加熱ローラ装置、 これを用いた定着装置および画像形成装置 技術分野 Heat roller device, fixing device and image forming device using the same
本発明は、 改良された誘導加熱ローラ装置、 これを備えた定着装置お よび画像形成装置に関する。 背景技術 The present invention relates to an improved induction heating roller device, a fixing device including the same, and an image forming apparatus. Background art
トナー画像を熱定着するために、 従来からハロゲン電球を熱源として 用いた加熱ローラが用いられているが、 効率が悪く、 大電力を必要とす る不具合がある。 そこで、 誘導加熱方式を導入してこの問題を解決しよ うと開発が行われている。 この種の目的のための誘導加熱方式には、 例 えば特開 2 0 0 0— 2 1 5 9 7 4号公報に記載されているような渦電流 損方式と、 例えば特開昭 5 9— 3 3 7 8 7号公報に記載されているよう なトランス方式とがある。 渦電流損方式は、 I Hジャーなどにおいて実 用化されているのと同様な動作原理であって、 誘導コイルにより加熱口 ーラに生じる渦電流によって加熱ローラを加熱する方式である。 上記の 文献に記載されている トランス方式は、 導電部材で構成した円筒状ロー ラ本体すなわち加熱ローラと、 ローラ本体内に同心状に配置した円筒状 ボビンと、 ボビンの外周に螺旋状に卷装して通電によりローラ本体内に 誘導電流を誘起させて加熱する誘導コイルとを備えている。 そして、 円 筒状ローラ本体が閉回路の 2次コイルとなり、 誘導コイルが 1次コイル となって、 両者の間にトランス結合が生じて、 円筒状ローラ本体の 2次 コイルに 2次電圧が誘起される。 その結果、 2次コィ'ルの閉回路内を 2 次電流が流れることにより、 円筒状ローラ本体が発熱する。 Conventionally, a heat roller using a halogen bulb as a heat source has been used to thermally fix a toner image. However, there is a problem that the efficiency is low and a large power is required. Therefore, development is underway to solve this problem by introducing an induction heating method. Induction heating methods for this type of purpose include, for example, an eddy current loss method as described in JP-A-2000-215974, and There is a transformer system as described in Japanese Patent Publication No. 337787. The eddy current loss method has the same operating principle as that used in an IH jar or the like, and heats a heating roller by eddy current generated in a heating roller by an induction coil. The transformer system described in the above-mentioned document is composed of a cylindrical roller body or a heating roller composed of a conductive member, a cylindrical bobbin concentrically arranged in the roller body, and spirally wound around the outer periphery of the bobbin. And an induction coil for inducing an induced current in the roller body by energization to heat the roller body. Then, the cylindrical roller body becomes the secondary coil of the closed circuit, the induction coil becomes the primary coil, and a transformer coupling occurs between the two, and a secondary voltage is induced in the secondary coil of the cylindrical roller body. Is done. As a result, the secondary current flows in the closed circuit of the secondary coil, and the cylindrical roller body generates heat.
ところで、 トランス方式は、 渦電流損方式より磁気的結合が強いため に定常効率が高いとともに、 加熱ローラ全体を加熱できるので、 渦電流
方式に比較して定着装置の構造が簡単になるという利点がある。 また、 加えて動作周波数を 2 0 k H z以上、 好適には 1 M H z以上の高周波に することによって、 誘導コイルの Qを大きく して電力伝達効率を髙くす ることができる。 このため、 加熱の総合効率が高くなり、 省電力を図る ことができる。 また、 渦電流損方式に比較して定着装置の構造が簡単に なるという利点もある。 さらに、 渦電流損方式の加熱ローラより熱容量 をかなり小さくすることができる。 したがって、 トランス方式は、 熱定 着の高速化に甚だ好適である。 By the way, the transformer method has a higher steady state efficiency due to stronger magnetic coupling than the eddy current loss method, and can heat the entire heating roller. There is an advantage that the structure of the fixing device is simplified as compared with the system. In addition, by setting the operating frequency to a high frequency of 20 kHz or more, preferably 1 MHz or more, the Q of the induction coil can be increased and the power transfer efficiency can be increased. For this reason, the overall efficiency of heating is increased, and power can be saved. Another advantage is that the structure of the fixing device is simplified as compared with the eddy current loss method. Further, the heat capacity can be considerably reduced as compared with the eddy current loss type heating roller. Therefore, the transformer method is very suitable for speeding up the heat deposition.
本発明者らは、 先に誘導コイルに空芯トランス結合する回転可能に支 持される中空構造の加熱ローラにおいて、 その 2次側抵抗値を 2次リア クタンスにほぼ等しい閉回路からなる 2次コイルに形成することにより、 誘導コイルから加熱ローラへの電力伝達効率が高くなり、 加熱ローラを 効率よく加熱する著しい効果が得られる トランス結合形の発明をなした。 この発明は、 特開 2 0 0 2— 2 2 2 6 8 8号公報に記載されている。 こ の発明により加熱ローラの誘導加熱の省電力を図るとともに、 熱定着を 高速化することが容易になった。 トランス方式の誘導加熱ローラ装置は、 高周波電源装置から取り出す高周波電力を利用するための有力な用途の 一つである。 SUMMARY OF THE INVENTION The inventors of the present invention have proposed a rotatable and supported hollow heating roller that is air-core transformer-coupled to an induction coil, and has a secondary circuit comprising a closed circuit having a secondary resistance value substantially equal to the secondary reactance. By forming the coil, the efficiency of power transmission from the induction coil to the heating roller is increased, and a transformer-coupled invention is obtained in which a remarkable effect of efficiently heating the heating roller can be obtained. The present invention is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-222628. According to the present invention, it is possible to save power for induction heating of the heating roller, and it is easy to speed up the heat fixing. The transformer-type induction heating roller device is one of the most promising applications for utilizing the high-frequency power extracted from the high-frequency power supply.
誘導加熱ローラ装置においては、 その加熱方式が上記のいずれの方式 であったとしても、 高周波電源装置で発生した高周波電圧を誘導コイル に印加して、 誘導コイルを付勢する点で共通している。 誘導加熱ローラ 装置を複写機などの定着装置に適用するには、 高周波電源装置に対する 改良が望まれる。 すなわち、 第 1に、 量産に適した高周波電源装置であ り、 第 2に廉価で、 しかも、 軽量であり、 第 3に加熱ローラの発熱量を 変化できるような高周波電源装置であることが望まれる。 Regardless of the heating method, any induction heating roller device has a common feature in that the high-frequency voltage generated by the high-frequency power supply device is applied to the induction coil and the induction coil is energized. . In order to apply an induction heating roller device to a fixing device such as a copying machine, improvement to a high-frequency power supply device is desired. That is, first, it is desirable that the high-frequency power supply be suitable for mass production, secondly, that it be inexpensive, lightweight, and thirdly, be capable of changing the amount of heat generated by the heating roller. It is.
これに対して、 従来の技術によれば、 高周波数、 例えば 1 0 0 k H z 以上の高周波交流電圧を発生する高周波電源装置の出力端に共振回路を
配設すると、 効率よく高周波交流電力を取り出せることは既知である。 ところが、 1 0 0 V商用交流電源から 1 k W程度の高周波交流電力を得 よう とすると、 高周波電源装置の上記共振回路の入力インピーダンスが 非常に低くなつてしまう。 入力インピーダンスがこのように低いと、 わ ずかな寄生インダクタンスなどが存在することによつても、 上記共振回 路のインピーダンスが変化する。 このため、 従来技術に基づいて上記の ように構成するのでは、 量産性に向いた高周波電源装置を得ることがで きないという問題がある。 On the other hand, according to the conventional technology, a resonance circuit is provided at the output end of a high-frequency power supply that generates a high-frequency AC voltage of a high frequency, for example, 100 kHz or more. It is known that high-frequency AC power can be efficiently extracted when it is provided. However, when trying to obtain high-frequency AC power of about 1 kW from a 100 V commercial AC power supply, the input impedance of the resonance circuit of the high-frequency power supply becomes very low. When the input impedance is so low, the impedance of the resonance circuit changes due to the existence of a slight parasitic inductance or the like. For this reason, there is a problem that it is not possible to obtain a high-frequency power supply device suitable for mass production with the above-described configuration based on the conventional technology.
そこで、 低周波交流電源と高周波電源装置との間に昇圧チヨ ツバ 昇 圧トランスなどの昇圧手段を介在させて、 高周波電源装置の入力電圧を 高めることによって、 高周波出力端の共振回路の入力インピーダンスを 高くすることが考えられる。 ところが、 従来技術に基づいて上記のよう に構成するのでは、 コス トアップや重量増加を招く という問題がある。 また、 誘導加熱ローラ装置を加熱ローラの発熱を複写機などのトナー 画像を定着用として用いる場合、 定着スピードなどに応じてその発熱量 を変化できることが望まれる。 これを実現するためには、 加熱ローラに 伝達される高周波交流電力を変化させる必要がある。 そこで、 高周波変 換回路の入力段に昇圧チヨ ッパを介在させて、 昇圧チヨ ッパを操作して 直流入力電圧を調節することにより容易に高周波電力を変化させること ができる。 - ところが、 従来一般に行なわれている昇圧チョ ッパゃ昇圧トランスな どの昇圧手段を介在させて、 直流電源電圧を所要に昇圧する方法は、 コ ス トアップや重量増加を招くため、 廉価で、 しかも、 軽量な高周波電源 装置が欲しいとする要求に応えることができないという問題がある。 発明の開示 Therefore, the input impedance of the high-frequency output terminal is increased by increasing the input voltage of the high-frequency power supply by interposing a step-up means such as a booster step-up transformer between the low-frequency AC power supply and the high-frequency power supply. It can be considered higher. However, the above-described configuration based on the conventional technology has a problem in that cost and weight are increased. Also, when the induction heating roller device uses the heat generated by the heating roller for fixing a toner image of a copying machine or the like, it is desirable that the amount of heat generated can be changed according to the fixing speed. To achieve this, it is necessary to change the high-frequency AC power transmitted to the heating roller. Therefore, high-frequency power can be easily changed by interposing a booster chopper at the input stage of the high-frequency converter and operating the booster chopper to adjust the DC input voltage. -However, the conventional method of boosting the DC power supply voltage by intervening boosting means such as a boosting chopper and a boosting transformer as required increases the cost and weight, and is inexpensive and moreover. However, there is a problem that a demand for a lightweight high-frequency power supply device cannot be satisfied. Disclosure of the invention
本発明は、 高周波電源装置を制御することで誘導加熱ローラの加熱を
P T/JP2004/007840The present invention controls the induction heating roller by controlling the high frequency power supply. PT / JP2004 / 007840
、 4 , Four
可制御にした誘導加熱ローラ装置、 これを備えた定着装置およ.ぴ画像形 成装置を提供することを一般的な目的とする。 It is a general object to provide a controllable induction heating roller device, a fixing device having the same, and an image forming device.
また、 本発明は、 外部信号に応じて高周波電源装置を制御することで 誘導加熱ローラの加熱の程度を電流のフリ ッカーを生じることなし円滑 に変化させることができるようにした誘導加熱ローラ装置、 これを備え た定着装置および画像形成装置を提供することを他の目的とする。 Further, the present invention provides an induction heating roller device that controls the high-frequency power supply device in accordance with an external signal so that the degree of heating of the induction heating roller can be smoothly changed without causing flicker of current. Another object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus provided with the above.
