JP5392347B2

JP5392347B2 - 電磁誘導加熱装置

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Publication number: JP5392347B2
Application number: JP2011286641A
Authority: JP
Inventors: 俊之小林; 富美男小倉; 千弘高野; 裕貴大矢
Original assignee: Toshiba Home Technology Corp
Current assignee: Toshiba Home Technology Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2027-08-21
Also published as: JP2012109253A

Description

本発明は、電磁誘導加熱を行う機器に使われる電磁誘導加熱装置に関する。

従来、例えば、加熱体の発熱手段として、電磁誘導加熱（IH : induction heating）方式の電磁誘導加熱装置を用いた機器が知られている（特許文献１）。

ところで、この種の機器における加熱体は、その発熱部が所定形状をなしている。一方、前記電磁誘導加熱装置の加熱手段は、前記加熱体を発熱させる必要がある。

このため、この種の機器においては、前記加熱手段を、前記加熱体の発熱部に対応した形状に成形する必要がある。そこで、この対応した形状に加熱手段を成形して、支持体の支持部に組み付けるか、もしくは、直接線材を巻き付けて、加熱手段を成形して組み入れている。

しかしながら、組み入れた加熱手段は、発生する熱により、型くずれや巻きはぐれを起こしやすいという問題点があった。

また、電磁誘導加熱装置を組み立てる際も、型くずれや巻きほぐれを起こす場合がある。

さらに従来、加熱手段の大きさを、加熱体の大きさよりも大きくした加熱手段が開示されている（特許文献２）。

ところで、この種の電磁誘導加熱装置における出力は、制御手段により調整されるようになっている。
特開２００５−２７６６９２号公報特開２００１−６６９１９号公報

しかしながら、この種の電磁誘導加熱装置では、前記加熱体を発熱させるための加熱手段の形状を保持できる方法が望まれていた。

本発明は、上記問題点を解決して、支持体の支持部に巻回した加熱手段の形状を、型くずれや巻きほぐれを起こさないことのできる電磁誘導加熱装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明の電磁誘導加熱装置では、導電体からなる線材を巻回して形成される加熱手段と、当該加熱手段を支持する支持部を有する支持体と、前記支持部に前記加熱手段を保持するためのホルダーを有し、該ホルダーに、前記加熱手段の巻回形状を保持するための第１の保持部を備え、該第１の保持部は、前記支持部に沿って、前記支持部に向けて凸リブ形状となるように突出して形成され、前記支持部には、前記加熱手段を保持可能に形成された第２の保持部を備え、前記第１の保持部の巻回形状の前記加熱手段における短手方向に応じた寸法が、前記巻回形状の前記加熱手段における前記短手方向の寸法より広く形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、加熱体を発熱させることを可能とする。さらにホルダーにより、加熱手段を支持部に押え付けて保持したことにより、巻回された加熱手段の型くずれや巻きほぐれを防ぐことができる。

以下、本発明に係る誘導加熱装置の好ましい実施例を、添付図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、本発明の第１実施例を示すもので、本実施例の電磁誘導加熱装置は、像加熱体たる加熱ローラ１と、この加熱ローラ１を加熱する加熱手段２を備えている。

加熱ローラ１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。

加熱手段２は、電磁誘導により加熱ローラ１を外周面４に沿って加熱する励磁コイルユニットであり、導電体からなるコイル線材を巻回して形成される励磁コイル３と、励磁コイル３と発熱面たる加熱ローラ１の外周面４とをほぼ一定距離に保持する支持部たるコイル支持面５を有する支持体たるコイル支持体６と、コイル支持面５に励磁コイル３を保持するホルダー７とを備えている。

図１に示すように、励磁コイル３は、平面形状を加熱ローラ１の軸方向Ｘに長手方向Ｙを有する長円形状として、導電線を複数回巻回して形成された巻回束３ａである。さらに図１に示すように、コイル支持体６及びホルダー７はともに、加熱ローラ１の軸方向Ｘに延設されている。

ここでコイル支持体６は、加熱ローラ１の外周面４に近接配置され、加熱ローラ１に合わせて加熱ローラ１の外周とほぼ等しい曲率となるように湾曲して形成されたコイル支持面５を備えており、このコイル支持面５の両側には、後述するホルダー７に形成された被嵌合部１０が嵌合可能な嵌合受部８を備えている。

ホルダー７には、コイル支持面５に略平行に形成された本体部９と、本体部９の両側から突出して形成された被嵌合部１０を備えている。被嵌合部１０を嵌合受部８に嵌合させ、この被嵌合部１０により両側を支持されたコイル支持面５と本体部９との間では、励磁コイル３を収容可能な空間Ｋが形成される。

図２に示すように、ホルダー７には、本体部９から励磁コイル３が保持されたコイル支持面５に向けて凸リブ形状となるように突出して形成された第１の保持部たる第１のリブ１１を備えている。

