JPH1016435A

JPH1016435A - 電磁誘導加熱型製本装置

Info

Publication number: JPH1016435A
Application number: JP17023496A
Authority: JP
Inventors: Toshio Suzuki; 敏夫鈴木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱装置による製本のための加熱
が、簡単な制御で一定の温度に制御できるようにする。【解決手段】製本装置の周囲の温度を検出する温度検
出手段２５，２６と、この温度検出手段２５が検出した
温度に応じて、高周波出力の加熱用コイル３０ａ〜３０
ｄへの供給の制御を行う制御手段２４，２７，２８とを
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば紙などをカ
バーで綴じて簡易的に製本する製本装置に関し、特に電
磁誘導加熱により接着剤を溶融させて製本する製本装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数枚の紙などをカバーで簡易的
に綴じる製本装置として、図７及び図８に示す原理のも
のが開発されている。即ち、図７はカバーの構成を示す
図で、カバー１は、前扉部１ａと後扉部１ｂと両扉部１
ａ，１ｂを接合する底部１ｃ（背表紙）とで構成され、
底部１ｃの内面には熱溶融性の接着剤２を塗布してお
く。そして、この接着剤２を熱で溶かして、複数枚の紙
などの被製本物３の端面を、このカバー１に接着させ、
製本する。

【０００３】この場合、接着剤２を溶かす場合の熱源と
しては、従来は電熱線などのヒーターが使用されてい
た。即ち、例えば図８に示すように、カバー１の底部に
電熱線４を近接させ、この電熱線４により接着剤２を加
熱して溶かし、被製本物３の端面をカバー１の底部に接
着するようにしていた。

【０００４】ところが、このようなヒーターにより加熱
を行う製本装置の場合には、カバーそのものを加熱して
しまうため、カバーとして加熱により溶ける可能性のあ
る樹脂材料を使用できない不都合がある。また、紙で形
成されたカバーを使用した場合には、加熱でカバーであ
る紙が焼けて変色してしまう不都合があった。

【０００５】これらの問題点を解決するために、電磁誘
導加熱装置を製本装置に適用することが提案されてい
る。この製本装置は、例えば図９に示すように、カバー
１として、カバー１の底部の内面に金属シート５を貼
り、この金属シート５の上に熱溶融性の接着剤６（エポ
キシ系接着剤など）を塗布したものを使用する。

【０００６】そして、調理器具などで実用化されている
電磁誘導加熱装置を使用して、加熱する。即ち、電磁誘
導加熱装置の加熱用コイル１４（ワークコイル）を使用
して、金属シート５とその上の接着剤６を加熱する。こ
の場合、加熱用コイル１４には、高周波電流を印加す
る。

【０００７】ここで、この加熱用コイル１４に高周波電
流を印加する構成を図１０に示すと、図中１０は商用交
流電源を示し、この電源１１から得られる１００Ｖの交
流信号をダイオードブリッジによる整流回路１２に供給
し、全波整流された直流信号とする。そして、この整流
回路１２の整流信号出力部の＋側を、フィルタ用チョー
クコイル１３を介して加熱用コイル１４の一端に接続
し、この加熱用コイル１４の他端を出力トランジスタ
（ＮＰＮ型のトランジスタ）１７のコレクタに接続し、
この出力トランジスタ１７のエミッタを整流回路１２の
整流信号出力部の−側に接続する。

【０００８】そして、加熱用コイル１４には、並列に共
振用コンデンサ１５を接続する。また、出力トランジス
タ１７のエミッタ・コレクタ間には、ダンパー用ダイオ
ード１６を接続する。また、整流回路１２の整流信号出
力部の＋側と−側との間には、フィルタ用コンデンサ１
８を接続する。さらに、フィルタ用チョークコイル１３
と加熱用コイル１４との接続中点と、整流回路１２の整
流信号出力部の−側との間に、フィルタ用コンデンサ１
９を接続する。