さらに、 本発明は、 外部信号に応じて高周波電源装置を制御すること で誘導加熱ローラの加熱の程度を変化可能にするのに加えて、 加熱ロー ラの加熱領域を変更できるようにすることにより、 異なるサイズの被加 熱体に加熱ローラの加熱領域を適合させることができるようにした誘導 加熱ローラ装置、 これを備えた定着装置および画像形成装置を提供する ことを他の目的とする。 Further, the present invention provides a method of controlling the high-frequency power supply in accordance with an external signal to change the degree of heating of the induction heating roller and changing the heating area of the heating roller. Another object of the present invention is to provide an induction heating roller device capable of adapting a heating area of a heating roller to a heated object having a different size, a fixing device including the same, and an image forming apparatus.
さらにまた、 本発明は、 外部信号に応じて高周波電源装置を制御する ことで誘導加熱ローラの加熱の程度を変化可能にするのに加えて、 誘導 加熱ローラの温度特性による影響が低減するように高周波電源装置を制 御することにより、 実用性を高めた誘導加熱ローラ装置、 これを備えた 定着装置および画像形成装置を提供することを他の目的とする。 Still further, the present invention provides a method of controlling the high-frequency power supply in accordance with an external signal so that the degree of heating of the induction heating roller can be changed, and the influence of the temperature characteristic of the induction heating roller can be reduced. Another object of the present invention is to provide an induction heating roller device having improved practicality by controlling a high-frequency power supply device, and a fixing device and an image forming apparatus provided with the induction heating roller device.
本発明の主要な第 1の実施例において、 誘導加熱ローラ装置は、 誘 導コイル、 この誘導コイルに磁気結合することによって 2次電流が流れ て発熱する加熱ローラ、 および上記誘導コイルを付勢する高周波電源装 置を具備し、 前記高周波電源装置は、 低周波交流電圧を高周波交流電圧 に変換して出力する主回路部、 および外部信号に応じて主回路部を制御 して低周波交流電圧の周波数より十分高く、 かつ、 高周波交流電圧の周 波数より十分低い周波数で P WM制御された高周波交流電圧を出力させ 得る制御部を少なく とも共通した構成として備えている。 In a first main embodiment of the present invention, an induction heating roller device includes an induction coil, a heating roller which generates heat by a secondary current flowing by being magnetically coupled to the induction coil, and energizes the induction coil A high-frequency power supply, wherein the high-frequency power supply converts a low-frequency AC voltage into a high-frequency AC voltage and outputs the high-frequency AC voltage, and controls the main circuit in response to an external signal to generate a low-frequency AC voltage. A control unit capable of outputting a high-frequency AC voltage under PWM control at a frequency sufficiently higher than the frequency and sufficiently lower than the frequency of the high-frequency AC voltage is provided as at least a common configuration.
以下、 本発明の共通的な構成要素について説明する。 なお、 用語の定 義および技術的意味は、 特に指定しない限り上記の態様だけでなく、 以
下の各実施の態様においても適用されるものとする。 Hereinafter, common components of the present invention will be described. Unless otherwise specified, the definitions and technical meanings of the terms are based on It is also applied to the following embodiments.
<高周波電源装置について > 高周波電源装置は、 可制御な高周波 交流電圧を出力して後述する誘導コイルを付勢し、 もって加熱ローラを 加熱するためのエネルギーを、 誘導コイルを経由して加熱ローラに供給 する手段であり、 主回路部および制御部を備えている。 <About the high-frequency power supply device> The high-frequency power supply device outputs a controllable high-frequency AC voltage to energize the induction coil described later, and thereby transfers energy for heating the heating roller to the heating roller via the induction coil. It is a means for supplying and has a main circuit section and a control section.
(主回路部について) 主回路部は、 低周波交流電圧を一般的に は間接的に変換、 例えばいつたん直流電圧に変換してから高周波交流電 圧を形成する回路手段であり、 また、 主として電力を取り扱う回路部分 である。 しかし、 要すれば、 低周波交镩電圧を直接的に高周波交流電圧 に変換してもよい。 上記低周波交流電圧は、 例えば商用交流電源などか ら得ることができる。 (Regarding the main circuit section) The main circuit section is a circuit means for generally converting a low-frequency AC voltage indirectly, for example, converting to a DC voltage and then forming a high-frequency AC voltage. This is the circuit part that handles. However, if necessary, the low-frequency AC voltage may be directly converted to the high-frequency AC voltage. The low-frequency AC voltage can be obtained, for example, from a commercial AC power supply.
本発明において、 「高周波」 とは、 2 0 k H z以上の周波数をいう。 周 波数が 2 0 k H z以上、 好適には 1 0 0 k H z以上の高周波であると、 後述する高周波電源装置ばかりでなく、 高周波交流電圧が印加される周 辺の回路を著しく小形化できるので、 高周波電源装置の低コス ト化およ び軽量化の観点から好適である。また、周波数が 4 M H z以下であれば、 高周波特性が優れていて、 比較的安価な MOSFET を主回路部おょぴ後 述する制御部の能動素子として用いることができるとともに、 高周波ノ ィズの抑制が比較的容易である。 さらに、 高周波電源装置を空芯トラン ス結合方式の誘導加熱ローラ装置の加熱用電源として用いる場合には、 導誘コイルの Qを大きく して電力伝達効率をより一層高くすることが可 能になる。 電力伝達効率が高くなると、 加熱の総合効率が高くなり、 省 電力を図ることができる。 この場合には、 適合する能動素子 (例えば、 MOSFET) の経済性および高周波ノイズ抑制の容易性などの観点からは、 1〜 4 M H zの範囲が特に好適である。 したがって、 本発明において、 高周波とは、 好ましくは 2 0 k H z〜 4 M H zの範囲である。 In the present invention, “high frequency” refers to a frequency of 20 kHz or more. If the frequency is higher than 200 kHz, preferably higher than 100 kHz, not only the high-frequency power supply device to be described later but also the peripheral circuits to which the high-frequency AC voltage is applied are significantly reduced in size. Since this is possible, it is suitable from the viewpoint of reducing the cost and weight of the high-frequency power supply device. If the frequency is 4 MHz or less, high-frequency characteristics are excellent, and a relatively inexpensive MOSFET can be used as an active element of a main circuit section and a control section described later. Is relatively easy to control. Furthermore, when a high-frequency power supply is used as a heating power supply for an air-core transformer-coupled induction heating roller device, it is possible to further increase the power transfer efficiency by increasing the Q of the induction coil. . When the power transmission efficiency increases, the overall heating efficiency increases, and power can be saved. In this case, the range of 1 to 4 MHz is particularly preferable from the viewpoints of economy of a compatible active element (for example, MOSFET) and ease of suppressing high-frequency noise. Therefore, in the present invention, the high frequency is preferably in the range of 20 kHz to 4 MHz.
低周波交流電圧を間接的に変換して高周波交流電圧を形成する場合、
PC蘭 004磨 840 When indirectly converting a low-frequency AC voltage to form a high-frequency AC voltage, PC orchid 004 840
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整流化直流電源回路を低周波交流電源と高周波変換回路との間に介在さ せる。整流化直流電源回路は、低周波交流を直流に変換する手段であり、 整流手段を備える他に、 要すれば平滑化手段を含むことができる。 すな わち、 直流出力電圧は、 平滑回路を用いて形成した平滑化直流電圧でも よいし、 非平滑直流電圧であってもよい。 しかし、 非平滑直流電圧であ れば、 平滑化回路が不要になり、 回路構成が簡単化されるので、 誘導加 熱ローラ装置の小形化、 軽量化おょぴ低コス ト化に有利である。 A rectified DC power supply circuit is interposed between the low-frequency AC power supply and the high-frequency conversion circuit. The rectified DC power supply circuit is means for converting low-frequency AC into DC, and may include a rectifying means and, if necessary, a smoothing means. That is, the DC output voltage may be a smoothed DC voltage formed using a smoothing circuit or a non-smoothed DC voltage. However, a non-smooth DC voltage eliminates the need for a smoothing circuit and simplifies the circuit configuration, which is advantageous for reducing the size and weight of the induction heating roller device and reducing the cost. .
—方、 主回路部の高周波発生機能部分は、 その回路方式が特定のもの に限定されない。 高周波を発生する高周波変換回路には、 増幅器または インパータなどの回路要素を用いることができる。 増幅器としては、 例 えば電力変換効率の高い E級増幅器などを用いることができる。 また、 ィンパータとしては、 例えばハーフプリ ッジ形ィンバータなどを用いる ことができる。 増幅器おょぴィンパータのいずれを用いる場合において も、 複数の増幅器またはィンパータからなる単位主回路部を並列的に接 続して、 各単位主回路部から出力される高周波出力を合成、 すなわち一 括してから誘導コイルに印加するように主回路部を構成することができ る。 これにより、 所望の電力でありながら各回路部の出力を小さくてよ . いから、能動素子に比較的容量の小さな MOSFETを用いても、安価に、 しかも効率よく高周波を発生することができる。 —On the other hand, the high-frequency generation function of the main circuit is not limited to a specific circuit type. A circuit element such as an amplifier or an inverter can be used for a high-frequency conversion circuit that generates a high frequency. As the amplifier, for example, a class E amplifier having high power conversion efficiency can be used. Further, as the inverter, for example, a half-bridge type inverter can be used. Regardless of the type of amplifier or amplifier used, a unit main circuit unit consisting of a plurality of amplifiers or inverters is connected in parallel, and the high-frequency outputs output from each unit main circuit unit are combined, that is, Then, the main circuit section can be configured to apply the voltage to the induction coil. This allows the output of each circuit section to be small while maintaining the desired power. Therefore, even if a MOSFET having a relatively small capacity is used as the active element, high-frequency can be generated inexpensively and efficiently.
また、主回路部は、加熱ローラの加熱の程度を所望に制御するために、 後述する制御部による制御によって P WM制御された高周波交流電圧を 出力する。 そのために、 主回路部は、 制御部による P WM制御が行われ ている期間中は、 P WM制御により低周波交流電圧の周波数より十分に 高く、 かつ、 主回路部から出'力する高周波交流電圧の周波数より十分に 低い周波数で周期的に間欠動作を行って高周波交流電圧を断続的に発生 する。 In addition, the main circuit outputs a high-frequency AC voltage that is PWM-controlled by a control unit described below in order to control the degree of heating of the heating roller as desired. Therefore, during the period when the PWM control is being performed by the control unit, the main circuit unit uses the high-frequency AC that is sufficiently higher than the frequency of the low-frequency AC voltage by the PWM control and that is output from the main circuit unit. Intermittent operation is performed periodically at a frequency sufficiently lower than the frequency of the voltage to generate a high-frequency AC voltage intermittently.
さらに、 主回路部は、 制御部の制御に応じて必要に応じて高周波電源
装置の出力電圧の周波数を可変にするように構成することができる。 こ の構成は、 第 1に加熱ローラの軸方向に複数の誘導コイルを分散して配 置し、 複数の誘導コイルのうち、 所望の誘導コイルを選択的に付勢する ことにより、 加熱ローラの軸方向の加熱領域を選択可能に変更する場合 に好適である。 すなわち、 高周波電源装置の出力の周波数を外部信号に 応じて変化させることにより、 複数の誘導コイルに対して投入される高 周波電力を個別的に制御することが可能になる。 また、 第 2に出力周波 数を自動的に制御して、 高周波交流電圧の変換効率を所定の高い値に維 持することができる。 さらに、 要すれば、 第 3に例えば起動時の投入電 力を、 高周波交流電圧の周波数を変化することで、 通常運転時のそれよ り大きく して、 急速加熱を行うように構成することもできる。 In addition, the main circuit section can use a high-frequency power supply as necessary under the control of the control section. The frequency of the output voltage of the device can be configured to be variable. In this configuration, first, a plurality of induction coils are dispersed and arranged in the axial direction of the heating roller, and a desired induction coil among the plurality of induction coils is selectively energized to thereby form the heating roller. This is suitable when the heating region in the axial direction is changed to be selectable. That is, by changing the frequency of the output of the high-frequency power supply according to the external signal, it becomes possible to individually control the high-frequency power supplied to the plurality of induction coils. Second, the output frequency can be automatically controlled, and the conversion efficiency of the high-frequency AC voltage can be maintained at a predetermined high value. Furthermore, if necessary, thirdly, for example, the heating power may be increased at the time of startup by changing the frequency of the high-frequency AC voltage to be larger than that at the time of normal operation, and rapid heating may be performed. it can.