この第１のリブ１１においてコイル支持面５に対向する対向部分１２は、空間Ｋに収容された励磁コイル３をコイル支持面５に押付保持可能な形状に形成されており、例えばコイル支持面５の面形状に沿った形状となっている。

そして、図２に示すように対向部分１２の巻回形状の励磁コイル３における短手方向Ｚに応じた幅寸法Ｎ１は、巻回形状の励磁コイル３における短手方向Ｚの厚み寸法Ｎ２より広く形成されている（Ｎ１≧Ｎ２）。

ここで、励磁コイル３を形成するコイル線材は、複数本の素線を撚り合わせたリッツ線からなり、素線には、導電体である銅等からなる導電線にエナメル等の絶縁被膜が被膜され、さらにこの絶縁被膜に熱溶融性を有するポリアミド又はエポキシ等の融着被膜が被覆されている。

次に、上記構成についてその作用を説明する。加熱ローラ１全体を加熱する場合において、励磁コイル３に高周波電流を通電すると、この励磁コイル３から磁界が発生する。その際、加熱ローラ１の外周面４を覆っている励磁コイル３から磁束が発生し、コイルと対向するローラの外周面４を加熱する。さらに図示しないモータにより加熱ローラ１を回転させることにより、加熱ローラ１の外周面４を満遍なく励磁コイル３に対向させて加熱ローラ１の外周面４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１は外周面４全周および軸方向Ｘ全体に亘って渦電流により発熱し、加熱ローラ１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。

励磁コイル３は、ホルダー７の第１のリブ１１により、巻回された巻回形状のままコイル支持面５に押え付けられて保持されることにより、巻回された巻回束３ａとして形成された励磁コイル３と加熱ローラ１の外周面４との距離をほぼ一定に保持することができる。この場合、加熱ローラ１をムラ無く発熱させることを可能とする。さらに第１のリブ１１により、励磁コイル３を巻回形状のままコイル支持面５に押え付けて保持したことにより、巻回された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれを防ぐことができる。

この第１のリブ１１におけるコイル支持面５に対向する対向部分１２をコイル支持面５の面形状に沿った形状とし、さらに図２に示すように対向部分１２の巻回形状の励磁コイル３における短手方向Ｚに応じた幅寸法Ｎ１を、巻回形状の励磁コイル３における短手方向Ｚの厚み寸法Ｎ２より広く形成し（Ｎ１≧Ｎ２）、空間Ｋに収容された励磁コイル３をコイル支持面５に押圧保持可能な形状としたことにより、空間Ｋに収容された励磁コイル３を、巻回形状のままコイル支持面５にさらに押え付けて保持しやすくすることにより、巻回された巻回束３ａとして形成された励磁コイル３と加熱ローラ１の外周面４との距離をより一定間隔を保って保持することができる。この場合、加熱ローラ１をさらにムラ無く発熱させることを可能とする。さらに第１のリブ１１により、励磁コイル３を巻回形状のままコイル支持面５に押え付けて保持したことにより、巻回された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれを防ぐことができる。

また、励磁コイル３を形成するコイル線材は、複数本の素線を撚り合わせたリッツ線からなることにより、コイル線材が折り曲げやすいリッツ線で構成されているため、コイル支持体６にコイル線材を断線させることなく容易に巻き付けることができる。

さらに、素線には、銅等の導電線にエナメル等の絶縁被膜が被膜され、さらにこの絶縁被膜に熱溶融性を有するポリアミド又はエポキシ等の融着被膜が被覆されていることにより、コイル支持体６にリッツ線を巻き付けた状態で、リッツ線に電流を流して融着被膜を溶融固化させることにより、型くずれしない励磁コイル３を容易に成形することができる。

以上のように本実施例では、導電体からなる線材を巻回して形成される励磁コイル３と、励磁コイル３を支持するコイル支持面５を有するコイル支持体６と、コイル支持面５に励磁コイル３を保持するためのホルダー７を有することにより、励磁コイル３は、ホルダー７により、巻回された巻回形状のままコイル支持面５に押え付けられて保持されることにより、巻回された巻回束３ａとして形成された励磁コイル３と加熱ローラ１の外周面４との距離をほぼ一定に保持することができる。この場合、加熱ローラ１をムラ無く発熱させることを可能とする。さらにホルダー７により、励磁コイル３を巻回形状のままコイル支持面５に押え付けて保持したことにより、巻回された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれを防ぐことができる。

また、ホルダー７に、コイル支持面５において励磁コイル３の巻回形状を保持するための第１のリブ１１を備えたことにより、励磁コイル３は、ホルダー７の第１のリブ１１により、巻回された巻回形状のままコイル支持面５に押え付けられて保持されることにより、巻回された巻回束３ａとして形成された励磁コイル３と加熱ローラ１の外周面４との距離をほぼ一定に保持することができる。この場合、加熱ローラ１をムラ無く発熱させることを可能とする。さらに第１のリブ１１により、励磁コイル３を巻回形状のままコイル支持面５に押え付けて保持したことにより、巻回された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれを防ぐことができる。

