JP2002110334A - 誘導発熱ローラ装置 - Google Patents

誘導発熱ローラ装置

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JP2002110334A
JP2002110334A JP2000298168A JP2000298168A JP2002110334A JP 2002110334 A JP2002110334 A JP 2002110334A JP 2000298168 A JP2000298168 A JP 2000298168A JP 2000298168 A JP2000298168 A JP 2000298168A JP 2002110334 A JP2002110334 A JP 2002110334A
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JP
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roller
temperature
induction coil
peripheral wall
induction
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JP2000298168A
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Kozo Okamoto
幸三 岡本
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Tokuden Co Ltd Kyoto
Original Assignee
Tokuden Co Ltd Kyoto
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローラの周壁に設けたジャケット室に封入さ
れている熱媒体が、低温度において、その潜熱移動によ
り十分な均熱作用をもたらすことができない条件下にお
いても、ローラの外周面の温度分布の均一化を図ること
を目的とする。 【解決手段】 ローラの周壁の内部にジャケット室を設
け、その内部に気液二相の熱媒体を減圧密封する。ロー
ラの内部にその軸心方向に沿って3分割されてあって、
それぞれ別個に励磁電圧が印加される誘導コイルを備え
た誘導発熱機構を配置する。ローラの周壁の内部におけ
る、各誘導コイルと向かいあう個所の温度を検出する温
度センサを設置する。この温度センサによる温度検出値
によって、各誘導コイルに向かいあっているローラの周
壁の温度が同じとなるように、誘導コイルの励磁電圧を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は誘導発熱ローラ装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】誘導発熱ローラ装置において、内部を中
空としたローラの内部に誘導発熱機構を配置し、これを
交流電源によって励磁してローラを誘導発熱させるよう
にした構成は、すでによく知られている。
【0003】このような構成によると、誘導発熱機構を
構成している誘導コイルの、軸心方向に沿う中央部に向
かいあうローラの周壁部分に、誘導電流が集中する傾向
があり、そのためローラの周壁における発熱量は、誘導
コイルの中央部に向かいあう部分において最も高く、誘
導コイルの両端部に向かいあう部分ににおいて最も低く
なる。
【0004】このような発熱分布に基づく温度分布を均
一化するために、ローラの周壁の内部に多数の中空状の
孔を設けてジャケット室とし、その内部に気液二相の熱
媒体を減圧密封する構成が採用されている。これによる
と密封されている熱媒体の潜熱移動による均熱作用によ
り、ローラの外周壁の温度分布は均一となり都合がよ
い。
【0005】ところでこの種のローラ装置では、ローラ
の表面温度が100℃から400℃程度の高温度までと
いった広い範囲にあって使用されることがある。しかし
この程度の高温度において、熱媒体の飽和蒸気圧がそれ
ほど高くならず、かつ低温度で十分な潜熱移動によって
均熱効果をもたらすことができるような熱媒体は、見当
らない。
【0006】すなわち、高温度で飽和蒸気圧が極めて高
い熱媒体を選択した場合には、ローラの周壁の内部に設
けられたジャケット室の耐圧強度を高くする必要があ
り、ローラの製作が面倒となる。ローラの製作の困難性
を避けるために、高温度で飽和蒸気圧が十分に低い熱媒
体を選択した場合には、そのような熱媒体では低温度に
おいて飽和蒸気圧が低くなってしまい、十分な潜熱移動
による均熱作用が得られなくなり、ローラ表面における
温度分布の均一化が期待できなくなる。
【0007】また仮に均一な温度分布が得られたとして
も、ローラにフィルム、紙などのウエブによる熱的負荷
が作用した場合は、その作用部分の熱が吸収されて温度
が低下するので、ローラの中央部分において凹状となる
温度分布が形成されることになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ローラの周
壁に設けたジャケット室に封入されている熱媒体が、低
温度において、その潜熱移動により十分な均熱作用をも
たらすことができない条件下においても、ローラの外周
面の温度分布の均一化を図ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ローラの周壁
の内部にジャケット室を設け、その内部に気液二相の熱
媒体を減圧密封するとともに、ローラの内部にその軸心
方向に沿って3分割され、それぞれ別個に励磁電圧が印
加される誘導コイルを備えた誘導発熱機構を配置し、ロ
