(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
請求項１に記載の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。
【請求項３】
請求項２に記載の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。
【請求項４】
請求項１に記載の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。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】特開２０００−１５０１３１号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５９５４号公報
【特許文献３】特開２００３−３３０２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【実施例１】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【実施例２】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１にかかる加熱ロール装置を示す右側面図である。
【図２】実施例１にかかる加熱ロール装置を示す正面図である。
【図３】内側導線３ａを固定したボビン３の平面図である。
【図４】実施例２にかかる加熱ロール装置を示す右側面図である。
【符号の説明】
【００２２】
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
【図１】
0004847131.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004847131.tif 000005