さらに、コイル線材は、複数本の素線を撚り合わせたリッツ線からなることにより、コイル線材が折り曲げやすいリッツ線で構成されているため、コイル支持体６にコイル線材を断線させることなく容易に巻き付けることができる。

また、コイル線材の素線は、導電線に絶縁被膜が被膜され、さらに絶縁被膜に熱溶融性を有する融着被膜が被覆されていることにより、コイル支持体６にリッツ線を巻き付けた状態で、リッツ線に電流を流して融着被膜を溶融固化させることにより、型くずれしない励磁コイル３を容易に成形することができる。

さらに、第１のリブ１１は、コイル支持面５に沿って形成されたものであることにより、励磁コイル３を、巻回形状のままコイル支持面５にさらに押え付けて保持しやすくし、巻回された巻回束３ａとして形成された励磁コイル３と加熱ローラ１の外周面４との距離をより一定間隔を保って保持することができる。この場合、加熱ローラ１をさらにムラ無く発熱させることを可能とする。さらに第１のリブ１１により、励磁コイル３を巻回形状のままコイル支持面５に押え付けて保持したことにより、巻回された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれを防ぐことができる。

次に、本発明の第２実施例を図３に基づき説明する。なお、前記第１実施例と共通する箇所には共通の符号を付し、共通する説明は極力省略する。

本実施例においてコイル支持体６には、第２の保持部たる第２のリブ１３を備えている。

この第２のリブ１３は、コイル支持面５よりホルダー７の本体部９へと向けて突出して形成された一対の凸リブ形状であり、コイル支持体６とホルダー７より形成される空間Ｋに収容された巻回形状の励磁コイル３における短手方向Ｚの外周両側端１４,１４を挟持固定可能に構成している。

さらに、コイル支持面５の第２のリブ１３の内側には、巻回形状の励磁コイル３における巻回束３ａの中心の隙間に向けて突出して形成された一対の凸リブ形状である第３のリブ１５が形成されており、コイル支持面５において、外側に配置された第２のリブ１３と、第２のリブ１３の内側に配置された第３のリブ１５とによって巻回形状の励磁コイル３における短手方向Ｚにある素線の束を挟持固定可能に構成している。

以上のように構成された電磁誘導加熱装置では、第２のリブ１３により巻回形状の励磁コイル３における短手方向Ｚの外周両側端１４,１４が挟持固定することにより、巻回されて巻回形状に形成された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれによる巻回束３ａの外周方向への広がりを防止して、励磁コイル３の巻回形状を保持することが可能である。

また、コイル支持面５において、外側に配置された第２のリブ１３と、第２のリブ１３の内側に配置された第３のリブ１５とによって巻回形状の励磁コイル３における短手方向Ｚにある素線の束を挟持固定可能に構成したことにより、巻回されて巻回形状に形成された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれをさらに防止して、巻回束３ａの外周方向への広がりを防止しするとともに、巻回された励磁コイル３の形状の保持をさらに容易にすることが可能である。

以上のように本実施例では、コイル支持面５には、コイル支持面５に保持された励磁コイル３の外周を挟持可能に形成された第２のリブ１３を備えたことにより、巻回されて巻回形状に形成された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれによる巻回束３ａの外周方向への広がりを防止して、励磁コイル３の巻回形状を保持することが可能である。

続いて、本発明の第３実施例を図４及び図５に基づき説明する。なお、前記第１実施例及び第２実施例と共通する箇所には共通の符号を付し、共通する説明は極力省略する。

本実施例の電磁誘導加熱装置では、巻回形状の励磁コイル３における短手方向Ｚの外周両側に配置された第１コアたる裾コア１６を備えている。実際には、この裾コア１６はコイル支持体６の嵌合受部８に励磁コイル３の長手方向Ｙに所定の第１間隔１７を設けて連続して複数配置されたものであり、この第１間隔１７には、それぞれ第２のリブ１３が配置されている。

この裾コア１６は、加熱ローラ１の軸方向Ｘに長手方向を有する矩形状をしており、フェライト等の強磁性体から構成される。

以上のように構成された電磁誘導加熱装置では、巻回形状の励磁コイル３における短手方向Ｚの外周両側に配置された裾コア１６を備えたことにより、励磁コイル３より生成された磁束がこの裾コア１６を通過して、裾コア１６の外部への磁束の漏洩を防いでいる。