さらにまた、 主回路部は、 その高周波変換回路の前段に整流化直流電 源回路を具備するとともに、 この整流化直流電源回路の前段または後段 に力率改善コンデンサを接続していて、 当該コンデンサの静電容量を低 周波交流から見て誘導加熱ローラ装置全体として力率 0 . 8以上を保持 できる値とすることが好ましい。 これにより、 高周波電源装置から発生 した雑音が低周波交流電源側へ流出するのを抑制することができる。 さらにまた、 主回路部は、 発生した高周波交流電圧を効率よく出力す るために、 共振回路を備えることが許容される。 また、 共振回路を備え ることにより、高周波交流電圧を波形整形して正弦波を得ることができ、 これにより高周波交流電圧を高効率で取り出すことができるともに、 髙 周波ノィズ発生が低減する。 Furthermore, the main circuit section includes a rectified DC power supply circuit at a stage preceding the high-frequency conversion circuit, and a power factor improving capacitor is connected at a stage before or after the rectified DC power supply circuit. It is preferable that the capacitance is set to a value that can maintain a power factor of 0.8 or more as a whole when viewed from low-frequency alternating current. As a result, it is possible to suppress noise generated from the high-frequency power supply device from flowing out to the low-frequency AC power supply. Furthermore, the main circuit section is allowed to include a resonance circuit in order to efficiently output the generated high-frequency AC voltage. Further, by providing the resonance circuit, the high-frequency AC voltage can be shaped into a sine wave by shaping the high-frequency AC voltage, whereby the high-frequency AC voltage can be extracted with high efficiency, and the generation of the 周波 -frequency noise is reduced.
(制御部について) 制御部は、 外部信号に応じて主回路部を P WM制御する態様を少なく とも含み、 さらに所望によりその他の制御を 行うように構成されている。 その他の制御は、 主回路部を外部信号に応 じて制御したり、 または自動的に所要に制御したりする態様であること を許容する。
P WM制御は、 低周波交流電圧の周波数より十分高く、 かつ、 高周波 交流電圧の周波数より十分低い周波数で行われる態様で行われる。 P W M制御の周波数は、好ましくは低周波交流電圧の周波数の 1 0倍以上で、 かつ、 高周波交流電圧の周波数の 1 / 1 0以下である。 一例として、 低 周波交流電圧の周波数が 5 0 H z、高周波交流電圧が 2 M H zの場合に、 P WM周波数を 2 5 k H z〜 3 0 k H zに設定することができる。 この 態様であれば、 低周波交流電流にオンオフが観測できない程度に円滑に 高周波交流電圧を変化させることができ、 このため電流のフリ ッカーが 実質的に生じなくなる。 (Control Unit) The control unit includes at least a mode of performing PWM control of the main circuit unit in response to an external signal, and is configured to perform other control as desired. Other controls allow the main circuit section to be controlled in response to an external signal or to be automatically controlled as required. The PWM control is performed in such a manner that the PWM control is performed at a frequency sufficiently higher than the frequency of the low-frequency AC voltage and sufficiently lower than the frequency of the high-frequency AC voltage. The frequency of the PWM control is preferably not less than 10 times the frequency of the low-frequency AC voltage and not more than 1/10 of the frequency of the high-frequency AC voltage. As an example, when the frequency of the low-frequency AC voltage is 50 Hz and the high-frequency AC voltage is 2 MHz, the PWM frequency can be set to 25 kHz to 30 kHz. According to this embodiment, the high-frequency AC voltage can be smoothly changed to such an extent that on / off of the low-frequency AC current cannot be observed, and therefore, flicker of the current does not substantially occur.
また、 低周波交流電源の投入時において、 P WM制御による高周波交 流電圧の立ち上がり時に順次高周波交流電圧を順次高めていく ソフ トス タートを所望により主回路部に行わせることができる。 これにより、 電 力が急変することで低周波交流電源側に生じるフリ ッカーを回避するこ とができる。 また、 ソフ トスタートの上記と異なる方法として、 低周波 交流電源の投入時において、 P WM制御による高周波交流電圧の立ち上 がり時に数回オン信号を歯抜けすなわち遮断して高周波交流電圧発生を 実行させないことにより、 高周波交流電圧の実効値を順次高めていく実 効的なソフ トスタート制御を採用することもできる。 In addition, when the low-frequency AC power is turned on, the main circuit can perform a soft start in which the high-frequency AC voltage is sequentially increased when the high-frequency AC voltage rises by the PWM control. As a result, flicker that occurs on the low-frequency AC power supply side due to a sudden change in the power supply can be avoided. Also, as a method different from the above for soft start, when the low-frequency AC power is turned on, the high-frequency AC voltage is generated by cutting off or cutting off the ON signal several times when the high-frequency AC voltage rises by PWM control. By not doing so, it is possible to employ effective soft-start control that sequentially increases the effective value of the high-frequency AC voltage.
さらに、 制御部の主回路部に対する制御において、 主回路部が高周波 交流電圧の最大出力を発生するときには、 P WM制御を行わないように 制御部を構成することができる。 しかし、 主回路部が最大出力を発生す るときにも P WM制御を行い、かつ、最大出力時にデューティ比 1 0 0 % 未満になるように制御部を構成することもできる。 これにより、 主回路 部の全ての出力範囲にわたって P WM制御を連続して行うことができる。 その結果、 マイコンを用いて制御を行うことができる。 Furthermore, in the control of the control unit for the main circuit unit, the control unit can be configured so that the PWM control is not performed when the main circuit unit generates the maximum output of the high-frequency AC voltage. However, it is also possible to configure the control unit so that the PWM control is performed even when the main circuit unit generates the maximum output, and the duty ratio is less than 100% at the maximum output. Thus, the PWM control can be continuously performed over the entire output range of the main circuit section. As a result, control can be performed using a microcomputer.
主回路部が他励形の場合、 制御部は、 励振用の発振器を備えることが でき、 その発振出力を利用して主回路部の能動素子、 例えばスィッチン
グ素子を駆動するための駆動信号を形成する。主回路部が自励形の場合、 高周波帰還制御回路を用いることができる。 When the main circuit section is a separately excited type, the control section can include an oscillator for excitation, and an active element of the main circuit section, for example, a switch is used by using the oscillation output. A driving signal for driving the switching element. When the main circuit is self-excited, a high-frequency feedback control circuit can be used.
加熱ローラの回路定数が例えば温度により変化すると、 主回路部の高 周波変換効率が変化するので、 この変換効率高い値に、 かつ、 一定に維 持するように帰還制御することができる。 If the circuit constant of the heating roller changes with, for example, temperature, the high-frequency conversion efficiency of the main circuit section changes. Therefore, feedback control can be performed so as to maintain this conversion efficiency at a high value and to keep it constant.
ところで、 本発明において、 「外部信号」 とは、 誘導加熱ローラ装置の 外部から到来する信号を意味し、 例えば誘導加熱ローラ装置を装備した 複写機などの画像形成装置の場合、 当該複写機の使用者による操作に応 じて誘導加熱ローラ装置が所望の動作を行うように選択的に生成される 信号である。 In the present invention, the term “external signal” means a signal arriving from outside the induction heating roller device. For example, in the case of an image forming apparatus such as a copying machine equipped with the induction heating roller device, the This signal is selectively generated so that the induction heating roller device performs a desired operation in response to a user operation.
また、 制御部は、 P WM制御動作を行わせるために、 例えば P WM制 御信号を発生するように構成する。 外部信号の到来時に P WM制御信号 などの P WM制御動作を行わせるための処理を行う前段として、 外部信 号がディジタル信号からなる場合、 D Z Aコンバータを用いて外部信号 をアナログ形式に変換することができる。 また、 外部信号がアナログ信 号からなる場合、 波形整形を行うための回路手段を付加することができ る。 しかし、 要すれば、 外部信号をそのまま利用して P WM制御信号を 形成してもよい。 P WM制御信号は、 外部信号の大きさに応じて高周波 電源装置が P WM制御されるような信号であれば特段限定されないが、 例えば外部信号の実効値に比例する位相信号からなる。 The control unit is configured to generate, for example, a PWM control signal in order to perform the PWM control operation. If the external signal is a digital signal, use a DZA converter to convert the external signal to an analog format as a pre-stage for performing a process to perform a PWM control operation such as a PWM control signal when an external signal arrives. Can be. When the external signal is an analog signal, circuit means for performing waveform shaping can be added. However, if necessary, the PWM control signal may be formed using the external signal as it is. The PWM control signal is not particularly limited as long as the signal controls the high-frequency power supply device according to the magnitude of the external signal. The signal is, for example, a phase signal proportional to the effective value of the external signal.
また、 制御部は、 P WM制御のために、 P WMスイッチング回路を備 えることができる。 P WMスイッチング回路は、 P WM制御信号により 作動して発振器からの発振出力や高周波帰還制御信号を断続する。 その 結果、 断続された発振出力が主回路部の能動素子、 例えばスイッチング 素子に制御入力され、 P WM制御に応じて低周波交流電圧の周波数より 十分に高い周波数で高周波交流電圧が断続的に発生する。 しかし、 所望 により、 例えば高周波電源装置が出力し得る最大高周波交流電圧 1 0
.0 %のときには P WM制御を行わないで、 1 0 0 %未満のあるレベル以 下のときにのみ P WM制御を行う場合には、 P WMスィツチング回路が 作用しないように短絡するか、 制御部から除外されるように構成すれば よい。 Further, the control unit may include a PWM switching circuit for PWM control. The PWM switching circuit operates in response to the PWM control signal and interrupts the oscillation output from the oscillator and the high-frequency feedback control signal. As a result, the intermittent oscillation output is controlled and input to the active element of the main circuit section, for example, the switching element, and the high-frequency AC voltage is intermittently generated at a frequency sufficiently higher than the frequency of the low-frequency AC voltage according to the PWM control. I do. However, if desired, for example, the maximum high-frequency AC voltage 10 If the PWM control is not performed at 0.0% and the PWM control is performed only at a certain level below 100%, short-circuit or control to prevent the PWM switching circuit from operating. It may be configured so as to be excluded from the department.
なお、 高周波電源装置は、 以上説明した主回路部おょぴ制御部に加え て高周波フィルタおよび/または力率改善回路、 例えば力率改善コンデ ンサなどの所望の回路手段を付加することができる。高周波フィルタは、 高周波電源装置で発生した高周波が低周波交流電源側へ流出するのを抑 制する手段であり、 既知の回路構成を採用することができる。 なお、 力 率改善コンデンサを整流化直流電源回路の前段または後段に並列接続す る場合、 誘導加熱ローラ装置全体の力率を例えば 8 0 %以上にすること ができるとともに、 高周波変換回路で発生した高周波が雑音となって低 周波交流電源側へ流出するのを防止する作用もある。 In addition, the high-frequency power supply device can add desired circuit means such as a high-frequency filter and / or a power factor improvement circuit, for example, a power factor improvement capacitor, in addition to the main circuit unit and the control unit described above. The high-frequency filter is a means for suppressing the high frequency generated by the high-frequency power supply device from flowing out to the low-frequency AC power supply side, and can employ a known circuit configuration. When a power factor improving capacitor is connected in parallel before or after the rectified DC power supply circuit, the power factor of the entire induction heating roller device can be increased to, for example, 80% or more, and the power factor generated by the high-frequency conversion circuit can be increased. It also has the effect of preventing high-frequency noise from flowing out to the low-frequency AC power supply.