【０００９】そして、出力トランジスタ１７のベースに
は、ドライブ回路２３の出力が供給される。この場合、
商用交流電源１１を電源回路２１で変換した直流低圧信
号を電源として、発振回路２２で数十ｋＨｚの周波数の
発振信号が作成され、この発振信号がドライブ回路２３
に供給されて、トランジスタ１７を駆動するドライブ信
号とされる。この数十ｋＨｚ程度の周波数のドライブ信
号が出力トランジスタ１７のベースに供給されること
で、整流回路１２が出力する整流信号が、この制御信号
の周波数に同期してスイッチングされ、加熱用コイル１
４に高周波電流が流れる。

【００１０】このようにして加熱用コイル１４に高周波
電流が流れることで、加熱用コイル１４の表面から磁力
線が発生する。そして、この磁力線が到達する交番磁界
中（即ち加熱用コイル１４の近傍）に、被加熱物である
金属シート５を配置することで、電磁誘導現象により金
属シート５内に閉ループの電流（渦電流）が流れ、この
渦電流と金属シート５の導体抵抗とによって生じるジュ
ール熱（渦電流損）が、金属シート５そのものが加熱す
る。

【００１１】このような電磁誘導加熱装置を製本装置と
して使用することで、図１０に示すようなカバー１の内
部の金属シート５とその上の接着剤６だけを加熱するこ
とができ、カバー１として耐熱性の低い材質を使用でき
るようになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、製本装置で
製本する場合に使用するカバーのサイズには、種々のも
のがあり、上述した電磁誘導加熱装置を製本装置として
使用する場合には、使用するカバー１のサイズに合わせ
た加熱時間などの制御が必要になる。即ち、必要以上に
加熱すると、カバーや被製本物の温度が高くなって、カ
バーや被製本物を損傷させてしまうおそれがあり、接着
剤が溶融する所定の温度まで加熱し、それ以上の温度に
は加熱しないようにする必要がある。

【００１３】ところが、従来の電磁誘導加熱装置では、
製本装置に要求されている厳密な温度管理は困難であっ
た。即ち、電磁誘導加熱装置を製本装置として使用する
場合には、被加熱物であるカバーの内部の金属シート
は、幅が数mmから数cm程度で非常に小さいものであり、
数秒程度の短時間の加熱で（即ち大きな電力での加熱
で）、正確に一定の温度とする制御を行うのは困難であ
った。

【００１４】本発明はかかる点に鑑み、電磁誘導加熱装
置による製本のための加熱が、簡単な制御で一定の温度
に制御できるようにすることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、製本装置の周
囲の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段
が検出した温度に応じて、高周波出力の加熱用コイルへ
の供給の制御を行う制御手段とを備えたものである。

【００１６】かかる構成によると、周囲の温度変化によ
る加熱状態の補正が行われ、正確な温度制御が可能にな
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１〜
図６を参照して説明する。この図１〜図６において、図
７以降の図に対応する部分には同一符号を付し、その詳
細説明は省略する。

【００１８】本例においては、製本装置として構成され
た電磁誘導加熱装置としたもので、従来例として図９で
説明したカバー１と同様に、背表紙部分の内面に金属シ
ート５を貼り、この金属シート５の上に熱溶融性の接着
剤６を塗布したカバー１を使用して、製本を行う。な
お、本例においては金属シート５として、厚さ２０μｍ
〜３０μｍ程度のアルミ箔を使用する。そして本例にお
いては、加熱用コイルとして４個のコイル３０ａ，３０
ｂ，３０ｃ，３０ｄを使用したもので、まずこの４個の
加熱用コイル３０ａ〜３０ｄが配置された製本装置の構
成を、図３及び図４を参照して説明する。

【００１９】図３は製本装置の断面を示す図で、カバー
１に挟まれた被製本物３の背表紙の部分に近接して、加
熱用コイル３０ａ〜３０ｄを配置するもので、図４に示
すように、背表紙の長さ方向に沿って４個を直線状に配
置する。そして、本例の各加熱用コイル３０ａ〜３０ｄ
は、それぞれ円形で平板状のコア３１の中央に、棒状の
所定高さの円形コア３２を接着し、このコア３２の周囲
に巻線３３を巻回させて形成させたもので、巻線３３の
巻径が円形のコア３１の径と同じか小さくなるようにし
てある。但し、図３に矢印で示すように、加熱用コイル
３０ａ，３０ｃの巻線の巻装方向と、加熱用コイル３０
ｂ，３０ｄの巻線の巻装方向とは、逆方向となるように
してあり、１個毎に巻装方向が変化するように配置して
ある。