ーラの周壁の内部における、各誘導コイルと向かいあう
個所の温度を検出する温度センサを設置し、この温度セ
ンサによる温度検出値によって、各誘導コイルに向かい
あっているローラの周壁の温度が同じとなるように、誘
導コイルの励磁電圧を制御する手段を具備したことを特
徴とする。
【0010】3分割された誘導コイルの励磁電圧を個々
に調整自在としてあり、また各誘導コイルに向かいあう
ローラの周壁の温度を温度センサにより検出し、その検
出値に基づいて、各誘導コイルの励磁電圧を調整するの
で、各誘導コイルに向かいあっているローラの表面温度
を、容易に同一とすることができる。すなわち表面の温
度分布の均一化が極めて容易に実現できる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施態様を図1によって
説明する。1はローラで、その両端にジャーナル2が連
結されており、このジャーナル2は軸受3を介して機台
4に回転自在に支持され、外部からの駆動力によって回
転されるようになっている。5は鉄心6と、これに巻装
された3個の誘導コイル7A〜7Cからなる誘導発熱機
構である。なお中央に誘導コイル7Aを、またその両側
に誘導コイル7B、7Cが配置される。誘導コイル7A
〜7Cが交流電源によって励磁されることにより、ロー
ラ1は誘導発熱する。
【0012】誘導発熱機構5はその両側において、中空
状の支持ロッド8によりローラ1の内部に支持されてい
る。支持ロッド8はその回転が拘束されており、またジ
ャーナル2内に挿通されることにより、ローラ1の回転
中心に沿って配置される。そして軸受9を介してジャー
ナル2に支持されるとともに、ジャーナル2、したがっ
てローラ1は支持ロッド8に対して回転自在とされる。
【0013】10は各誘導コイル7A〜7Cを外部の交
流電源に接続するために、各誘導コイルから引き出され
たリード線である。リード線10は支持ロッド8の内部
を通って、その支持ロッド8の外端から外部に引き出さ
れる。引き出された端部は直接または外部端子を介して
交流電源に接続される。11はジャケット室で、ローラ
1の周壁に、その円周方向に沿って多数形成されてあ
り、その内部に気液二相の熱媒体が減圧密封されてい
る。各ジャケット室11は図に示すようにローラ1の軸
心方向に沿って延びるように形成されている。
【0014】12A,12Bは温度センサで、たとえば
熱電対などにより構成されている。温度センサ12A
は、中央に配置されている誘導コイル7Aに向かいあっ
ているローラ1の表面温度を、また温度センサ12B
は、誘導コイル7Aを挾んでいる誘導コイル7Bのうち
の何れか一方の誘導コイル7Bに向かいあっているロー
ラ1の表面温度を、それぞれ検出する位置にセットされ
ている。
【0015】ここでは誘導コイル7Bと誘導コイル7C
とがローラ1を同じ値に誘導発熱するように設定されて
ある場合について、温度センサ12Bを、誘導コイル7
Bに向かいあっているローラ1の表面温度を検出する位
置にセットした例を示している。なお実際にはローラ1
の周壁において、その内面とジャケット室11との間に
細孔を穿ち、ここに各温度センサを挿入することによっ
て、各温度センサがセットされている。13A、13B
は各温度センサ12A、12Bのリード線である。
【0016】各温度センサが検出した温度はローラ1の
外部に取り出される。この取りだしには任意の手段が利
用できるが、図の例では回転トランスを利用した例を示
している。ジャーナル2の一方の端部には支持枠17が
一体に取り付けられてあり、この支持枠17に、回転ト
ランス18の回転側コイル19〜21が支持されてい
る。
【0017】また支持ロッド8に支持枠22が取り付け
られてあり、この支持枠22に回転トランス18の固定
側コイル23〜25が、各回転側コイル19〜21に向
かいあうように取り付けられている。さらに温度センサ
12Aのリード線13Aは回転側コイル19に、また温
度センサ12Bのリード線13Bは回転側コイル21に
接続されてい。
【0018】固定側コイル23〜25は支持枠22に設
置されているレセプタクル28に接続されており、この
レセプタクル28にコネクトされるプラグを介して外部
に導出される。なお固定側コイル24にはレセプタクル
28を介して動作電力が供給される。供給された電力
は、回転側コイル20を介して図示していない信号変換
器に送られ、これらの動作電源に供せられる。
【0019】図2に誘導コイル7A〜7Cの印加電圧の
制御のための回路図を示す。31は交流電源、32は交
流電源31の電圧が一次巻線33に一次電圧として印加
される変圧器で、この例では二つの二次巻線34、35
を備えている。二次巻線34の電圧は電圧調整器37に
よって設定されてある電圧に調整されて、誘導コイル7
Aに印加される。二次巻線35の電圧も電圧調整器38
によって設定されてある電圧に調整され、並列接続され
ている誘導コイル7B、7Cに印加される。
【0020】温度センサ12Aによる検出値、すなわち
回転トランス18の固定側コイル23の出力値は比較器
41に送られる。比較器41はローラ1の目標温度に対
応する設定値がセットされており、この設定値と固定側
コイル23の出力値とが比較される。両値に差があると
き比較器41から出力信号がでて、電圧調整器38が駆
動され、誘導コイル7Aの励磁電圧が変更される。この
変更により誘導コイル7Aに向かいあっているローラ1
の表面の発熱量が変わり、その表面温度が目標温度とな
るように調整される。
【0021】温度センサ12Bによる検出値、すなわち
回転トランス18の固定側コイル25の出力値は比較器
42に送られる。比較器42は比較器41において設定
されているローラ1の目標温度に対応する設定値と同じ