そして、裾コア１６と裾コア１６との間の隙間である第１間隔１７に、それぞれ第２のリブ１３が配置されたことにより、第２のリブ１３により巻回形状の励磁コイル３における短手方向Ｚの外周両側端１４,１４を挟持固定することにより、巻回されて巻回形状に形成された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれによる巻回束３ａの外周方向への広がりを防止して、励磁コイル３の巻回形状を保持することを可能にすると同時に、裾コア１６を配置したことで生じる余剰スペースである第１間隔１７に第２のリブ１３を設けたことで、電磁誘導加熱装置が大型化することを防ぐことができる。

以上のように本実施例では、コイル支持体６に対して励磁コイル３の長手方向Ｙに所定の第１間隔１７を設けて連続して配置された複数の裾コア１６を備え、第２のリブ１３を第１間隔１７に配置したことにより、第２のリブ１３により巻回形状の励磁コイル３における短手方向Ｚの外周両側端１４,１４を挟持固定され、巻回されて巻回形状に形成された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれによる巻回束３ａの外周方向への広がりを防止して、励磁コイル３の巻回形状を保持することを可能にすると同時に、裾コア１６を配置したことで生じる余剰スペースである第１間隔１７に第２のリブ１３を設けたことで、電磁誘導加熱装置が大型化することを防ぐことができる。

次に、本発明の第４実施例を図６に基づき説明する。なお、前記第１実施例乃至第３実施例と共通する箇所には共通の符号を付し、共通する説明は極力省略する。

本実施例では、ホルダー７の本体部９よりコイル支持面５に向けて突出して形成された第１のリブ１１と、コイル支持面５に配置された励磁コイル３と、の間に弾性体たるゴムシート体１８を配置している。

以上のように構成された電磁誘導加熱装置では、ゴムシート体１８で励磁コイル３を覆い、ホルダー７に設けた第１のリブ１１でゴムシート体１８ごと励磁コイル３をコイル支持面５に押え付けて保持固定する。この場合、ゴムシート体１８の弾性変形を活かして励磁コイル３全体を均一にコイル支持面５に押え付けて、励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれを防止し、励磁コイル３と加熱ローラ１との距離をほぼ一定に保持することが可能であり、加熱ローラ１をムラ無く発熱することを可能とする。

以上のように本実施例では、コイル支持面５に保持された励磁コイル３を覆い、第１のリブ１１により押え付け可能に形成された弾性体たるゴムシート体１８を備えたことにより、ゴムシート体１８の弾性変形を活かして励磁コイル３全体を均一にコイル支持面５に押え付けて、励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれを防止し、励磁コイル３と加熱ローラ１との距離をほぼ一定に保持することが可能であり、加熱ローラ１をムラ無く発熱することを可能とする。

続いて、本発明の第５実施例を図７及び図８に基づき説明する。なお、前記第１実施例乃至第４実施例と共通する箇所には共通の符号を付し、共通する説明は極力省略する。

本実施例では、巻回形状の励磁コイル３における巻回中心１９に配置された第２コアたるメインコア２０を備えている。実際には、このメインコア２０は、第１のリブ１１を励磁コイル３の長手方向Ｙに所定の第２間隔２１を設けて連続して複数設けた、その第２間隔２１に一つおきに交互に配置したものである。

第２間隔２１において、メインコア２０を一つおきに交互に配置された第２間隔２１をメインコア配置部分２２とし、このメインコア配置部分２２を除く第２間隔２１を非メインコア配置部分２３とした場合、各非メインコア配置部分２３を構成し励磁コイル３の長手方向Ｙにおいて隣接する一対の第１のリブ１１において、コイル支持面５に保持された励磁コイル３に対向する各対向部分１２を連結させて励磁コイル３に対向した対向面部たるコイル対向面部２４を形成している。

このコイル対向面部２４は、励磁コイル３をコイル支持面５に押付保持可能な形状に形成されており、例えばコイル支持面５の面形状に沿った形状となっている。

以上のように構成された電磁誘導加熱装置では、巻回形状の励磁コイル３における巻回中心１９に配置されたメインコア２０を備えたことにより、励磁コイル３より生成された磁束がこのメインコア２０を通過して、メインコア２０の外部への磁束の漏洩を防いでいる。

励磁コイル３の長手方向Ｙに並べて配置された第１のリブ１１のコイル対向部分１２を連結させて、コイル支持面５の面形状に沿ったコイル対向面部２４を形成し、励磁コイル３をコイル支持面５に押圧保持可能な形状としたことにより、励磁コイル３との励磁コイル３における長手方向Ｙの接触面積が増加するため、励磁コイル３を巻回形状のままコイル支持面５に押え付けて保持しやすくして、巻回された巻回束３ａとして形成された励磁コイル３と加熱ローラ１の外周面４との距離をより一定間隔を保って保持することができる。この場合、加熱ローラ１をさらにムラ無く発熱させることを可能とする。さらにコイル対向面部２４により、励磁コイル３を巻回形状のままコイル支持面５に押え付けて保持したことにより、巻回された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれを防ぐことができる。