【００２０】この４個の加熱用コイル３０ａ〜３０ｄ
は、基板４１上に配置され、この４個の加熱用コイル３
０ａ〜３０ｄの上に、カバーの背表紙と当接する底板４
２（非磁性材）が配置され、この底板４２に対して垂直
に２枚の押さえ板４３，４４が間隔を調整できる状態で
配置されている。そして、これらの部材が、筐体４５内
に一体に収納され、この筐体４５の上部から２枚の押さ
え板４３，４４の間に、カバー１に挟まれた被製本物３
を挿入することができるようにしてある。

【００２１】そして、カバー１に挟まれた被製本物３を
２枚の押さえ板４３，４４の間に挿入した後、この２枚
の押さえ板４３，４４に、図３に矢印ａ，ｂで示す方向
に力を加えて、カバー１に挟まれた被製本物３を押さえ
た状態で、４個の加熱用コイル３０ａ〜３０ｄへの高周
波電流の印加を開始させて、加熱を行う。

【００２２】次に、このように構成される製本装置内の
４個の加熱用コイル３０ａ〜３０ｄの駆動回路の構成に
ついて説明する。図１は、その回路構成を示す図で、４
個の加熱用コイル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは直
列に接続する。即ち、整流回路１２の整流信号出力部の
＋側を、フィルタ用チョークコイル１３を介して加熱用
コイル３０ａの一端に接続し、この加熱用コイル３０ａ
の他端を、次段の加熱用コイル３０ｂの一端に接続し、
以下順に接続し、最終段の加熱用コイル３０ｃの他端
を、出力トランジスタ１７のコレクタに接続する。そし
て、４個直列に接続された加熱用コイル３０ａ，３０
ｂ，３０ｃ，３０ｄと並列に、共振用コンデンサ１５を
接続する。

【００２３】そして本例においては、この出力トランジ
スタ１７の駆動を行うドライブ回路２３に発振信号を供
給する発振回路２２を、コントロール回路２４により制
御するようにしてある。この場合、コントロール回路２
４による発振回路２２の制御としては、発振出力の開始
及び停止による加熱の開始及び停止の制御と、その発振
出力のパワー（電力）の制御を行うようにしてある。

【００２４】そして本例の製本装置は、この製本装置の
周囲の温度（即ち加熱により影響されない温度）を検出
する温度センサ２５を備えて、この温度センサ２５の出
力から、温度検出回路２６が装置の周囲の温度を判断す
るようにしてある。そして、温度検出回路２６が判断し
た温度のデータを、コントロール回路２４に供給すると
共に、タイマコントロール回路２７に供給する。タイマ
コントロール回路２７では、判断した温度に対応したタ
イマ時間を設定させ、その設定したタイマ時間だけタイ
マ回路２８で時間の経過をカウントさせ、タイマ回路２
８がその時間の経過をカウントしたとき、コントロール
回路２４にタイマ時間の経過を指示する。

【００２５】そして、コントロール回路２４では、発振
回路２２からの発振信号の出力を開始させてから（即ち
加熱を開始させてから）、タイマ時間の経過が指示され
たとき、この発振信号の出力を停止させる制御を行う。
なお、このタイマコントロール回路２７及びタイマ回路
２８を使用して加熱時間を可変させる制御を行う場合に
は、発振回路２２から発振信号を出力させる場合の、そ
の発振信号のパワー（電力）は一定としてある。