<誘導コイルについて > 誘導コイルは、 加熱ローラの軸方向に延 在して配置され、 高周波電源装置によって付勢すなわち励磁または励起 されるとともに、 加熱ローラに高周波交流磁界を作用させて、 その 2次 コイルに高周波交流電力を転送するための手段である。 そのために、 誘 導コイルを中空の加熱ローラの内部に揷入し、 トランスの 1次コイルと して機能させて、加熱ローラの 2次コイルとの間で例えばトランス結合、 好ましくは空芯トランス結合を行うように構成する力、 渦電流損方式の 磁気結合を行うように構成される。渦電流損方式の場合、誘導コイルは、 加熱ローラの內部に挿入されてもよいし、外部に配設されていてもよい。 なお、 誘導コイルは、 加熱ローラの内部に揷入される場合、 回転する加 熱コイルに対して静止していてもよいし、 加熱ローラと一緒に、 または 別に回転してもよい。 なお、 回転する場合には、 高周波電源装置と誘導 コイルとの間に回転集電機構を介在すればよい。 また、 「空芯トランス結 合」 とは、 完全な空芯のトランス結合だけでなく、 実質的に空芯とみな
せる トランス結合の場合を含む意味である。 例えば、 誘導コイルの内部 に磁性体を有していない構成である。 <Induction coil> The induction coil is arranged to extend in the axial direction of the heating roller, and is energized, that is, excited or excited by a high-frequency power supply device. This is a means for transferring high-frequency AC power to the coil. For this purpose, the induction coil is inserted into the hollow heating roller and functions as the primary coil of the transformer, for example, a transformer coupling, preferably an air-core transformer coupling, with the secondary coil of the heating roller. It is configured to perform eddy current loss type magnetic coupling. In the case of the eddy current loss method, the induction coil may be inserted into a part of the heating roller or may be provided outside. When the induction coil is inserted inside the heating roller, the induction coil may be stationary with respect to the rotating heating coil, or may rotate together with or separately from the heating roller. When rotating, a rotating current collecting mechanism may be interposed between the high-frequency power supply device and the induction coil. In addition, “air-core transformer coupling” means not only a complete air-core transformer coupling but also an air core The meaning includes the case of trans bonding. For example, the configuration is such that no magnetic material is provided inside the induction coil.
また、 誘導コイルは、 これを所定の形状および所定の配設位置を維持 するために、 誘電体損失のなるべく少ない材料を用いて製作したコイル ボビンを備えていることができる。 そして、 コイルボビンには、 整列卷 のための卷溝ゃ給電リ一ド線を収納する軸方肉の溝を形成することがで きる。 しかし、 コイルボビンに代えて合成樹脂やガラス質材により誘導 コイルを直接成形ないし接着することによって、 誘導コイルを所定の形 状および位置に維持するように構成することもできる。 In addition, the induction coil can be provided with a coil bobbin manufactured using a material having as little dielectric loss as possible in order to maintain the induction coil in a predetermined shape and a predetermined arrangement position. The coil bobbin can be formed with a groove having an axial thickness for accommodating the winding groove for the alignment winding and the power supply lead wire. However, the induction coil can be configured to be maintained in a predetermined shape and position by directly forming or bonding the induction coil with a synthetic resin or a vitreous material instead of the coil bobbin.
さらに、 誘導コイルは、 高周波電源装置に対して給電リード線を介し て接続することができる。 誘導コイルに対して高周波電源装置から高周 波交流電力を給電するための給電リ一ド線は、 誘導コイルの内面または 外面に接近した位置に配置するのがよい。 給電リ一ド線を誘導コイルの 内部に通線する場合、 給電リード線が誘導コイルの中心軸に近いと、 給 電リード線と鎖交する磁束が多くなるために、 内部に渦流損が生じて電 力伝達効率が低下するので、 好ましくない。 これに対して、 上記のよう に構成することにより、給電リード線と鎖交する磁束が少なくなるので、 電力伝達効率の低下が相対的に抑制される。 Further, the induction coil can be connected to the high-frequency power supply device via a power supply lead wire. The power supply lead wire for supplying high-frequency AC power from the high-frequency power supply to the induction coil should be placed close to the inner or outer surface of the induction coil. When the power supply lead wire passes through the inside of the induction coil, if the power supply lead wire is close to the center axis of the induction coil, the magnetic flux interlinking with the power supply lead wire increases, causing eddy current loss inside. This is not preferable because power transmission efficiency is reduced. On the other hand, with the above-described configuration, the amount of magnetic flux interlinking with the power supply lead wire is reduced, so that a decrease in power transmission efficiency is relatively suppressed.
さらにまた、 誘導コイルは、 直列または並列接続した複数の巻線、 あ るいは導電的に互いに独立した複数の卷線から構成されていてもよい。 複数の誘導コイルを用いる場合、 加熱ローラの軸方向に分散して配置す るとともに、 後述する誘導コイル選択回路を用いて選択的に付勢可能に 構成することにより、 加熱ローラに選択可能な加熱領域を形成すること ができる。 Furthermore, the induction coil may be composed of a plurality of windings connected in series or in parallel, or a plurality of windings that are conductively mutually independent. When a plurality of induction coils are used, the heating rollers can be arranged separately in the axial direction of the heating roller and can be selectively energized by using an induction coil selection circuit described later, so that heating that can be selected for the heating roller can be achieved. Regions can be formed.
く加熱ローラについて > 加熱ローラは、 誘導コイルとの間でトラ • ンス結合を行わせる場合には、 閉回路を形成した 2次コイルを配設して いる。 そして、 この 2次コイルが 1次コイルと トランス結合、 好ましく
は空芯トランス結合する。 そして、 閉回路の 2次側抵抗値は、 2次コィ ルの 2次リアクタンスとほぼ等しい値を有しているのが好ましい。なお、 2次側抵抗値と 2次リ アクタンスとが 「ほぼ等しい」 とは、 2次側抵抗 値を R a とし、 2次リアクタンスを X a とし、 かつ、 と したとき、 下式を満足する範囲とすることができる。 また、 2次側抵抗 値は、 測定により求めることが可能である。 2次側リ アクタンスは、 計 算により求めることが可能である。 About the heating roller> The heating roller is provided with a secondary coil that forms a closed circuit when performing transformer coupling with the induction coil. And this secondary coil is transformer coupled with the primary coil, preferably Is air-core transformer-coupled. The secondary-side resistance of the closed circuit preferably has a value substantially equal to the secondary reactance of the secondary coil. Note that the secondary resistance and the secondary reactance are `` substantially equal '' when the secondary resistance is R a, the secondary reactance is X a, and Range. Also, the secondary resistance can be determined by measurement. The secondary reactance can be obtained by calculation.
2 5 < α < 4 2 5 <α <4
また、 加熱ローラは、 2次コイルが単一または複数の態様となるよう 配設することができる。 2次コイルが単一の場合、 2次コイルを加熱口 一ラの軸方向に沿った有効長のほぼ全体にわたって延在するように配設 することが望ましい。 また、 複数の 2次コイルを配設する場合、 それら を加熱ローラの軸方向に分散して配設することが望ましい。 Further, the heating roller can be disposed such that the secondary coil has a single or a plurality of forms. In the case of a single secondary coil, it is desirable to dispose the secondary coil so as to extend over substantially the entire effective length of the heating port along the axial direction. When arranging a plurality of secondary coils, it is desirable to dispose them in the axial direction of the heating roller.
一方、 加熱ローラは、 誘導コイルとの間で渦電流損方式の磁気結合を 行う場合には、 トランス結合の場合と同様に加熱ローラの周回方向に強 磁性体からなる発熱層を配設している。 この発熱層は、 トランス結合方 式の場合における上記 2次コイルと同様の構成であることを許容する。 On the other hand, when the eddy current loss type magnetic coupling is performed between the heating roller and the induction coil, a heating layer made of a ferromagnetic material is arranged in the circling direction of the heating roller, as in the case of the transformer coupling. I have. This heating layer allows the same configuration as the secondary coil in the case of the transformer coupling method.
さらに、 2次コイルまたは発熱層を導体層、 導電線および導電板など の導体を持って形成することができる。 導体層は、 所望の 2次側抵抗値 または抵抗値を得るために、 以下の材料おょぴ製造方法を採用すること ができる。 厚膜形成法 (塗布 +焼成) により形成する場合には、 A g、 A g + P d、 A u、 P t、 R u O 2および Cからなるグループから選択 した金属を主成分とする材料を用いるのがよい。 塗布方法としては、 ス クリーン印刷法、 ロールコーター法およびスプレー法などを用いること ができる。 これに対して、 めっき、 蒸着またはスパッタリング法により 形成する場合には、 A u、 A g、 N iおよび C u + ( A u、 A g ) のグ ループから選択した金属材料を用いるのがよい。導電線おょぴ導電板は、
銅およびアルミニウムなどを用いることができる。 Further, the secondary coil or the heat generating layer can be formed to have a conductor such as a conductor layer, a conductive wire and a conductive plate. For the conductor layer, the following materials and manufacturing methods can be adopted in order to obtain a desired secondary-side resistance value or resistance value. In the case of forming a thick-film forming method (coating + calcination) is, A g, A g + P d, A u, P t, a material mainly composed of metal selected from the group consisting of R u O 2 and C It is better to use As a coating method, a screen printing method, a roll coater method, a spray method, or the like can be used. On the other hand, when forming by plating, vapor deposition or sputtering, it is preferable to use a metal material selected from the group of Au, Ag, Ni and Cu + (Au, Ag). . The conductive wire and the conductive plate Copper and aluminum can be used.
次に、 より一層実際的な加熱口一ラを得るために、 .必要に応じて以下 の構成を付加することが許容される。 Next, in order to obtain a more practical heating port, it is permissible to add the following configuration as necessary.
1 . ローラ基体について 1. Roller substrate
2次コイルまたは発熱層を支持するために、 絶縁性物または金属から なるローラ基体を用いることができる。 この場合、 2次コイルまたは発 熱層は、 ローラ基体の外面、 内面または内部に配設することができる。 絶縁性のローラ基体は、 セラミックスまたはガラスを用いて形成するこ とができる。 そして、 ローラ基体の耐熱性、 強い衝撃性およ.ぴ機械的強 度などを考慮して、 例えば以下の材料を用いることができる。 セラミツ クスとしては、 例えばアルミナ、 ムライ ト、 窒化アルミニゥムおよぴ窒 化ケィ素などである。 ガラスとしては、 例えば結晶化ガラス、 石英ガラ スおよびパイレックスなどである。 また、 金属からなるローラ基体の場 合は、 例えば铸鉄などを用いることができる。 In order to support the secondary coil or the heat generating layer, a roller base made of an insulating material or a metal can be used. In this case, the secondary coil or the heat generating layer can be disposed on the outer surface, the inner surface, or the inside of the roller base. The insulating roller base can be formed using ceramics or glass. In consideration of the heat resistance, strong impact resistance, and mechanical strength of the roller base, for example, the following materials can be used. Examples of ceramics include alumina, mullite, aluminum nitride, and silicon nitride. Examples of the glass include crystallized glass, quartz glass, and Pyrex. In the case of a roller base made of metal, for example, iron can be used.