値ががセットされており、この設定値と固定側コイル2
5の出力値とが比較される。両値に差があるとき比較器
42から出力信号がでて、電圧調整器38が駆動され、
誘導コイル7B、7Cの励磁電圧が変更される。この変
更により誘導コイル7B、7Cに向かいあっているロー
ラ1の表面の発熱量が変わり、その表面温度が目標温度
となるように調整される。
【0022】このようにして誘導コイル7A〜7Cに向
かいあっているローラ1の表面温度は、比較器41、4
2に設定されてあるローラ1の目標温度どおりに調整さ
れることになる。したがって高温度で飽和蒸気圧が十分
に低い熱媒体を選択した場合ことによって、そのような
熱媒体では低温度において飽和蒸気圧が低くなってしま
って、十分な潜熱移動による均熱作用が得られなくなっ
たとしても、ローラ1の表面温度分布を均一とすること
ができるようになる。
【0023】なお図2の例では誘導コイル7B、7Cを
並列に接続した構成としているが、これに代えて互いに
直列に接続するようにしてもよい。さらに誘導コイル7
B、7Cには別の電源電圧を印加して励磁するようにし
てもよい。その場合の制御回路を示したのが図3であ
る。ここでは変圧器32にさらに二次巻線36、電圧調
整器39を付加し、誘導コイル7Cは電圧調整器39に
よって調整される電圧によって励磁される。電圧調整器
39は比較器42からの出力信号によって電圧調整器3
8と同様に駆動される。
【0024】なお以上の各実施態様では、誘導コイル7
B、7Cによるローラ1の発熱温度が同じものとして説
明したが、これが異なる場合は、誘導コイル7B、7C
によるローラ1の発熱温度をそれぞれ別個に検出する温
度センサを付加し、さらにその温度センサに対応して、
回転トランスに回転側コイル、固定側コイルを設けると
ともに、比較器を用意して、その出力信号に応じて電圧
調整器38(または電圧調整器39)を駆動するように
すればよい。
【0025】またローラの両端部の放熱が非常に大きい
場合などは、中央部と両端部との温度センサ設置位置に
おいて温度が同一になったとしても、なおローラ1の両
端部が低下してしまうことがある。このような場合は両
端部の温度を僅かに高く設定することで、それを解消で
きる場合がある。具体的には両温度センサ12A、12
Bの出力信号に僅かなバイアス値を付与することによ
り、容易に解消させることができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ーラの周壁に設けたジャケット室に封入されている熱媒
体が、低温度において、その潜熱移動により十分な均熱
作用をもたらすことができない条件下においても、ロー
ラ内部の誘導コイルを3分割して、その各誘導コイルの
励磁電圧を調整自在とし、これによる誘導発熱量を個々
に調整するようにしたので、ローラの外周面の温度分布
の均一化が容易に図れるようになる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施態様を示す断面図である。
【図2】本発明による誘導コイルの制御回路図である。
【図3】本発明による誘導コイルの他の制御回路図であ
る。
【符号の説明】
1 ローラ 5 誘導発熱機構 7A 誘導コイル 7B 誘導コイル 7C 誘導コイル 12A 温度センサ 12B 温度センサ 37 電圧調整器 38 電圧調整器 39 電圧調整器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03G 15/20 103 G03G 15/20 103 109 109 Fターム(参考) 2H033 AA03 BA32 BB13 BB24 BE06 CA07 CA30 3K059 AA08 AC33 AD05 CD52 CD65 CD72 5H323 AA36 BB20 CA08 CB06 CB22 CB32 CB42 DA02 FF01 KK05 MM06

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ローラの周壁の内部にジャケット室を設
    け、前記ジャケット室の内部に気液二相の熱媒体を減圧
    密封するとともに、前記ローラの内部にその軸心方向に
    沿って3分割され、それぞれ別個に励磁電圧が印加され
    る誘導コイルを備えた誘導発熱機構を配置し、また前記
    ローラの周壁の内部における、前記各誘導コイルと向か
    いあう個所の温度を検出する温度センサを設置し、前記
    温度センサによる温度検出値によって、前記各誘導コイ
    ルに向かいあっている前記ローラの周壁の温度が同じと
    なるように、前記誘導コイルの励磁電圧を制御する手段
    を具備してなる誘導発熱ローラ装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004068905A1 (ja) * 2003-01-31 2004-08-12 Harison Toshiba Lighting Corp. 誘導加熱ローラ装置および画像形成装置
EP1612621A1 (en) * 2004-06-29 2006-01-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Fuser apparatus with a resistance energised via a transformer
JP2012048871A (ja) * 2010-08-25 2012-03-08 Tokuden Co Ltd 誘導発熱ローラ装置

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