【００２６】ここで、温度センサ２５に接続される具体
的な回路の一例を図２に示す。ここでは、温度センサ２
５として、周囲温度により抵抗値が変化（温度の上昇に
より抵抗値が減少）する素子であるサーミスタを使用す
る。そして、温度センサ２５の一端に、電源端子５１か
ら所定電圧の電源＋Ｂを供給する。そして、温度センサ
２５の他端を、コンデンサＣ₁を介して接地し、この温
度センサ２５とコンデンサＣ₁との接続中点を、コンパ
レータ２５の＋側入力に接続する。また、温度センサ２
５とコンデンサＣ₁との接続中点に、常閉スイッチＳ₁
の一端を接続し、このスイッチＳ₁の他端を接地する。
なお、常閉スイッチＳ₁は、加熱の開始で開状態になる
スイッチである。

【００２７】そして、電源＋Ｂが得られる電源端子５１
を、抵抗器Ｒ₁，Ｒ₂の直列回路を介して接地し、この
抵抗器Ｒ₁，Ｒ₂の接続中点を、コンパレータ２５の−
側入力に接続する。そして、コンパレータ５２の出力端
子５３と電源端子５１との間には、抵抗器Ｒ₃を接続す
る。

【００２８】この図２に示すように温度センサ２５に回
路が接続されることで、温度検出回路２６とタイマコン
トロール回路２７とタイマ回路２８とが、温度センサ２
５に接続された状態となっている。即ち、加熱の開始と
同時にスイッチＳ₁が開状態になると、抵抗器である温
度センサ２５を介して電源＋ＢがコンデンサＣ₁に充電
され始める。そして、このコンデンサＣ₁の充電電圧
が、抵抗器Ｒ₁，Ｒ₂で分圧された電圧を越えたとき、
コンパレータ５２の出力が出力端子５３から出力される
ようになる。この出力端子５３に得られるコンパレータ
出力を、図１に示すコントロール回路２４に供給するこ
とで、温度センサ２５が検出した温度に応じて、出力端
子５３からコントロール回路２４に信号が供給される時
間が変化するようになる。ここで、コンデンサＣ₁の容
量や、抵抗器Ｒ₁，Ｒ₂の抵抗値などの特性を、タイマ
時間が適切となるように選定する。

【００２９】その他の部分は、図１０に示した従来の回
路と同様に構成する。

【００３０】次に、本例の電磁誘導加熱装置（製本装
置）により製本用の加熱が行われる状態について、図５
の温度特性図を参照して説明する。図５は、縦軸を温度
としてあり、金属シート５を加熱する場合の適正温度を
Ｔ₀として示す。また、横軸を加熱開始からの時間の経
過としてある。この図５では、この製本装置が設置され
た環境の温度が３０℃の場合の温度変化特性Ａと、製本
装置が設置された環境の温度が１０℃の場合の温度変化
特性Ｂとを示している。

【００３１】本例の製本装置は、上述した構成の回路に
より、周囲の温度変化に応じて、加熱時間の設定が変化
するようにしてあるので、３０℃の場合の加熱終了時間
ｔ₁と、１０℃の場合の加熱終了時間ｔ₂とが、それぞ
れ適切な時間に設定され、いずれの室温の場合でも、金
属シート５が適正温度Ｔ₀になった時点で、加熱が終了
するようになる。従って、周囲の温度が変化しても、常
時適正温度Ｔ₀で金属シート５の誘導加熱を停止させる
ことができ、常時適切な製本が行われる。

【００３２】なお、以上の説明では、加熱出力は一定と
して、加熱時間を温度により変化させるようにしたが、
加熱時間は一定とし、加熱出力を検出した周囲温度に応
じて変化させて、周囲温度による補正を行うようにして
も良い。即ち、図１の回路の温度検出回路２６が判断し
た温度に基づいて、コントロール回路２４では、発振回
路２２の発振出力の電力を変化させて、常時一定時間で
適正温度Ｔ₀まで加熱させるようにしても良い。この検
出した温度と電力との対応関係については、例えばコン
トロール回路２４に接続されたメモリに予め記憶させて
おく。