2 . 熱拡散層について 2. Thermal diffusion layer
熱拡散層は、 加熱ローラの軸方向における温度の均整度を向上するた めの手段として、 必要に応じて導体層の上側に配設することができる。 このために、 熱拡散層は、 加熱ローラの軸方向への熱伝導が良好な物質 を用いるのがよい。 熱伝導率の高い物質は、 C u、 A l 、 A u、 A gお ょぴ P tなど導電率の高い金属に多く見られる。 しかし、 熱拡散層は、 導体層の材料に対して同等以上の熱伝導率を有していればよい。 したが つて、 熱拡散層は、 導体層と同一材料であってもよい。 The heat diffusion layer can be provided above the conductor layer as necessary as a means for improving the degree of temperature uniformity in the axial direction of the heating roller. For this reason, the heat diffusion layer is preferably made of a material having good heat conduction in the axial direction of the heating roller. Materials with high thermal conductivity are often found in metals with high conductivity, such as Cu, Al, Au, Ag, and Pt. However, the thermal diffusion layer only needs to have a thermal conductivity equal to or higher than the material of the conductor layer. Therefore, the heat diffusion layer may be made of the same material as the conductor layer.
また、 熱拡散層が導電性物質からなる場合、 導体層と導電的に接触し ていてもよいが、 絶縁膜を介して配設することにより、 ノイズ放射を遮 断する作用をも奏する。 なお、 高周波磁界は、 熱拡散層まで作用しない ので、 熱拡散層には発熱に寄与するほどの 2次電流は誘起されない。 When the heat diffusion layer is made of a conductive material, the heat diffusion layer may be in conductive contact with the conductor layer. However, the provision of the heat diffusion layer via an insulating film also has an effect of blocking noise radiation. Since the high-frequency magnetic field does not act on the heat diffusion layer, a secondary current that contributes to heat generation is not induced in the heat diffusion layer.
3 . 保護層について
保護層は、 加熱ローラの機械的保護および電気絶縁、 あるいは弾性接 触性またはトナー離れ性向上のために、 必要に応じて配設することがで きる。 前者のための保護層の構成材料としては、 ガラスを、 また後者の ための保護層の構成材料としては合成樹脂を、 それぞれ用いることがで きる。 ガラスとしては、 ホウケィ酸亜紛系ガラス、 ホウケィ酸鉛系ガラ ス、 ホゥケィ酸系ガラスおよびアルミノシリケート系ガラスからなるグ ループの中から選択して用いることができる。 また、 後者としては、 シ リコーン樹脂、 フッ素榭脂、 ポリイミ ド樹脂 +フッ素樹脂おょぴポリア ミ ド +フッ素樹脂からなるグループの中から選択して用いることができ る。 なお、 ポリイミ ド樹脂 +フッ素樹脂およびポリアミ ド +フッ素樹脂 の場合、 フッ素樹脂が外側に配設される。 3. About the protective layer The protective layer can be provided as necessary for mechanical protection and electrical insulation of the heating roller, or for improving elastic contact property or toner releasability. Glass can be used as the constituent material of the protective layer for the former, and synthetic resin can be used as the constituent material of the protective layer for the latter. The glass can be selected from the group consisting of borosilicate sub-glass, lead borosilicate glass, borosilicate glass and aluminosilicate glass. The latter can be selected from the group consisting of silicone resin, fluororesin, polyimide resin + fluororesin, polyamide + fluororesin. In the case of polyimide resin + fluorine resin and polyamide + fluorine resin, the fluorine resin is disposed outside.
4 . 加熱ローラの形状について 4. Shape of heating roller
所望により加熱ローラにクラゥンを形成することができる。 クラウン としては、 鼓形おょぴ樽形のいずれであってもよい。 If desired, a crown can be formed on the heating roller. The crown may be in the shape of a drum or barrel.
5 . 加熱ローラの回転機構について 5. Heating roller rotation mechanism
加熱ローラを回転するための機構は、 ¾知の構成を適宜選択して採用 することができる。 As a mechanism for rotating the heating roller, a known configuration can be appropriately selected and adopted.
くその他の構成について > About other configurations>
本発明の必須構成要素ではないが、 所望により以下の構成を選択的に 実施することにより、 さらに効果的な誘導加熱ローラ装置を得ることが できる。 Although not an essential component of the present invention, a more effective induction heating roller device can be obtained by selectively implementing the following configuration as desired.
1 . ウォームアップ制御について 1. Warm-up control
起動すなわち給電開始後のウォームアップ期間中、 加熱ローラが通常 運転時におけるより低い回転数で回転するように制御することができる。 During the warm-up period after start-up, that is, after the start of power supply, the heating roller can be controlled to rotate at a lower rotational speed than in the normal operation.
2 . 加熱ローラの温度制御について 2. Heat roller temperature control
加熱ローラの温度を所定範囲内で一定、 例えば 2 0 0 °Cに維持にする ために、 加熱ローラの表面に感熱素子を導熱的に接触させることができ
る。 そして、 感熱素子を温度制御回路に接続する。 感熱素子としては、 負温度特性を有するサーミスタゃ正温度特性を有する非直線抵抗素子を 用いることができる。 In order to keep the temperature of the heating roller constant within a predetermined range, for example, at 200 ° C, a heat-sensitive element can be brought into thermal contact with the surface of the heating roller. You. Then, the thermal element is connected to the temperature control circuit. As the thermal element, a thermistor having a negative temperature characteristic and a non-linear resistance element having a positive temperature characteristic can be used.
3 . 搬送シートについて . 3. Conveyance sheet.
加熱ローラを用いて被加熱体を加熱する際に、 加熱ローラが直接被加 熱体に当接するように構成することができるが、 要すれば両者の間に搬 送シートが介在するように構成することができる。 この場合、 搬送シー トは、 無端状またはロール状の形態をとることが許容される。 搬送シー- トを用いることにより、 被加熱体の加熱と搬送をスムースに行う ことが 可能になる。 When heating the heated object using the heating roller, the heating roller can be configured to directly contact the heated object, but if necessary, a transport sheet is interposed between the two. can do. In this case, the transport sheet may be in the form of endless or roll. By using the transfer sheet, heating and transfer of the object to be heated can be performed smoothly.
<本発明の作用について〉 本発明は、 以上説明した構成を具備し ていることにより、 以下の作用を呈し、 その結果以下に示す効果を奏す る。 <Regarding the Operation of the Present Invention> The present invention has the configuration described above, and thus exhibits the following operation, and as a result, has the following effects.
すなわち、 高周波電源装置は、 低周波交流電圧を変換して高周波交流 電圧を出力する。 出力された高周波交流電圧は、 誘導コイルに印加され る。 誘導コイルに高周波交流電圧が印加されると、 誘導コイルから高周 波磁界が発生して加熱ローラの 2次コイルまたは発熱層と鎖交する。 し たがって、 トランス結合方式の場合には誘導コイルが 1次コイルとなつ て、 誘導コイルと 2次コイルとの間にトランス結合、 好ましくは空芯ト ランス結合が形成される。 その結果、 2次コイルは加熱ローラの周回方 向に閉回路になって形成されているので、 その内部に加熱ローラの周回 方向に 2次電流が流れる。 2次コイルは、 適当な 2次側抵抗値を有して いるので、 2次電流によりジュール熱が発生し、 加熱ローラは加熱され て温度上昇する。 また、 2 0 k Η ζ以上の高周波交流による トラン 結 合であれば、 空芯トランス結合により電力伝達効率が高くなり、 例えば 9 5 %以上になるので、 甚だ省電力になる。 That is, the high-frequency power supply converts the low-frequency AC voltage and outputs a high-frequency AC voltage. The output high-frequency AC voltage is applied to the induction coil. When a high-frequency AC voltage is applied to the induction coil, a high-frequency magnetic field is generated from the induction coil and interlinks with the secondary coil of the heating roller or the heating layer. Therefore, in the case of the transformer coupling method, the induction coil serves as a primary coil, and a transformer coupling, preferably an air core transformer coupling, is formed between the induction coil and the secondary coil. As a result, since the secondary coil is formed as a closed circuit in the circumferential direction of the heating roller, a secondary current flows inside the secondary coil in the circumferential direction of the heating roller. Since the secondary coil has an appropriate secondary resistance, Joule heat is generated by the secondary current, and the heating roller is heated to increase the temperature. In addition, if the transformer is connected by high-frequency AC of 20 k 2 or more, the power transfer efficiency will be increased by the air-core transformer connection, for example, it will be 95% or more.
一方、 渦電流損方式の場合には、 誘導コイルから発生した高周波の磁
束が発熱層を貫通して鎖交するため、 発熱層内において磁束の周囲に渦 電流が発生するので、 発熱層の抵抗によりジュール発熱が生じる。 On the other hand, in the case of the eddy current loss method, the high-frequency magnetic field generated from the induction coil Since the bundle penetrates the heat generating layer and interlinks, an eddy current is generated around the magnetic flux in the heat generating layer, so that the resistance of the heat generating layer generates Joule heat.
ところで、 高周波電源装置は、 その制御部が、 外部信号に応動して P WM制御を行い、 その結果主回路部が高周波交流電圧を出力することが , できるように構成されているので、 誘導コイルを経由して加熱ローラに 伝達される高周波交流電力を所望により任意に調節または調整すること が可能である。 例えば、 誘導加熱ローラ装置を冷えた状態から加熱を立 ち上げる場合、 高周波交流電圧を最大値例えば 1 0 0 %または 1 0 0 % に近い値にする。 これにより .、 短時間で所要温度まで迅速に加熱するこ とができる。 また、 高周波交流電圧を 1 0 0 %またはそれに近い値にす ることによって、 定着スピードを早くすることができる。 さらに、 加熱 ローラの熱消費量が多い場合、例えば定着用紙のサイズが大きいときに、 高周波交流電圧の出力値を大きくすることにより、 良好な定着が得られ る。 反対に、 加熱ローラの温度が立ち上がった後は、 高周波交流電圧を P WM制御により低く制御することにより、 所定温度に維持しやすくな る。 また、 定着用紙のサイズが小さい場合には、 相対的に熱消費量が少 なくなるので、高周波交流電圧を P WM制御により下げることができる。 本発明においては、 P WM制御により高周波交流電圧を変化させるの で、 常に高い電力伝達効率に維持しながら所望値の実効的な高周波交流 電圧を得ることができる。 また、 常に高周波交流電圧を安定に発生させ ることができる。 このため、 高効率 、 高信頼性で、 しかも、 出力可変 な誘導加熱ローラ装置が得られる。 By the way, the high-frequency power supply device is configured so that the control unit performs PWM control in response to an external signal, and as a result, the main circuit unit can output a high-frequency AC voltage. It is possible to arbitrarily adjust or adjust the high-frequency AC power transmitted to the heating roller via the heater as desired. For example, when heating the induction heating roller device from a cold state, the high-frequency AC voltage is set to a maximum value, for example, 100% or a value close to 100%. This allows rapid heating to the required temperature in a short time. In addition, the fixing speed can be increased by setting the high-frequency AC voltage to 100% or a value close to 100%. Further, when the heat consumption of the heating roller is large, for example, when the size of the fixing paper is large, good fixing can be obtained by increasing the output value of the high-frequency AC voltage. Conversely, after the temperature of the heating roller has risen, the high-frequency AC voltage is controlled to be low by the PWM control, so that the predetermined temperature can be easily maintained. Also, when the size of the fixing paper is small, the heat consumption is relatively small, so that the high-frequency AC voltage can be reduced by the PWM control. In the present invention, since the high-frequency AC voltage is changed by the PWM control, an effective high-frequency AC voltage having a desired value can be obtained while always maintaining high power transmission efficiency. Also, a high-frequency AC voltage can always be stably generated. Therefore, an induction heating roller device having high efficiency, high reliability, and variable output can be obtained.
