定着された紙を早
く加熱ローラー９に搬送することができ、この結果、定
着された紙を得るまでの時間が早くなった。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の発熱用ハロゲン電球では、白
熱フィラメントに通電することによって、このフィラメ
ントから光エネルギーが放射される。この光のうち、光
干渉膜によってフィラメントに帰還され、フィラメント
を再加熱して効率向上させる赤外線と、直接光熱放射開
口から一定方向に集中的に放射させる赤外線とがあり、
放射方向の光エネルギー、立ち上がり時間が向上する。
また、可視光は光干渉膜を透過して発熱用ハロゲン電球
外に放射されので、電球外の温度分布が周方向に均等化
されやすくなる。

【００４２】請求項２の発熱用ハロゲン電球では、前記
光熱放射開口は開口角が１８０度以内のスリット状をな
し、光を一定方向に集中的に放射させることができる。

【００４３】請求項３の加熱装置では、発熱用ハロゲン
電球から放出された赤外線および可視光が、加熱ローラ
ーをその内面から加熱し、ローラーの温度を上昇させる
ことができる。

【００４４】請求項４の加熱装置では、加熱ローラーに
圧接して配置された押圧ローラーが加熱ローラーととも
に、この間を通過するトナー像が形成された被加熱体を
搬送し、トナー像を定着することができる。

【００４５】請求項５の加熱装置では、前記光熱放射開
口は押圧ローラーに対し正対し、加熱ローラーをその内
面から集中的にむらなく加熱し、ローラーの温度を上昇
させることができる。

【００４６】請求項６の画像形成装置では、ドラムに静
電潜像を形成してトナーを付着し、このトナーを被加熱
体に転写して画像を形成する。そして、上記被加熱体
を、請求項１記載の発熱用ハロゲン電球を内部に有する
円筒状の加熱ローラーで加熱することにより画像を定着
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である赤外線反射膜付ハロゲ
ン電球を示し、（ａ）はこのハロゲン電球の縦断面図、
（ｂ）は（ａ）のＡＡ断面図、（ｃ）は（ｂ）の変形例
を示す断面図。

【図２】本発明の一実施例の加熱装置を示す一部断面
図。

【図３】図２の加熱装置のＢＢ断面図。

【図４】（ａ）は本発明の一実施例の加熱装置の断面
図、（ｂ）はその変形例を示す断面図。

【図５】本発明の赤外線反射膜付ハロゲン電球の立ち上
がり特性を示す図。

【図６】従来例１の定着ローラーを示す一部断面図。

【図７】従来例２のヒーターランプを示し、（ａ）はこ
のランプの縦断面図、（ｂ）は（ａ）の横断面図。

【図８】従来例３の複写機に使用される露光用光源の正
面図。

【符号の説明】

１…透光性管形外囲器、２…白熱フィラメント、４…光
干渉膜、５…光熱放射開口、９…加熱ローラー、１０…
赤外線反射膜付ハロゲン電球（発熱用ハロゲン電球）、
１４…押圧ローラー。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性管形外囲器と；この外囲器の長軸と
   直交する断面において外囲器の外面または内面の一部を
   除いて光熱放射開口を形成し、長軸方向に延在する光干
   渉膜と；上記外囲器内にそのほぼ長軸上に沿って配設さ
   れた白熱フィラメントと；上記外囲器内に不活性ガスお
   よびハロゲンガスと；を具備することを特徴とする発熱
   用ハロゲン電球。
2. 【請求項２】前記光熱放射開口は開口角が１８０度以内
   のスリット状をなしていること；ことを特徴とする請求
   項１記載の発熱用ハロゲン電球。
3. 【請求項３】請求項１記載の発熱用ハロゲン電球と；こ
   の発熱用ハロゲン電球の発熱により加熱されるように、
   内部にこのハロゲン電球を配置した円筒状の加熱ローラ
   ーと；を具備することを特徴とする加熱装置。
4. 【請求項４】前記加熱ローラーに圧接関係に配設され、
   このローラーとの間に被加熱体を通過させる押圧ローラ
   ー；を具備することを特徴とする請求項３記載の加熱装
   置。
5. 【請求項５】前記光熱放射開口は押圧ローラーに対し、
   正対していること；を特徴とする請求項４記載の加熱装
   置。
6. 【請求項６】ドラムに静電潜像を形成する手段と；上記
   静電潜像にトナーを付着し、このトナーを被加熱体に転
   写して画像を形成する手段と；上記被加熱体を、請求項
   １記載の発熱用ハロゲン電球を内部に有する円筒状の加
   熱ローラーで加熱することにより画像を定着する手段
   と；を具備することを特徴とする画像形成装置。