JP4847131B2 - Heating roll device - Google Patents
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Description
本発明は、加熱ロール装置に関し、さらに詳しくは、加熱ロールを均一な温度分布で加熱可能であり且つ漏れ磁束が少なく加熱効率に優れた加熱ロール装置に関する。 The present invention relates to a heating roll apparatus, and more particularly to a heating roll apparatus that can heat a heating roll with a uniform temperature distribution and has little leakage magnetic flux and excellent heating efficiency.
従来、円筒状の加熱ロールの内部空間に励磁コイルを設置し、励磁コイルにより加熱ロールに誘導電流を流して、加熱ロールを高温にする加熱ロール装置が知られている。その励磁コイルの形式には、加熱ロールの軸方向に直交するコイル軸を持つループコイル(例えば、特許文献1,2参照。)や、加熱ロールの軸方向に旋回軸を持つスパイラルコイル(例えば、特許文献3参照。)がある。
従来の電磁誘導加熱方式の加熱ロール装置では、円筒状の加熱ロールの内部空間に励磁コイル全体を収容する構成になっている。
しかし、この構成では、加熱ロールの円周方向,長さ方向に対する温度分布が偏る問題点と漏れ磁束が大きい問題点があった。
そこで、本発明の目的は、加熱ロールを均一な温度分布で加熱可能であり且つ漏れ磁束が少なく加熱効率に優れた加熱ロール装置を提供することにある。
The conventional electromagnetic induction heating type heating roll device has a configuration in which the entire exciting coil is accommodated in the internal space of a cylindrical heating roll.
However, this configuration has a problem that the temperature distribution in the circumferential direction and the length direction of the heating roll is biased and a problem that the leakage magnetic flux is large.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a heating roll device that can heat a heating roll with a uniform temperature distribution and has little leakage magnetic flux and excellent heating efficiency.
第1の観点では、本発明は、円筒状の回転する加熱ロールと、前記加熱ロールの内部に挿入され前記加熱ロールと同心の円周面を有し且つ回転しないボビンと、前記ボビンの円周面に均等な密度で固定され且つ前記加熱ロールの軸方向にのびる複数の内側導線および前記加熱ロールの外側空間に配置され且つ前記複数の内側導線のリターン路となる複数の外側導線からなる励磁コイルとを具備し、前記複数の外側導線は前記加熱ロール側から見て凹面状に分布することを特徴とする加熱ロール装置を提供する。
上記第1の観点による加熱ロール装置では、ボビンの円周面に均等な密度で複数の内側導線を固定しているため、局所的な磁束飽和が起こらず、均一な温度分布で加熱ロールを加熱することが出来る。また、コイル内部に加熱ロールが存在するため、漏れ磁束が少なくなり、磁束密度が高くなり、加熱効率を向上することが出来る。さらに、複数の外側導線を加熱ロール側から見て凹面状に分布させて配置するため、凹面の中央での磁束密度と凹面の端での磁束密度の差が小さくなり、均一な温度分布で加熱ロールを加熱することが出来る。
In a first aspect, the present invention provides a cylindrical rotating heating roll, a bobbin inserted into the heating roll and having a circumferential surface concentric with the heating roll and not rotating, and a circumference of the bobbin An excitation coil comprising a plurality of inner conductors fixed at a uniform density on the surface and extending in the axial direction of the heating roll, and a plurality of outer conductors arranged in an outer space of the heating roll and serving as a return path for the plurality of inner conductors comprising the door, the plurality of outer side conductor to provide a heating roll and wherein the distributed concavely when viewed from the heating roll side.
In the heating roll device according to the first aspect, since a plurality of inner conductors are fixed at a uniform density on the circumferential surface of the bobbin, local magnetic flux saturation does not occur, and the heating roll is heated with a uniform temperature distribution. I can do it. Moreover, since the heating roll exists in the coil, the leakage magnetic flux is reduced, the magnetic flux density is increased, and the heating efficiency can be improved. Furthermore, for positioning are distributed to a concave shape when viewed a plurality of outer side lead from the heating roll side, the difference in magnetic flux density at the magnetic flux density and the concave edge of the concave central decreases, a uniform temperature distribution The heating roll can be heated.