また、 上述の P WM制御は、 低周波交流電圧の周波数より十分に高い 周波数で、 かつ、 高周波交流電圧の周波数より十分に低い周波数で行わ れて、 高周波交流電圧が断続するので、 供給される高周波電力が急変す るようなことがない。 このため、 供給される高周波電力が急変して加熱 ローラの温度にフリ ッカーが生じるようなことがないばかり力 、 低周波
交流電流のオン、 オフが観測できない程度となり、 したがって低周波交 流電流のフリ ッカーを生じなくなる。 In addition, the above-described PWM control is performed at a frequency sufficiently higher than the frequency of the low-frequency AC voltage and at a frequency sufficiently lower than the frequency of the high-frequency AC voltage, and is supplied because the high-frequency AC voltage is intermittent. There is no sudden change in high frequency power. As a result, the supplied high frequency power does not suddenly change to cause flicker in the temperature of the heating roller. The on / off state of the alternating current cannot be observed, so that the flicker of the low-frequency alternating current does not occur.
さらに、 本発明は、 高周波電源装置の高周波電圧を発生する主回路部 を制御することによって P WM制御を行うので、回路構成が簡単になり、 +小形で、 安価な誘導加熱ローラ装置を得ることができる。 Further, in the present invention, since the PWM control is performed by controlling the main circuit portion of the high-frequency power supply device that generates the high-frequency voltage, the circuit configuration is simplified, and a small and inexpensive induction heating roller device is obtained. Can be.
以下、 本発明のその他の実施例を説明する。 Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described.
第 2の実施例において、 誘導加熱ローラ装置は、 前述の主要な第 1 の実施例の構成に加えて、 前記誘導コイルは、 その複数が加熱ローラの 複数の加熱領域に対応して配設されており、 加熱ローラの複数の加熱領 域を切り換えるために複数の誘導コイルのうち所望加熱領域に対応する 誘導コイルを P WM制御以外の手段によつて選択する誘導コイル選択装 置を具備している。 In the second embodiment, the induction heating roller device is configured such that a plurality of the induction coils are disposed corresponding to a plurality of heating regions of the heating roller in addition to the configuration of the main first embodiment. And an induction coil selecting device for selecting an induction coil corresponding to a desired heating area among the plurality of induction coils by means other than the PWM control in order to switch the plurality of heating areas of the heating roller. I have.
本実施例は、 加熱ローラの加熱領域を任意に切り換えるのに好適な構 成である。 すなわち、 加熱ローラの複数の加熱領域に対応して複数の誘 導コイルを配設しておき、 選択された誘導コイルに対して高周波交流電 圧が主として印加きれるように構成することで、 加熱ローラの加熱領域 を切り換えることができる。 This embodiment has a configuration suitable for arbitrarily switching the heating area of the heating roller. That is, a plurality of induction coils are provided corresponding to a plurality of heating regions of the heating roller, and a high-frequency AC voltage can be mainly applied to the selected induction coil. The heating area can be switched.
本実施例において、 誘導コイル選択装置は、 P WM制御以外の手段で 所望の誘導コイルを選択するように構成されていればよく、 その具体的 な構成が特段限定されない。 なお、 P WM制は、 既述のように加熱ロー ラに供給される高周波電力を調節ないし調整するための手段として用い られる。 In the present embodiment, the induction coil selection device only needs to be configured to select a desired induction coil by means other than the PWM control, and the specific configuration is not particularly limited. Note that the PWM system is used as a means for adjusting or adjusting the high-frequency power supplied to the heating roller as described above.
したがって、 誘導コイルを選択するための手段としては、 例えばフィ ルタ回路、 共振回路またはスィツチ回路などを採用することができる。 なお、 複数の誘導コイルのうち常時高周波交流電力を供給しておきたい 誘導コイルが一つまたは複数あれば、 当該誘導コイルと高周波電源装置 との間には、 誘導コイル選択装置を介在させなくてもよい。 しかし、 残
余の誘導コイルは介在する誘導コイル選択装置により高周波交流電力の 供給を選択的に行うべく制御されるように構成されているものとする。 また、 誘導コイル選択装置を用いることにより、 誘導コイルに対する 高周波交流電圧の印加時間を変化させることができる。 これにより、 第 1および第 2の誘導コイルの単位長さ当たりに供給される高周波交流電 力を同一にしたり、 同じく単位長さ当たりの投入電力を変化させたりす ることが可能になる。 高周波交流電圧の印加時間を制御するには、 例え ば周波数の変化に加えて P WM制御を行うことができる。 これにより、 見かけ上同一印加時間であっても、 高周波交流電力が実際に投入される 実印加時間を相違させることができる。 Therefore, as a means for selecting an induction coil, for example, a filter circuit, a resonance circuit, a switch circuit, or the like can be employed. If there is one or more induction coils for which constant high-frequency AC power is to be supplied at all times among a plurality of induction coils, an induction coil selection device is not interposed between the induction coil and the high-frequency power supply. Is also good. But the rest The remaining induction coils are configured to be controlled to selectively supply high-frequency AC power by an intervening induction coil selection device. Further, by using the induction coil selection device, the application time of the high-frequency AC voltage to the induction coil can be changed. This makes it possible to make the high-frequency AC power supplied per unit length of the first and second induction coils the same, and also to change the input power per unit length. In order to control the application time of the high-frequency AC voltage, for example, PWM control can be performed in addition to the change in frequency. As a result, the actual application time at which the high-frequency AC power is actually applied can be different even if the application time is apparently the same.
以下、 誘導コイル選択装置の各構成例について説明する。 Hereinafter, each configuration example of the induction coil selection device will be described.
( 1 ) フィルタ回路による構成 フィルタ回路は、 周波数可変形の 高周波電源装置と誘導コイルとの間に介在させる。 そして、 フィルタ回 路に印加される高周波交流電圧の周波数を変化させることによって、 複 数の誘導コイルのうち、 主として所望の一つまたは複数の誘導コイルに 対して高周波交流電力を選択的に供給することができる。 (1) Configuration by filter circuit The filter circuit is interposed between the variable-frequency high-frequency power supply and the induction coil. Then, by changing the frequency of the high-frequency AC voltage applied to the filter circuit, high-frequency AC power is selectively supplied mainly to one or more desired induction coils among a plurality of induction coils. be able to.
( 2 ) 共振回路による構成 共振回路は、 誘導コイルを共振回路要 素として構成されている。 誘導コイルは、 主としてインダクタンスを含 んでいるので、 一般的にはコンデンサを追加するだけで共振回路を構成 . することができる。 共振回路は、 周波数可変形の高周波電源装置に対し て直列共振回路おょぴ並列共振回路または直並列共振回路のいずれであ つてもよい。 前者は、 周波数可変形の高周波電源装置に対して誘導コィ ' ルおよびコンデンサの直列接続回路を接続する。 中者は、 周波数可変形 の高周波電源装置に対して誘導コイルおよびコンデンサの並列回路を接 続する。 後者は同じく直並列回路を接続する。 しかし、 要すれば、 誘導 コイルの他にインダクタンスを付加することができる。 そして、 第 1お よび第 2の誘導コイルを共振回路構成部品として含む複数の共振回路を
構成する場合は、 それらの共振周波数を少なく とも 2種類以上に相違さ せる。 (2) Configuration using a resonance circuit A resonance circuit is configured with an induction coil as a resonance circuit element. Since an induction coil mainly includes inductance, a resonance circuit can be generally configured simply by adding a capacitor. The resonance circuit may be either a series resonance circuit, a parallel resonance circuit, or a series-parallel resonance circuit for the variable-frequency high-frequency power supply device. In the former, a series connection circuit of an induction coil and a capacitor is connected to a variable-frequency high-frequency power supply. The middle person connects a parallel circuit of an induction coil and a capacitor to the variable-frequency high-frequency power supply. The latter also connects a series-parallel circuit. However, if necessary, inductance can be added in addition to the induction coil. And a plurality of resonance circuits including the first and second induction coils as resonance circuit components. In the case of configuration, the resonance frequencies are made to differ by at least two or more types.
さらに、 要すれば複数の共振回路の間において、 選択度である Qの大 きさを共振周波数とともに、 少なく とも 2つの異なった値を有するよう に構成することができる。 Furthermore, if necessary, the magnitude of the selectivity Q can be configured to have at least two different values together with the resonance frequency among a plurality of resonance circuits.
( 3 ) スィ ッチ回路による構成 スィッチ回路は、 有接点形および 無接点形のいずれであってもよい。 誘導コイルに対するスィツチ回路の 接続は、直列的に行うのが一般的である力 S、要すれば並列的に接続して、 誘導コイルを短絡することにより、 誘導コイルに対する高周波交流電力 の供給を遮断するように構成しても 'よい。 なお、 後者の接続態様におい ては、 複数の誘導コイルを高周波電源装置に対して直列接続することを 許容する。 (3) Configuration by switch circuit The switch circuit may be either a contact type or a non-contact type. The connection of the switch circuit to the induction coil is generally performed in series with a force S. If necessary, connect it in parallel and short-circuit the induction coil to cut off the supply of high-frequency AC power to the induction coil. It may be configured to ' Note that, in the latter connection mode, a plurality of induction coils can be connected in series to the high-frequency power supply device.
本実施例によれば、 誘導コイルを経由した加熱ローラへの高周波電力 の調節ないし調整を P WM制御により行うとともに、 誘導コイルの選択 を円滑に行うことができる。 According to the present embodiment, the adjustment or adjustment of the high-frequency power to the heating roller via the induction coil can be performed by the PWM control, and the selection of the induction coil can be performed smoothly.
第 3の実施例において、 誘導加熱ローラ装置は、 第 2の実施例の構 成に加えて、 前記誘導コイル選択装置が、 前記高周波電源装置から出力 される高周波電圧の周波数に応動して複数の誘導コイルの中から所望の 誘導コイルを選択するとともに、 前記高周波電源装置の制御部が外部信 号に応じて主回路部から出力される高周波電圧の周波数を誘導コイル選 択装置が応動するように変化させる。 According to a third embodiment, in addition to the configuration of the second embodiment, the induction heating roller device is configured such that the induction coil selection device is configured to include a plurality of induction heating roller devices in response to a frequency of a high-frequency voltage output from the high-frequency power supply device. In addition to selecting a desired induction coil from the induction coils, the control unit of the high-frequency power supply device causes the induction coil selection device to respond to the frequency of the high-frequency voltage output from the main circuit unit in response to an external signal. Change.
本実施例は、 効果的な誘導コイル選択装置を備えている。 すなわち、 高周波交流電圧の周波数と P WM制御とは、 電気的に容易に分離してそ れぞれ個別に独立して制御することが容易である。 また、 周波数を変化 させて誘導コイルを選択する場合、 誘導コイル選択装置として前述のフ ィルタ回路または共振回路を主体とする構成を採用することができる。 これらの手段は、 ·そのいずれも無接点であるので、 高周波電力の切り換
えに甚だ好適である。 This embodiment includes an effective induction coil selection device. In other words, the frequency of the high-frequency AC voltage and the PWM control can be easily separated electrically and easily controlled individually and independently. When the induction coil is selected by changing the frequency, the above-described configuration mainly including the filter circuit or the resonance circuit can be adopted as the induction coil selection device. These means are: Especially suitable.