以上のように本実施例では、第１のリブ１１を、励磁コイル３の長手方向Ｙに所定の第２間隔２１を設けて連続して複数設け、前記第２間隔２１にメインコア２０を配置するとともに、前記第２間隔２１の非メインコア配置部分２３に応じて前記第１のリブ１１における前記励磁コイルへの対向部分１２を連結させてコイル対向面部２４を形成したことにより、励磁コイル３との励磁コイル３における長手方向Ｙの接触面積が増加するため、励磁コイル３を巻回形状のままコイル支持面５に押え付けて保持しやすくして、巻回された巻回束３ａとして形成された励磁コイル３と加熱ローラ１の外周面４との距離をより一定間隔を保って保持することができる。この場合、加熱ローラ１をムラ無く発熱させることを可能とする。さらにコイル対向面部２４により、励磁コイル３を巻回形状のままコイル支持面５に押え付けて保持したことにより、巻回された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれを防ぐことができる。

また、前記コイル対向面部２４は、前記コイル支持面５に沿って形成されていることにより、励磁コイル３を巻回形状のままコイル支持面５に押え付けて保持しやすくして、巻回された巻回束３ａとして形成された励磁コイル３と加熱ローラ１の外周面４との距離をより一定間隔を保って保持することができる。この場合、加熱ローラ１をさらにムラ無く発熱させることを可能とする。さらにコイル対向面部２４により、励磁コイル３を巻回形状のままコイル支持面５に押え付けて保持したことにより、巻回された励磁コイル３の型くずれや巻きほぐれを防ぐことができる。

次に、本発明の第６実施例を図９乃至図１１に基づき説明する。なお、前記第１実施例乃至第５実施例と共通する箇所には共通の符号を付し、共通する説明は極力省略する。

本実施例の電磁誘導加熱装置は、図９に示すように電磁誘導によって発熱する加熱ローラ１と、この加熱ローラ１に対して圧接して配置された加圧ローラ２５とを備え、加熱ローラ１の同心円上に励磁コイル３を配置し、加熱ローラ１の外部から加熱ローラ１を一定温度に加熱するものである。

図１０に示すように、励磁コイル３は、平面形状を加熱ローラ１の軸方向Ｘに長手方向Ｙを有する長円形状として、導電線を複数回巻回して形成された巻回束３ａである。この巻回束３ａの長手方向Ｙの寸法Ｍ１は、加熱ローラ１の長さである軸方向Ｘの寸法Ｍ２より小さく形成されたものである。

励磁コイル３では、巻回束３ａの長手方向Ｙにおける両端部付近での巻回束３ａにおける短手方向Ｚの寸法（コイル幅）Ｌ１又はＬ３が、巻回束３ａの長手方向Ｙにおける中央部分での巻回束３ａにおける短手方向Ｚの寸法（コイル幅）Ｌ２より広く形成されている。本実施例では図１０に示すように、巻回束３ａに形成された励磁コイル３において、巻回束３ａの長手方向Ｙにおける中央部分のｂ点から巻回束３ａの端部に向けて長手方向Ｙにそれぞれ所定距離離れた地点、例えば１４０ｍｍ離れた地点をａ点及びｃ点とした場合、（ａ点及びｃ点におけるそれぞれのコイル幅Ｌ１又はＬ３）−（ｂ点におけるコイル幅Ｌ２）＝０．５〜５ｍｍとなるように形成されている。

以上のように構成された本実施例の電磁誘導加熱装置では、電磁誘導によって加熱ローラ１全体を加熱する場合において、励磁コイル３に高周波電流を通電すると、このコイルから磁界が発生する。その際、加熱ローラ１の外周面４を覆っている励磁コイル３から磁束が発生し、励磁コイル３と対向する加熱ローラ１の外周面４を加熱する。さらに図示しないモータにより加熱ローラ３を回転させることにより、加熱ローラ３の外周面４を満遍なく励磁コイル３に対向させて加熱ローラ１の外周面４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１を外周面４全周および軸方向Ｘ全体に亘って渦電流により発熱させ、前記モータ（図示せず）により加熱ローラ１と加圧ローラ２５はそれぞれ時計方向と反時計方向に定速回転し、加熱ローラ１と加圧ローラ２５との間にシート２６を挟圧搬送して、シート２６に熱と圧力を加え、シート２６上に未定着トナー像２７を加熱定着させることにより、良好な画像品質が得られる。