第2の観点では、本発明は、前記第1の観点による加熱ロール装置において、前記凹面が円周面であることを特徴とする加熱ロール装置を提供する。
上記第2の観点による加熱ロール装置では、凹面状に分布する各外側導線から加熱ロールの外周面までの距離を等しくすることが出来る。
In a second aspect, the present invention provides the heating roll device according to the first aspect, wherein the concave surface is a circumferential surface.
Above by the heating roll device to the second aspect, it is possible to equalize the distance from the outer side conductors distributed concave to the outer surface of the heating roll.
第3の観点では、本発明は、前記第2の観点による加熱ロール装置において、前記外側導線から前記加熱ロールの外周面までの距離をLoとし、前記内側導線から前記加熱ロールの内周面までの距離をLiとするとき、Lo=Liであることを特徴とする加熱ロール装置を提供する。
上記第3の観点による加熱ロール装置では、外側導線と内側導線の中央に加熱ロールが位置するため、磁束密度が高くなり、加熱効率を向上することが出来る。
In a third aspect, the present invention provides a heating roll apparatus according to the second aspect, the distance from the outer side conductor to the outer peripheral surface of the heating roll and Lo, the inner circumference of the heating roller from the inner side conductor Provided is a heating roll device characterized in that Lo = Li, where Li is the distance to the surface.
Above by the heating roll apparatus a third aspect, since the center heating roll of outer side conductor and the inner side conductor is located, the magnetic flux density is high, it is possible to improve the heating efficiency.
第4の観点では、本発明は、前記第1の観点による加熱ロール装置において、前記凹面の中央に位置する外側導線から前記加熱ロールの外周面までの距離Lcよりも前記凹面の端に位置する外側導線から前記加熱ロールの外周面までの距離Leの方が小さいことを特徴とする加熱ロール装置を提供する。
上記第4の観点による加熱ロール装置では、凹面が円周面である場合よりも、凹面の中央での磁束密度に対して凹面の端での磁束密度をより持ち上げることが出来る。
In a fourth aspect, the present invention provides a heating roll apparatus according to the first aspect, the edge of the concave surface than the distance Lc from the outer side conductor located in the center of the concave to the outer peripheral surface of the heating roll to provide a heating roll and wherein the person from the outer side conductor of the distance Le to the outer peripheral surface of the heating roll is small to.
In the heating roll device according to the fourth aspect, the magnetic flux density at the end of the concave surface can be raised more than the magnetic flux density at the center of the concave surface than when the concave surface is a circumferential surface.
第5の観点では、本発明は、前記第1から前記第4のいずれかの観点による加熱ロール装置において、隣接する前記外側導線が密着していることを特徴とする加熱ロール装置を提供する。
上記第5の観点による加熱ロール装置では、複数の外側導線による凹面を形状保持させやすくなる。
In a fifth aspect, the present invention provides the heating roller apparatus according to the fourth one aspect from the first, to provide a heating roll system, characterized in that the outer side conductors adjacent in close contact .
In the heating roll apparatus of the fifth aspect is comprised of a concave surface with a plurality of outer side lead easily to shape retention.
本発明の加熱ロール装置によれば、加熱ロールを均一な温度分布で加熱可能であり且つ漏れ磁束が少なく加熱効率を向上することが出来る。 According to the heating roll device of the present invention, it is possible to heat the heating roll with a uniform temperature distribution, and there is little leakage magnetic flux, and heating efficiency can be improved.
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
図1は、実施例1にかかる加熱ロール装置10を示す右側面図である。図2は、同正面図である。
この加熱ロール装置10は、回転支持具2により回転するように支持された円筒状の加熱ロール1と、加熱ロール1の内部に挿入され加熱ロール1と同心の円周面を有し且つ固定支持具4により回転しないように支持されたボビン3と、ボビン3の円周面に均等な密度で固定され且つ加熱ロール1の軸方向(長手方向)にのびる複数の内側導線5aおよび加熱ロール1の外側空間に配置され且つ複数の内側導線5aのリターン路となる外側導線5bからなる励磁コイル5とを具備している。
加熱ロール1とボビン3の間には、空隙7がある。
FIG. 1 is a right side view illustrating the
This
There is a
複数の外側導線5bは、加熱ロール1側から見て凹面状に互いに密着して分布している。この凹面は、加熱ロール1と同心の仮想円筒Cの円周面の一部になっている。従って、各外側導線5bから加熱ロール1の外周面までの距離はすべてLoになっている。
また、内側導線5aから加熱ロール1の内周面までの距離をLiとするとき、Lo=Liになっている。
A plurality of outer side conductor 5b is viewed from the heating roll 1 side are distributed in close contact with each other in the concave. This concave surface is a part of the circumferential surface of the virtual cylinder C concentric with the heating roll 1. Accordingly, the distance from the outer side conductor 5b to the outer peripheral surface of the heating roll 1 is all turned Lo.