第 4の実施例において、 誘導加熱ローラ装置は、 第 2の実施例の構 成に加えて、 低周波交流電圧のゼロク ロスを検出してゼロクロス信号を 発生するゼロクロス検出回路と、 外部信号に基づきゼロクロス検出回路 から発生するゼロクロス信号に同期して複数の誘導コイルのうち所望加 熱領域に対応する誘導コイルを選択するように制御する誘導コイル選択 制御回路とを具備している。 In the fourth embodiment, in addition to the configuration of the second embodiment, the induction heating roller device includes a zero-cross detection circuit that detects a zero-cross of a low-frequency AC voltage and generates a zero-cross signal, and a signal based on an external signal. An induction coil selection control circuit that controls so as to select an induction coil corresponding to a desired heating area among a plurality of induction coils in synchronization with a zero cross signal generated from the zero cross detection circuit.
本実施例において、 高周波電源装置の制御部は、 切り換えられた誘導 コイルに対して、 低周波交流電圧のゼロクロス検出時に同期して高周波 交流電圧を印加するように主回路部を制御する。なお、本発明において、 「ゼロク ロス」 とは、 低周波交流電圧のゼロポルトおよびその近傍を含 む位相を意味する。 ゼロク ロス検出回路は、 ゼロク ロス検出のための慣 用の回路構成を揉用することができる。 また、 誘導コイル選択装置の構 成は、 第 3の実施例において説明した構成のうちどのようなものであつ てもよい。 In the present embodiment, the control unit of the high-frequency power supply device controls the main circuit unit to apply the high-frequency AC voltage to the switched induction coil in synchronization with the detection of the zero-cross of the low-frequency AC voltage. In the present invention, “zero cross” means a phase including zero port of a low-frequency AC voltage and its vicinity. The zero-cross detection circuit can use a conventional circuit configuration for zero-cross detection. The configuration of the induction coil selection device may be any of the configurations described in the third embodiment.
そう して、 本実施例によれば、 加熱ローラの所望の加熱領域を選択し た際に、 選択された加熱領域の 2次コイルまたは発熱層が冷えた状態で その抵抗値が小さい状態であつと しても、 この加熱領域を担当する誘導 コイルに対して、 低周波交流電圧のゼロクロスに同期して高周波交流電 圧が印加される。 そのため、 高周波電源装置の主回路部の能動素子、 例 えばスイ ッチング素子には、 切換時がゼロク ロス状態であるから、 以下 に詳述するように、 負荷に大きな電流すなわち過電流が流れない。 Thus, according to the present embodiment, when the desired heating area of the heating roller is selected, when the secondary coil or the heating layer of the selected heating area is cooled and its resistance value is small. Even so, a high-frequency AC voltage is applied to the induction coil responsible for this heating region in synchronization with the zero-cross of the low-frequency AC voltage. Therefore, since the active element of the main circuit portion of the high-frequency power supply device, for example, the switching element is in a zero-cross state at the time of switching, a large current, that is, an overcurrent does not flow to the load as described in detail below.
すなわち、 従来技術におけるように低周波交流電圧の最大値付近で高 周波電源装置の主回路部を作動させて高周波交流電圧を発生させた場合、 その始動時に主回路部の能動素子に流れる電流 Iは、 下式のとおり とな る That is, when the high-frequency AC voltage is generated by operating the main circuit of the high-frequency power supply near the maximum value of the low-frequency AC voltage as in the prior art, the current flowing through the active element of the main circuit at the time of startup is Is as follows:
I = A C V in_max/ R
上式において、 Rは誘導コイルの主回路部の能動素子から見た負荷側ィ ンピーダンス、 A C V in_max は低周波交流電圧の最大値である。 そし て、 負荷側インピーダンス Rは、 低温状態では値が小さいため、 上記ス ィツチング素子に流れる電流 Iは非常に大きくなる。 特に加熱ローラに 大電力を投入する場合には、 負荷側インピーダンス Rを小さくする必要 があるため、 始動時に流れる電流 Iが極めて大きな値になる。 このよ う に大電流が流れるような始動時に作動、 例えばスィツチングを行う こ と が可能な能動素子、 例えば MOSFET は、 必要以上に作動電流、 例えば スィツチング電流および許容損失が大きなものとなるため、 極めて高価 であるとともに能動素子の選択範囲が狭くなつてしまう。 したがって、 誘導加熱ローラ装置が高価になるとともに回路設計が困難になるという 問題がある。 I = ACV in_max / R In the above equation, R is the impedance on the load side as viewed from the active element in the main circuit of the induction coil, and ACV in_max is the maximum value of the low frequency AC voltage. Since the value of the load-side impedance R is small in a low temperature state, the current I flowing through the switching element becomes very large. In particular, when a large amount of power is applied to the heating roller, the load side impedance R needs to be reduced, so that the current I flowing at the time of startup becomes an extremely large value. Active elements that can be operated at startup such as when a large current flows, for example, switching, such as MOSFETs, have an extremely large operating current, for example, switching current and permissible loss. It is expensive and narrows the selection range of active devices. Therefore, there is a problem that the induction heating roller device becomes expensive and the circuit design becomes difficult.
これに対して、本実施例においては、前記構成から理解できるように、 , 制御部により主回路部を制御して高周波交流出力を変化させる際に、 ゼ 口クロスを検出したときにこれと同期して制御部が作用するので、 始動 時に流れる電流が小さくなる。そのため、主回路部に用いる能動素子は、 作動電流および許容損失の相対的に小さなものでよいので、 安価で、 し かも、 小形になるとともに能動素子の選択範囲が広い。' したがって、 誘 導加熱ローラ装置が安価になり、 回路設計が容易になるとともに、 信頼 性が高くなるという利点がある。 On the other hand, in the present embodiment, as can be understood from the above configuration, when the control unit controls the main circuit unit to change the high-frequency AC output, the control unit synchronizes with the detection when a zero cross is detected. As a result, the control section operates, so that the current flowing during startup decreases. Therefore, the active elements used in the main circuit section need only have relatively small operating current and allowable loss, so they are inexpensive, small, and have a wide selection range of active elements. 'Therefore, there is an advantage that the induction heating roller device is inexpensive, the circuit design is easy, and the reliability is high.
第 5の実施例において、 誘導加熱ローラ装置は、 本発明の主要な第 1の実施例の構成に加えて、 高周波電源装置の制御部が、 外部信号を受 信して P WM制御信号を発生する P WM制御信号発生回路、 高周波交流 電圧の周波数を決定する発振器、 ならびに発振器および主回路部の間に 介在するとともに P WM制御信号発生回路が発生する P WM制御信号に 応じてスィツチングさせる P WMスィツチング回路を備えている。 In the fifth embodiment, in the induction heating roller device, in addition to the configuration of the main first embodiment of the present invention, the control unit of the high-frequency power supply device receives an external signal and generates a PWM control signal. A PWM control signal generating circuit, an oscillator that determines the frequency of a high-frequency AC voltage, and a PWM that is interposed between the oscillator and the main circuit and that switches according to a PWM control signal generated by the PWM control signal generating circuit. It has a switching circuit.
本実施例は、 高周波交流電圧を P WM制御するのに好適な回路構成を
示している。 すなわち、 P WM制御信号発生回路は、 外部信号を受信し て: P WM制御信号を発生する。 外部信号は、 ディジタル信号およびアナ ログ信号のいずれであってもよい。 ディジタル信号の場合には、 D Z A コンバータを介在させることにより、 アナログ信号に変換することがで きる。 アナログ信号の場合には、 そのまま利用することができる。 しか し、 波形が崩れたり、 電圧が低かったりする場合には、 波形成形回路を 用いて波形成形してから利用することができる。 In this embodiment, a circuit configuration suitable for controlling the high-frequency AC voltage by PWM is described. Is shown. That is, the PWM control signal generating circuit receives the external signal and generates a PWM control signal. The external signal may be either a digital signal or an analog signal. Digital signals can be converted to analog signals by interposing a DZA converter. In case of analog signal, it can be used as it is. However, when the waveform is distorted or the voltage is low, it can be used after shaping the waveform using a waveform shaping circuit.
また、 P WM制御信号発生回路は、 外部信号を、 それに対応した P W M制御信号すなわち P W M制御位相を有する形式の信号に変換する回路 手段であり、 既知の回路を用いることができる。 例えば、 演算増幅器の 一方の入力端子に外部信号に対応するアナログ信号を入力し、 他方の入 力端子に三角波信号や鋸歯状波信号などを入力する。 あるいは上記に代 えてソフ トコンパレータを用いてもよい。 そうすれば、 出力端子から P WM制御信号を得ることができる。 P WM制御信号は、 所与のスィッチ ング周期において、 オンデューティとオフデューティ との比率すなわち デューティ比が所定値に設定されている。 The PWM control signal generating circuit is a circuit for converting the external signal into a PWM control signal corresponding to the external signal, that is, a signal having a PWM control phase, and a known circuit can be used. For example, an analog signal corresponding to an external signal is input to one input terminal of the operational amplifier, and a triangular wave signal or a sawtooth wave signal is input to the other input terminal. Alternatively, a soft comparator may be used in place of the above. Then, a PWM control signal can be obtained from the output terminal. In the PWM control signal, the ratio between the on-duty and the off-duty, that is, the duty ratio, is set to a predetermined value in a given switching cycle.
発振器は、 主回路部を所定周期で間接的または直接的に駆動するため の励振用信号を供給する。 したがって、 発振器は高周波交流電圧の周波 数を決定する。 なお、 間接的に駆動するには、 後述するように駆動信号 発生回路を発振器と主回路部との間に介在させることができる。 The oscillator supplies an excitation signal for indirectly or directly driving the main circuit unit at a predetermined cycle. Therefore, the oscillator determines the frequency of the high-frequency AC voltage. To drive indirectly, a drive signal generating circuit can be interposed between the oscillator and the main circuit section as described later.
P WMスィツチング回路は、 発振器および主回路部の間に介在する。 そして、 P WM制御信号発生回路から発生する P WM制御信号に応じて 発振器の発振信号を断続する。 発振器から出力される発振信号は、 駆動 信号発生回路に制御入力することにより、 駆動信号に変換されるのがー 般的である。 なお、 所望により、 P WM制御信号発生回路が駆動信号発 生回路と主回路部との間に挿入されるように配置することも許容される。 また、 駆動信号発生回路を用いない場合には、 発振器と主回路部との間
に P WMスィツチング回路を介在させればよい。 The PWM switching circuit is interposed between the oscillator and the main circuit. Then, the oscillation signal of the oscillator is turned on and off according to the PWM control signal generated from the PWM control signal generation circuit. Generally, an oscillation signal output from an oscillator is converted into a drive signal by control input to a drive signal generation circuit. Note that, if desired, the PWM control signal generation circuit can be arranged so as to be inserted between the drive signal generation circuit and the main circuit section. When the drive signal generation circuit is not used, the connection between the oscillator and the main circuit In this case, a PWM switching circuit may be interposed.