また、巻回束３ａの長手方向Ｙの距離を加熱ローラ１における軸方向Ｘでの距離（加熱ローラ１の長さ距離）より小さく形成された励磁コイル３において、巻回形状に形成された励磁コイル３の長手方向Ｙにおける両端部付近ａ点及びｃ点での巻回束３ａにおける短手方向Ｚの寸法（コイル幅）Ｌ１又はＬ３を、巻回束３ａの長手方向Ｙにおける中央部分のｂ点での巻回束３ａにおける短手方向Ｚの寸法（コイル幅）Ｌ２より広く形成したことにより、加熱ローラ１の外周面４を覆う励磁コイル３において、加熱ローラ１の軸方向Ｘにおける両端部付近ａ点及びｃ点をより広く覆い、この両端部付近ａ点及びｃ点における加熱ローラ１の温度低下を防ぎ、加熱ローラ１における外周面４の温度分布を均一にすることが可能である。

ここで、図１１に、本実施例の電磁誘導加熱装置における加熱ローラ１の温度分布と従来の電磁誘導加熱装置における加熱ローラの温度分布とを比較して示す。従来のａ点,ｂ点,ｃ点においていずれもほぼ等しいコイル幅に形成した、コイル寸法差無しの励磁コイル（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３）を備えた電磁誘導加装置では、ａ点,ｃ点より外側に向かうにつれて対応する加熱ローラ１の温度が著しく低下しているのに対して、本実施例の電磁誘導加熱装置では、励磁コイルの長手方向Ｙにおける両端部ａ点,ｃ点に応じた加熱ローラ１の軸方向Ｘにおける両端部付近の温度低下を防いで加熱ローラ１における外周面４の温度分布を均一にしている。

以上のように本実施例では、磁界を生成する励磁コイル３と、前記磁界の作用により誘導加熱される加熱ローラ１と、を備え、平面形状を加熱ローラ１の軸方向Ｘに長手方向Ｙを有する長円形状として、導電線を複数回巻回して形成された巻回束３ａ形状に形成され、この巻回束３ａの長手方向Ｙの寸法Ｍ１を、加熱ローラ１の長さである軸方向Ｘの寸法Ｍ２より小さく形成された励磁コイル３は、加熱ローラ１の外部に配置され、この励磁コイル３の端部たる巻回形状に形成された励磁コイル３の長手方向Ｙにおける両端部付近ａ点及びｃ点における巻回束３ａにおける短手方向Ｚのコイル幅Ｌ１又はＬ３が、励磁コイル３の長手方向Ｙにおける中央部ｂ点における巻回束３ａにおける短手方向Ｚのコイル幅Ｌ２より広く形成した。

この場合、加熱ローラ１の外周面４を覆う励磁コイル３において、加熱ローラ１の軸方向Ｘにおける両端部付近ａ点及びｃ点をより広く覆い、この両端部付近ａ点及びｃ点における加熱ローラ１の温度低下を防ぎ、加熱ローラ１における外周面４の温度分布を均一にすることが可能である。

次に、図１２は本発明の第１参考例に関わる電磁誘導加熱装置の主たる回路図を示している。同図において、ここでは電源１０１からの交流入力電圧を整流する整流回路１０２と、整流回路１０２からの整流出力を分圧して平滑する分圧・平滑回路１０３と、分圧・平滑回路１０３からの平滑出力の低周波数成分のみを取出すローパスフィルタ１０４と、分圧・平滑回路１０３とローパスフィルタ１０４との間に接続する電流制限用の抵抗１０５とにより、電磁誘導加熱装置への入力電圧を波形整形して、アナログ信号からディジタル信号に変換する入力電圧−Ａ／Ｄ変換回路１０６を構成している。

それぞれの回路構成について説明すると、整流回路１０２は電源１０１からの交流入力電圧を全波整流するもので、ブリッジ接続された４個の全波整流用ダイオード１１１，１１２，１１３，１１４により構成される。整流回路１０２としては、他に半波整流回路や、任意の段数の倍電圧整流回路を用いてもよい。

分圧・平滑回路１０３は、整流回路１０２の出力端に接続され、２個の分圧抵抗１１５，１１６の直列回路をからなる分圧回路と、分圧抵抗１１６の両端間に接続する平滑回路に相当する平滑コンデンサ１１７とにより構成される。これにより、整流回路１０２からの全波整流出力を分圧した電圧が分圧抵抗１１６に発生し、この分圧電圧を平滑コンデンサ１１７で平滑するようになっている。なお、分圧抵抗１１５，１１６は必須のものではなく、また別な例として、平滑コンデンサ１１７の前段ではなく、ローパスフィルタ１０４の前段に分圧抵抗１１５，１１６を設けてもよい。

ローパスフィルタ１０４は、分圧・平滑回路１０３の一方の出力端に、抵抗１０５を介してアノードが接続されるダイオード１２１と、ダイオード１２１のカソードと分圧・平滑回路１０３の他方の出力端との間に接続するコンデンサ１２２と、コンデンサ１２２の両端間に接続する抵抗１２３とコンデンサ１２４との直列回路とにより構成され、コンデンサ１２４の両端間に発生する電圧が、後述する制御手段たるマイコン１３１に出力波形として取り込まれる。なお、ここでは、抵抗１２３とコンデンサ１２４との直列回路に代わって、例えばオペアンプを用いたローパスフィルタ回路を構成してもよいし、それ以外の回路構成を採用してもよい。ここでのローパスフィルタ１０４は、分圧・平滑回路１０３で得られた平滑出力のなかで、電源１０１の周波数（例えば５０／６０Ｈｚ）付近の信号成分だけをそのまま減衰させることなく通過させ、それよりも高い周波数成分は遮断または減衰させるような特性を有していればよい。