Further, when the distance from the inner side conductors 5a to the inner peripheral surface of the heating roll 1 and Li, has become Lo = Li.
励磁コイル5は、加熱ロール1の軸方向に直交するコイル軸を持つループコイルになっている。この励磁コイル5に高周波(例えば20kHz〜50kHz)電流を流すことにより、加熱ロール1に誘導電流が流れて発熱し、高温(例えば200℃)になる。
The
伝熱ベルト6は、高温になった加熱ロール1の熱を、例えばプリンタや複写機の如き画像形成装置の定着装置の定着ロールに伝える無端ベルトである。
The
加熱ロール1は、電磁誘導加熱しやすい強磁性材(例えば鉄)製である。
ボビン3は、耐熱材(例えば耐熱性を有するセラミック,ガラスの焼き物,耐熱性樹脂である液晶ポリマー,フェノール樹脂)製である。
内側導線5aおよび外側導線5bは、高周波電流を流しやすい導線(例えばマグネットワイヤ)である。
The heating roll 1 is made of a ferromagnetic material (for example, iron) that is easily heated by electromagnetic induction.
The
The inner conducting wire 5a and the outer conducting wire 5b are conducting wires (for example, magnet wires) through which a high-frequency current easily flows.
図3は、内側導線3aを固定したボビン3の平面図である。
このボビン3を加熱ロール1に挿通した後、内側導線3aを外側導線5bに接続することにより、励磁コイル5を構成できる。
FIG. 3 is a plan view of the
After inserting the
上記加熱ロール装置1では、複数の内側導線5aをボビン3の円周面に均等な密度で固定しているため、局所的な磁束飽和が起こらず、加熱ロール1の広い範囲で均一な温度分布で発熱させることが出来る。また、励磁コイル5の内部に加熱ロール1が存在するため、漏れ磁束を少なくでき、加熱効率を向上することが出来る。また、漏れ磁束を少なくできることで、磁気シールド用のコアを削減でき、構成とコストの削減が可能になる。さらに、複数の外側導線5bを加熱ロール1側から見て凹面状に分布させて配置するため、凹面の中央での磁束密度と凹面の端での磁束密度の差が小さくなり、均一な温度分布で加熱ロール1を加熱することが出来る。
In the heating roll device 1, since the plurality of inner conductors 5 a are fixed to the circumferential surface of the
図4は、実施例2にかかる加熱ロール装置20を示す右側面図である。
この加熱ロール装置20は、実施例1にかかる加熱ロール装置10とほぼ同じ構成であるが、凹面の中央に位置する外側導線は加熱ロール1と同心の仮想円筒Ccの円周面上にあるのに対して、凹面の端に位置する外側導線は仮想円筒Ccより半径の小さい仮想円筒Ceの円周面上にある。つまり、凹面の中央に位置する外側導線から加熱ロール1の外周面までの距離Lcよりも凹面の端に位置する外側導線から加熱ロール1の外周面までの距離Leの方が小さくなっている。なお、Lc=Liになっている。
FIG. 4 is a right side view illustrating the heating roll device 20 according to the second embodiment.
The heating roll 20 has substantially the same structure as the
実施例2にかかる加熱ロール装置20によれば、実施例1よりも、凹面の中央での磁束密度に対して凹面の端での磁束密度を持ち上げることが出来る。 According to the heating roll device 20 according to the second embodiment, the magnetic flux density at the end of the concave surface can be raised with respect to the magnetic flux density at the center of the concave surface as compared with the first embodiment.
本発明の加熱ロール装置は、プリンタや複写機の如き画像形成装置の定着装置の熱源として利用できる。 The heating roll device of the present invention can be used as a heat source of a fixing device of an image forming apparatus such as a printer or a copying machine.
1 加熱ロール
2 回転支持具
3 ボビン
4 固定支持具
5 励磁コイル
5a 内側導線
5b 外側導線
6 伝熱ベルト
7 空隙
10,20 加熱ロール装置
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