JP2010129422A - Electromagnetic induction heating device - Google Patents
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本発明は、電磁誘導加熱に用いる電磁誘導加熱装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic induction heating device used for electromagnetic induction heating.
従来、複写機などにおいて、トナーを転写し加熱定着させ画像を形成させる際の加熱手段として電磁誘導方式の加熱装置がある(特許文献1及び特許文献2)。
しかし、特許文献1及び特許文献2の電磁誘導加熱装置では、電磁誘導加熱を行う際に、高電力・高効率で加熱するには、高周波駆動での電磁誘導加熱が必要であり、高周波駆動を行うにはコイルのインダクタンスを小さくする、即ち巻き数を少なくする必要があるが、こうするとコイルと発熱体の磁気的結合が弱くなり、従って回生電流が大きくなって、スイッチング素子等の電子部品の破壊を起こす可能性があった。
However, in the electromagnetic induction heating devices of
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、高電力・高効率で加熱可能な電磁誘導加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an electromagnetic induction heating apparatus capable of heating with high power and high efficiency.
請求項1の発明の電磁誘導加熱装置では、コイルによる電磁誘導加熱により発熱体を加熱する電磁誘導加熱装置であって、前記コイルは、線材が断面扁平型のリッツ線であり、前記発熱体の外周面に沿って、90度以上210度以下の角度範囲で配置されることを特徴とする。
The electromagnetic induction heating device according to
請求項1の発明によれば、コイルの線材を断面扁平型のリッツ線としたことにより、発熱体とコイルの線材との対向面積を増加させて、コイルの巻き数を減少させて、コイルのインダクタンスを小さくすることで、コイルと発熱体の磁気的結合を強め、電磁誘導加熱装置の高周波駆動を可能にして、高電力・高効率な加熱を可能にする。 According to the first aspect of the present invention, the coil wire is made of a litz wire having a flat cross section, thereby increasing the facing area between the heating element and the coil wire, reducing the number of turns of the coil, By reducing the inductance, the magnetic coupling between the coil and the heating element is strengthened, and the electromagnetic induction heating device can be driven at a high frequency to enable high power and high efficiency heating.
以下、添付図面を参照しながら、本発明における電磁誘導加熱装置の好ましい実施例を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of an electromagnetic induction heating device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の電磁誘導加熱装置を備えた定着機の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a fixing device including an electromagnetic induction heating device according to the present invention.
本実施例の定着機1は複写機等に用いるものであり、誘導加熱部2と、定着ユニット部3と、誘導加熱部2の制御を行う加熱制御回路4とを備えた構成である。ここで、誘導加熱部2と定着ユニット部3から電磁誘導加熱装置は構成されている。
The
図2は、誘導加熱部2及び定着ユニット部3付近を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the vicinity of the
定着ユニット部3に備えた加熱ローラ5は、トナーを被発熱体である紙に定着させるための回動可能な筒状金属発熱体であり、中空な円筒状で鉄やステンレスなどの磁性金属で構成される。
The heating roller 5 provided in the
誘導加熱部2は、電磁誘導により加熱ローラ5の外周面6に沿って加熱する励磁コイルユニットであり、励磁コイル7と、励磁コイル7と発熱面たる加熱ローラ5の外周面6とをほぼ一定距離に保持する支持部たるコイル支持面8を有する支持体たるコイル支持体9と、コイル支持体9に支持されるフェライトコア(図示せず)を備えている。
The
コイル支持体9は、加熱ローラ5の外周面6に近接配設され、加熱ローラ5に合わせて加熱ローラ5の外周とほぼ等しい曲率となるように加熱ローラ5と略同心円弧状に湾曲させて形成された支持体側円弧面としてのコイル支持面8を備えている。このコイル支持面8の円弧方向の両端には、加熱ローラ5の径方向外向きに突設して形成された一対の立壁部10,11を備えている。さらに、コイル支持面8には励磁コイル7を保持するためのリブ12を突設して備えており、図2に示すように励磁コイル7は、リブ12に線材13を複数回巻回して形成された巻回束である。
The coil support 9 is disposed close to the outer peripheral surface 6 of the heating roller 5 and is formed by being curved in a substantially concentric arc shape with the heating roller 5 so as to have a curvature substantially equal to the outer periphery of the heating roller 5 according to the heating roller 5. A
前記線材13は、図4に示すような直径D1が約2mmの断面円型のリッツ線を、プレス加工等により、その径方向に沿った断面部分の長手方向であるX方向の幅D2を約4mm、前記X方向と直交する短手方向であるY方向の幅D3を約1mmとし、断面部分の長径方向(X方向)と短径方向(Y方向)の寸法比を4:1とした断面扁平型に成形したものである(図3参照)。
The
ここで、線材13の外皮である樹脂、ガラス等の絶縁材料からなる第1の絶縁被膜14内部には、直径D1が約0.15mmの銅線等からなる素線15を複数本(本実施例では約100本程度)撚り合わせた状態で収容されているものとする。また、素線15の表面には、樹脂、ガラス等の絶縁材料からなる第2の絶縁被膜16が形成されているものとする。
Here, in the first insulating
励磁コイル7は、この線材13の短径方向(Y方向)と平行で幅狭に形成された面である幅狭部17を対向及び密着させながら、コイル支持面8上を長円状に密に巻き回し、線材13の長径方向(X方向)と平行で幅広に形成された面である扁平部18をコイル支持面8に当接させることにより、この扁平部18を発熱体である加熱ローラ5の外周面6に対向可能に配設したものである。
The exciting coil 7 is densely formed in an oval shape on the
さらに励磁コイル7は、製造上及び加熱ローラ5との磁気的結合を確保する為に、加熱ローラ5の外周面6に沿って、90〜210度の角度範囲θに配設される。 Further, the exciting coil 7 is disposed in an angle range θ of 90 to 210 degrees along the outer peripheral surface 6 of the heating roller 5 in order to secure magnetic coupling with the heating roller 5 in manufacturing.