また、この入力電圧−Ａ／Ｄ変換回路１０６とは別に、負荷である誘導加熱コイル１４１に電力を供給する主回路１４２として、ここでは前述の整流回路１０２の他に、整流回路１０２からの整流出力を平滑するために、チョークコイル１４３および平滑コンデンサ１４４からなる平滑回路１４５と、前記誘導加熱コイル１４１と共振コンデンサ１４６の並列回路からなる共振回路１４７と、トランジスタなどのスイッチング素子１４８を含むインバータ１４９がそれぞれ設けられる。なお、回路構成を簡素化するために、主回路１４２と入力電圧−Ａ／Ｄ変換回路１０６で整流回路１０２が共通に設けられているが、それぞれの回路に独自の整流回路を設けても構わない。

平滑回路１４４は、チョークコイル１４２と平滑コンデンサ１４３とによる直列回路を、整流回路１０２の出力端に接続して構成される。これにより、平滑コンデンサ１４３の両端間に、整流回路１０２からの整流出力を平滑した直流電圧が生成される。また、当該平滑コンデンサ１４３の両端間には、前記共振回路１４７とスイッチング素子１４８との直列回路が接続され、スイッチング素子１４８の制御端子（この場合はベース）に、マイコン１３１からのパルス制御信号が与えられるようになっている。

インバータ１４９は前記スイッチング素子１４８の他に、ここでは図示しないが、スイッチング素子１４８の両端（この場合は、コレクタとエミッタ）間に、ダイオードを逆並列接続して構成される。そして、マイコン１３１からのパルス制御信号により、スイッチング素子１４８をスイッチング動作することで、共振回路１４７とスイッチング素子１４８との直列回路に、前記整流回路１０２と平滑回路１４４とにより整流平滑された直流電圧が断続的に印加され、共振回路１４７に高周波電流が供給されるようになっている。

マイコン１３１は、誘導加熱コイル１４１への実際の入力電圧を、入力電圧−Ａ／Ｄ変換回路１０６で波形整形した検知出力波形に基づき監視すると共に、誘導加熱コイル１４１を流れる実際の入力電流を、図示しない別な入力電流検出手段からの検知出力波形に基づき監視し、これらの各検知出力波形から、実際の入力電圧と入力電流とを掛け算して得た出力電力を算出して、この実際の出力電力が設定した電力値に近づくように、スイッチング素子１４８に最適なパルス制御信号を出力する電力フィードバック制御手段としての機能を有する。

次に、上記構成についてその作用を説明する。電源１０１からの交流入力電圧は整流回路１０２によって整流され、この整流回路１０２からの整流出力が、入力電圧−Ａ／Ｄ変換回路１０６の分圧・平滑回路１０３と、主回路１４２の平滑回路１４５にそれぞれ供給される。

ここで主回路１４２では、平滑回路１４５によって整流回路１０２からの整流出力が平滑され、直流電圧に変換される。また、マイコン１３１からのパルス制御信号を受けて、インバータ１４９を構成するスイッチング素子１４８がスイッチング動作され、共振回路１４７とスイッチング素子１４８との直列回路に、前記直流電圧が断続的に印加される。こうなると、共振回路１４７に高周波電流が供給され、誘導加熱コイル１４１に交番磁界が発生する。

一方、入力電圧−Ａ／Ｄ変換回路１０６では、分圧・平滑回路１０３によって整流回路１０２からの整流出力が分圧し平滑され、この分圧・平滑回路１０３で得られた平滑出力が、ローパスフィルタ１０４を通して検知出力波形としてマイコン１３１に送出される。マイコン１３１は、入力電圧−Ａ／Ｄ変換回路１０６で波形整形した検知出力波形を受けて、誘導加熱コイル１４１への実際の入力電圧を監視すると共に、別な入力電流検出手段からの検知出力波形を受けて、誘導加熱コイル１４１を流れる実際の入力電流を監視し、これらの入力電圧と入力電流との値を掛け合わせて、実際の出力電力を算出する。そして、この実際の出力電力が設定した電力値に近づくように、スイッチング素子１４８に最適なパルス制御信号を出力する。

ここで、従来のようなピークホールド回路をローパスフィルタ１０４の代わりに組み込んだ場合、電源１０１からの入力電圧に歪が生じると、ピークホールド回路からの出力波形は、入力電圧に含まれる歪分のピーク電圧をそのままホールドしたものとなる。これを受けたマイコン１３１は、実際の入力電圧を正確に把握できず、出力電力を正しく調整した最適なパルス制御信号を、スイッチング素子１４８に供給することはできない。