【００３３】図６は、この場合の加熱温度特性を示す図
で、縦軸を温度としてあり、横軸を加熱開始からの時間
の経過としてある。図６に示す温度変化特性Ｃは、この
製本装置が設置された環境の温度が３０℃の場合の特性
で、加熱電力として４００Ｗを設定した場合の例であ
り、温度変化特性Ｄは、製本装置が設置された環境の温
度が１０℃の場合の特性で、加熱電力として５００Ｗを
設定した場合の例であり、いずれの特性Ｃ，Ｄの場合で
も加熱開始から所定時間ｔ₃が経過したとき、適正温度
Ｔ₀となって、誘導加熱を停止させる制御が行われる。

【００３４】このように、周囲温度の変化に応じて加熱
電力を制御することで、常時一定の加熱時間による誘導
加熱が可能になる。

【００３５】なお、ここでは検出した周囲温度に応じ
て、加熱時間を変化させる例と、加熱電力を変化させる
例の２つの例を示したが、検出した周囲温度に応じて、
加熱時間の変化と加熱電力の変化を組み合わせて、適正
温度までの加熱制御を行うようにしても良い。

【００３６】また、上述した加熱電力などの値は一例を
示したものであり、製本に使用するカバーの構成（即ち
金属シートの材質，接着剤の溶ける温度など）や、加熱
用コイルの効率などにより変化するものである。

【００３７】また、上述実施例では温度検出手段とした
サーミスタを使用したが、他の手段により温度を検出す
るようにしても良い。

【００３８】また、上述実施例では加熱用コイルを複数
個直列に接続して電磁誘導加熱装置を構成したものに適
用したが、加熱用コイルなどの構成や配置が異なる電磁
誘導加熱装置の加熱温度制御にも、本発明が適用できる
ことは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】本発明によると、周囲の温度変化による
加熱温度の補正が行われ、周囲の温度を考慮した正確な
加熱温度の制御が可能になり、正確な温度による良好な
品質の製本が可能になる。

【００４０】この場合、温度検出手段が検出した温度に
基づいて、誘導加熱時間を制御することで、加熱時間の
調整により加熱温度の制御が正確に行えるようになる。

【００４１】また、温度検出手段が検出した温度に基づ
いて、加熱電力を制御することで、電力調整により加熱
温度の制御が正確に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図である。

【図２】一実施例の温度センサの周辺回路の構成図であ
る。

【図３】一実施例による製本装置の断面図である。

【図４】一実施例による製本装置の加熱コイルの配置状
態を示す側面図である。

【図５】一実施例による温度変化例（出力一定時）を示
す特性図である。

【図６】一実施例による温度変化例（出力調整時）を示
す特性図である。

【図７】製本装置に使用するカバーの構成を示す斜視図
である。

【図８】従来の製本装置の一例を示す説明図である。

【図９】電磁誘導加熱装置による製本装置の一例を示す
説明図である。

【図１０】従来の電磁誘導加熱装置の駆動回路の一例を
示す回路構成図である。

【符号の説明】

１カバー、３被製本物、５金属シート、６熱溶
融性接着剤、１７出力トランジスタ、２２発振回
路、２３ドライブ回路、２４コントロール回路、２
５温度センサ、２６温度検出回路、２７タイマコ
ントロール回路、２８タイマ回路、３０ａ，３０ｂ，
３０ｃ，３０ｄ加熱用コイル、３１，３２コア、３
３巻線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波発生手段と、該高周波発生手段の高周波出力が印加される加熱用コイ
ルとを備えて、上記加熱用コイルの近傍に配置された帯状の金属導体
を、上記加熱用コイルから発生する磁力線により加熱さ
せて、上記金属導体の近傍に配された熱溶融性接着剤の
溶融で被製本物を接着させて製本する電磁誘導加熱型製
本装置において、製本装置の周囲の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段が検出した温度に応じて、上記高周波出力
の上記加熱用コイルへの供給の制御を行う制御手段とを
備えた電磁誘導加熱型製本装置。
【請求項２】上記温度検出手段が検出した温度に基づ
いて、誘導加熱時間を制御するようにした請求項１記載
の電磁誘導加熱型製本装置。
【請求項３】上記温度検出手段が検出した温度に基づ
いて、加熱電力を制御するようにした請求項１記載の電
磁誘導加熱型製本装置。