そして、図3に示す断面扁平型の線材13を巻回束に形成した励磁コイル7(以下、断面扁平型コイル7と呼称)と図4に示す断面円型の線材13を巻回束に形成した励磁コイル(以下、断面円型コイルと呼称)では、互いに同一の外形を有する巻回束を形成した場合に、断面扁平型コイル7の巻き数が断面円型コイルの半数となるように構成されている。
Then, the exciting coil 7 (hereinafter referred to as the flat cross-section coil 7) formed with the
次に、上記構成についてその作用を説明する。加熱ローラ5を加熱する場合において、定着機1に備えた加熱制御回路4により、励磁コイル7に高周波電流が供給されると、この励磁コイル7から磁界が発生する。その際、加熱ローラ5の外周面6を覆っている励磁コイル7から磁束が発生し、励磁コイル7と対向する加熱ローラ5の外周面6を加熱する。さらに図示しないモータにより加熱ローラ5を回転させることにより、加熱ローラ5の外周面6を満遍なく励磁コイル7に対向させて加熱ローラ5の外周面6を均一に加熱することができる。すなわち、回転する加熱ローラ5は外周面6に亘って渦電流により発熱し、加熱ローラ5と接触する紙全体にトナーが高温で定着するので、良好な画像品質が得られる。
Next, the effect | action is demonstrated about the said structure. When the heating roller 5 is heated, when a high frequency current is supplied to the exciting coil 7 by the
本実施例では、励磁コイル7の線材13に図3に図示する断面扁平型のリッツ線を用いて、線材13の扁平部18を加熱ローラ5の外周面6に対向させたことにより、図4に図示する断面円型のリッツ線を用いた励磁コイルと比較して、線材13の1本あたりの加熱ローラ5の外周面6との対向面積を約2倍に増加させることにより、励磁コイル7の巻回束の巻き数を約半分に減少させて、励磁コイル7のインダクタンスを小さくすることで、励磁コイル7と加熱ローラ5の磁気的な結合を強くする。通常、高電力で加熱をすると回生電流が大きくなり、スイッチング素子等の電子部品の破壊を引き起こす恐れが生じるが、励磁コイル7と加熱ローラ5の磁気的な結合を強くすることで、励磁コイル7と加熱ローラ5による抵抗分が大きくなり、励磁コイル7に流れる共振電流が減少して、回生電流が小さくなるので、高電力・高効率での加熱ローラ6の加熱が可能となる。
In this embodiment, the
また、線材13を、表面を第1の絶縁被膜14によって被覆されているリッツ線としたことで、線材13の1本あたりの加熱ローラ5の外周面6との対向面積を増加させたままで、隣接する線材13同士の絶縁性を保ちながらコイル支持面8に沿って隙間無く密に巻き回して励磁コイル7を形成することが可能となるので、加熱ローラ5を高電力・高効率かつ均一な温度分布で加熱することが可能となるとともに、励磁コイル7の巻回束の結束が強化され、巻回束の線材13が容易にバラけることの無い励磁コイル7を提供することができる。
In addition, by making the wire 13 a litz wire whose surface is covered with the first insulating
以上のように本実施例は請求項1に対応して、コイルたる励磁コイル7による電磁誘導加熱により発熱体たる加熱ローラ5を加熱する電磁誘導加熱装置であって、励磁コイル7は、線材13が断面扁平型のリッツ線であり、加熱ローラ5の外周面6に沿って、90度以上210度以下の角度範囲θで配置される。 As described above, this embodiment corresponds to claim 1 and is an electromagnetic induction heating device for heating the heating roller 5 as a heating element by electromagnetic induction heating by the excitation coil 7 as a coil. Is a litz wire having a flat cross section and is arranged along the outer peripheral surface 6 of the heating roller 5 in an angle range θ of 90 degrees or more and 210 degrees or less.
この場合、励磁コイル7の線材13を断面扁平型のリッツ線とし、加熱ローラ5の外周面6に沿って、90度以上210度以下の角度範囲θで配置したことで、加熱ローラ5の外周面6と励磁コイル7の線材13との対向面積を増加させて、励磁コイル7の巻き数を減少させて、励磁コイル7のインダクタンスを小さくすることで、励磁コイル7と加熱ローラ5の磁気的結合を強め、電磁誘導加熱装置の高周波駆動を可能にして、加熱ローラ5の高電力・高効率な加熱を可能にする。
In this case, the
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、線材13の断面形状におけるX方向とY方向の寸法比も、4:1に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、線材13内部に収容される素線15の数についても、適宜変更可能である。さらに、本発明の電磁誘導加熱装置は、誘導加熱式の加熱装置を用いた各種機器であれば複写機の定着機に限られるものではない。
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation implementation is possible. For example, the dimensional ratio between the X direction and the Y direction in the cross-sectional shape of the
5 加熱ローラ(発熱体)
6 外周面
7 励磁コイル(コイル)
13 線材
θ 角度範囲
5 Heating roller (heating element)
6 Outer surface 7 Excitation coil (coil)
13 Wire θ angle range
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