一方、本参考例のようなローパスフィルタ１０４は、電源１０１からの入力電圧に歪が生じた場合であっても、歪成分を遮断または抑制した出力波形を、マイコン１３１に供給することができる。したがって、これを受けたマイコン１３１は、実際の入力電圧を正確に把握することができ、結果的に出力電力を正しく調整した最適なパルス制御信号を、スイッチング素子１４８に供給することが可能になる。

このように本参考例では、主回路１４２に入力する電流と電圧とにより、主回路１４２の出力電力を調整する制御手段たるマイコン１３１を備えた誘導加熱装置において、前記主回路１４２に入力する電圧を平滑手段である整流回路１０２と分圧・平滑回路１０３で整流平滑し、その後段に接続したローパスフィルタ１０４を通してマイコン１３１に出力する構成を採用している。

この場合、入力する電圧に歪を生じた場合でも、この入力する電圧が整流回路１０２と分圧・平滑回路１０３とにより整流平滑された後、ローパスフィルタ１０４を通過することで、ノイズ成分を取除いた出力波形がマイコン１３１に取り込まれる。したがって、マイコン１３１は入力する電圧の歪に左右されることなく、本来の電圧値に追従して、正しく出力電力を調整することが可能になる。

また本参考例では、主回路１４１の具体的な構成として、加熱手段たる誘導加熱コイル１４１と共振手段たる共振コンデンサ１４６とからなる共振回路１４７と、この共振回路１４７に高周波電流を供給するためのスイッチング手段たるスイッチング素子１４８を含むインバータ１４９と、前記主回路１４２に入力する電圧を直流電圧に変換し、この直流出力を共振回路１４７に断続的に印加する直流変換手段としての整流回路１０２および平滑回路１４５とを備えている。

こうすると、主回路１４１に入力する電圧に見合うローパスフィルタ１０４からのノイズ成分を取除いた出力波形と、主回路１４１に入力する電流とにより、実際の出力電力をより高い精度でマイコン１３１により算出することができ、またローパスフィルタ１０４を介在させたことにより、入力する電圧の歪による電圧実効値の減少にも対応できる。さらに、この実際の出力電力に対して、設定した電力値が近づくように、マイコン１３１がインバータ１４９を構成するスイッチング素子１４８をスイッチング動作させることで、マイコン１３１は入力する電圧の歪に左右されることなく、本来の電圧値に追従して、正しく出力電力を調整することが可能になる。

なお本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。また、上記各実施例を組み合せて実施することも可能である。さらに、第３実施例にある裾コア１６はホルダー５側に配置しても構わないものとする。また、上記各実施例にあるコイル支持面５の面形状を湾曲だけでなく、傾斜して形成しても構わないものとする。

本発明の第１実施例における電磁誘導加熱装置を示す斜視図である。同上、電磁誘導加熱装置を示す側面図である。本発明の第２実施例における電磁誘導加熱装置を示す断面図である。本発明の第３実施例におけるコイル支持体の備えられた裾コアを示す斜視図である。同上、裾コアと裾コアとの間に第２のリブを配置した状態を示す斜視図である。本発明の第４実施例における電磁誘導加熱装置を示す断面図である。本発明の第５実施例における電磁誘導加熱装置においてホルダーに備えられたメインコア及びコイル対向面部を示した斜視図である。同上、ホルダーに備えられたメインコア及びコイル対向面部を示した平面図である。本発明の第６実施例における電磁誘導加熱装置を示す断面図である。同上、励磁コイルを示す平面図である。同上、本発明に係る電磁誘導加熱装置における加熱ローラの温度分布と従来の電磁誘導加熱装置における加熱ローラの温度分布とを比較して示す図である。本発明の第１参考例における電磁誘導加熱装置の回路図である。

３励磁コイル（加熱手段）
５コイル支持面（支持部）
６コイル支持体（支持体）
７ホルダー
１１第１のリブ（第１の保持部）
１３第２のリブ（第２の保持部）

Claims

導電体からなる線材を巻回して形成される加熱手段と、当該加熱手段を支持する支持部を有する支持体と、前記支持部に前記加熱手段を保持するためのホルダーを有し、該ホルダーに、前記加熱手段の巻回形状を保持するための第１の保持部を備え、該第１の保持部は、前記支持部に沿って、前記支持部に向けて凸リブ形状となるように突出して形成され、前記支持部には、前記加熱手段を保持可能に形成された第２の保持部を備え、前記第１の保持部の巻回形状の前記加熱手段における短手方向に応じた寸法が、前記巻回形状の前記加熱手段における前記短手方向の寸法より広く形成されていることを特徴とする電磁誘導加熱装置。