本実施例において、 外部信号が到来すると、 P WM制御信号発生回路 は、 P WM制御信号を発生する。 そして、 P WM制御信号は、 高周波電 源装置の制御部の P WMスィツチング回路に制御入力する。 その結果、 P WMスィツチング回路が P WM制御信号に応じてスィツチングを行う ので、 発振器の発振信号が P WM制御信号に対応して断続される。 その 結果、 主回路部で形成される高周波交流電圧が P W M制御される。 In this embodiment, when an external signal arrives, the PWM control signal generation circuit generates a PWM control signal. Then, the PWM control signal is control-input to the PWM switching circuit of the control unit of the high-frequency power supply device. As a result, the PWM switching circuit performs switching according to the PWM control signal, so that the oscillation signal of the oscillator is interrupted in response to the PWM control signal. As a result, the high-frequency AC voltage generated in the main circuit is PWM-controlled.
そう して、 本実施例によれば、 高周波交流電圧を発生する主回路部を 制御して P WM制御を行う回路構成が簡単で、 しかも、 高信頼性を得る ことができる。 Thus, according to the present embodiment, the circuit configuration for controlling the main circuit that generates the high-frequency AC voltage and performing the PWM control is simple, and high reliability can be obtained.
第 6の実施例において、 誘導加熱ローラ装置は、 本発明の主要な第 1の実施例の構成に加えて、 高周波電源装置から出力される高周波交流 電圧の最大値がデューティ比 1 0 0 %未満の P WM制御により得られる ように構成されている。 In the sixth embodiment, in the induction heating roller device, in addition to the configuration of the main first embodiment of the present invention, the maximum value of the high-frequency AC voltage output from the high-frequency power supply device is less than 100% in the duty ratio. It is configured to be obtained by the PWM control of the above.
本実施例は、 高周波交流電圧を P WM制御することによって加熱ロー ラに伝達される高周波交流電力を所望に調整するのに好適な構成である。 すなわち、 高周波電源装置から出力される高周波交流電圧の最大値がデ ユーティ比 1 0 0 %未満の P WM制御により得られる。 したがって、 最 小値から最大値までの電圧調整可能な全範囲を通じて P WM制御を行う ように高周波電源装置を構成することができる。 The present embodiment is a configuration suitable for adjusting the high-frequency AC power transmitted to the heating roller as desired by controlling the high-frequency AC voltage by PWM. That is, the maximum value of the high-frequency AC voltage output from the high-frequency power supply can be obtained by PWM control with a duty ratio of less than 100%. Therefore, the high-frequency power supply device can be configured to perform the PWM control over the entire voltage adjustable range from the minimum value to the maximum value.
高周波電源装置から出力する高周波交流電圧を調節可能に構成する場 合、 高周波交流電圧の最大値をデューティ比 1 0 0 %換言すれば全導通 にし、 それ以下のレベルをデューティ比 1 0 0 %未満に設定するのがー 般的である。 そして、 全導通のときには、 P WM制御回路を経由しない で、 直結にする。 When the high-frequency AC voltage output from the high-frequency power supply is configured to be adjustable, the maximum value of the high-frequency AC voltage is 100% duty ratio, in other words, it is fully conductive, and the lower level is less than 100% duty ratio. It is common to set it to Then, when all conductions are made, the connection is made directly without passing through the PWM control circuit.
ところが、 高周波電源装置の高周波交流電圧を P WM制御する場合、 駆動信号発生回路や高周波変換回路中のリァクタンス、 例えば回路に接
続しているコンデンサゃ回路に生じる寄生容量などの影響を受けて P W M制御のオン時における高周波交流電圧の立ち上がりが悪くなるために、 デューティ比一高周波交流電圧間の直線性が低下する傾向となる。 これ に伴って、 オンデューティ比 1 0 0 %とそれ以下との間が不連続になる という問題がある。 また、 回路設計が相対的に難しくなるという問題が める。 However, when performing PWM control of the high-frequency AC voltage of the high-frequency power supply device, the reactance in the drive signal generation circuit and the high-frequency conversion circuit, for example, connecting to the circuit. The rising of the high-frequency AC voltage when the PWM control is on is deteriorated due to the influence of the parasitic capacitance generated in the connected circuit and the circuit, and the linearity between the duty ratio and the high-frequency AC voltage tends to decrease. . Along with this, there is a problem that the on-duty ratio becomes discontinuous between 100% and less. Another problem is that circuit design becomes relatively difficult.
本実施例によれば、 オンデューティ比 1 0 0 %とそれ以下との間が不 連続になることがなくなる。 また、 マイコンを用いるなどにより、 ソフ ト面だけで対応させることができ、 したがって高周波電源装置の回路設 計が容易になるとともに、 コス ト的にも有利である。 さらに、 制御をい わゆるディジタル化できるので、 制御精度を高くすることができる。 According to this embodiment, the discontinuity between the on-duty ratio of 100% and less does not occur. Also, by using a microcomputer, it is possible to cope with only the software surface, which facilitates the circuit design of the high-frequency power supply device and is advantageous in terms of cost. Furthermore, since control can be digitized, control accuracy can be increased.
第 7の実施例において、 誘導加熱ローラ装置は、 本発明の主要な第 1の実施例の構成に加えて、 高周波電源装置の制御部が、 高周波交流電 圧の位相と高周波交流電流の位相との差が所定値を超えたときに、 高周 波交流電圧の発生動作を停止させるように構成されている。 In the seventh embodiment, in the induction heating roller device, in addition to the configuration of the main first embodiment of the present invention, the control unit of the high-frequency power supply device controls the phase of the high-frequency AC voltage and the phase of the high-frequency AC current. When the difference exceeds a predetermined value, the operation of generating the high frequency AC voltage is stopped.
本実施例は、 以下に説明するように高周波交流出力の異常が発生した ときに保護動作をするのに好適な構成である。 The present embodiment has a configuration suitable for performing a protection operation when an abnormality of the high-frequency AC output occurs, as described below.
高周波交流の電圧位相および電流位相は、 それぞれの検出回路を配設 することにより検出することができる。 また、 これらは高周波電源装置 の高周波交流出力側で検出することができるが、 高周波交流電圧の位相 および高周波交流電流の位相に近似する位相を低圧側で検出してもよい。 そうすれば、 低圧側で検出が可能になり、 回路構成が簡単になり、 しか も、 安価になる。 The voltage phase and the current phase of the high-frequency alternating current can be detected by providing respective detection circuits. Further, these can be detected on the high-frequency AC output side of the high-frequency power supply device, but the phase of the high-frequency AC voltage and the phase that approximates the phase of the high-frequency AC current may be detected on the low-voltage side. Then, detection becomes possible on the low voltage side, and the circuit configuration becomes simpler, and the cost becomes lower.
高周波交流電圧および高周波交流電流の位相差を検出する回路は、 特 段限定されないが、 P L L回路が好適である。 A circuit for detecting the phase difference between the high-frequency AC voltage and the high-frequency AC current is not particularly limited, but a PLL circuit is preferable.
そう して、 本実施例によれば、 高周波交流電力の出力が正常に行われ ているときには、 高周波交流の電圧位相および電流位相の位相差が適切
な所定範囲内である。ところ力 S、高周波交流電力の出力が異常になると、 上記位相差が小さなるか、 あるいは大きくなり、 所定範囲から逸脱する ので、 異常と判定することができ、 高周波交流電圧の発生動作を停止さ せる。 また、 保護回路の構成が簡単で、 小形化および低コス ト化が可能 になるとともに、 異常検出および保護動作が確実になり、 誘導加熱ロー ラ装置の信頼性が向上する。 Thus, according to the present embodiment, when the output of the high-frequency AC power is performed normally, the phase difference between the voltage phase and the current phase of the high-frequency AC power is appropriate. Within a predetermined range. However, if the output of the power S and the high-frequency AC power becomes abnormal, the above-mentioned phase difference becomes small or large and deviates from the predetermined range. Let In addition, the configuration of the protection circuit is simple, miniaturization and cost reduction are possible, abnormality detection and protection operation are assured, and the reliability of the induction heating roller device is improved.
第 8の実施例において、 誘導加熱ローラ装置は、 本発明の主要な第 1の実施例の構成に加えて、 高周波電源装置の主回路部が、 低周波交流 電圧を直流電圧に変換する整流化直流電源回路、 直流電圧を高周波交流 電圧に変換する高周波変換回路、 および整流化直流電源回路の前段およ び後段の少なく ともいずれか一方に並列接続されて低周波交流電源から 見て誘導加熱ローラ装置全体として力率 0 . 8以上を保持できる静電容 量を有するコンデンサを備えている。 In the eighth embodiment, in addition to the configuration of the main first embodiment of the present invention, the induction heating roller device further comprises a main circuit portion of the high-frequency power supply device, which has a rectifier for converting a low-frequency AC voltage into a DC voltage. DC heating circuit, high-frequency conversion circuit that converts DC voltage to high-frequency AC voltage, and induction heating roller that is connected in parallel to at least one of the first and second stages of the rectified DC power circuit and viewed from the low-frequency AC power supply The entire system is equipped with a capacitor having a capacitance capable of holding a power factor of 0.8 or more.
本実施例は、 高周波電源装置から発生した雑音が低周波交流電源側へ 流出するのを抑制するのに好適な構成である。 This embodiment is suitable for suppressing the noise generated from the high-frequency power supply from flowing out to the low-frequency AC power supply.
本発明において、 「力率 0 . 8以上」 とは、 高周波電源装置が定格出力 時における値である。したがって、最大出力状態の高速加熱時ではない。 なお、 力率は、 好ましくは 0 . 8 5以上である。 また、 要すれば、 上記 コンデンサの前段にノ一マルチヨークを揷入することができ、 これによ り高周波雑音の流出を一層低減することが可能になる。 In the present invention, “power factor of 0.8 or more” is a value when the high-frequency power supply device has a rated output. Therefore, it is not at the time of high-speed heating at the maximum output state. The power factor is preferably 0.85 or more. In addition, if necessary, a single multi-yoke can be inserted in a stage preceding the capacitor, whereby the outflow of high-frequency noise can be further reduced.
そう して、 本実施例によれば、 整流化直流電源回路の前段および後段 の少なく ともいずれか一方に並列接続されたコンデンサが、 高周波電源 装置から発生した雑音を吸収するので、 雑音が低周波交流電源側へ流出 するのを抑制する。 また、 上記コンデンサが接続していることにより、 誘導加熱口 ラ装置の力率が高く維持されているので、 高周波交流電力 の負荷変動が低減する。 Thus, according to the present embodiment, since the capacitor connected in parallel to at least one of the former stage and the latter stage of the rectified DC power supply circuit absorbs the noise generated from the high frequency power supply device, the noise is reduced to the low frequency. Suppress to flow to AC power supply. Further, since the power factor of the induction heating heater is maintained high by the connection of the capacitor, the load fluctuation of the high-frequency AC power is reduced.
第 9の実施例において、 誘導加熱ローラ装置は、 本発明の主要な第
1の実施例の構成に加えて、 高周波電源装置の主回路部が、 低周波交流 電圧を直流電圧に変換する整流化直流電源回路、 並列的に接続されると ともに一括して制御されて整流化直流電源回路からの直流電圧を高周波 交流電圧に変換し、 かつ、 一括して出力する複数の高周波変換回路を備 えている。 In the ninth embodiment, the induction heating roller device is a In addition to the configuration of the first embodiment, the main circuit of the high-frequency power supply is connected in parallel with a rectified DC power supply circuit for converting a low-frequency AC voltage to a DC voltage. It is equipped with a plurality of high-frequency conversion circuits that convert the DC voltage from the integrated DC power supply circuit to a high-frequency AC voltage and output it collectively.
本実施例は、 高周波電源装置の主回路部に MOSFET を使用するのに 好適な構成である。 This embodiment is suitable for using a MOSFET in the main circuit of the high-frequency power supply device.
MOSFETは、 2 0 k H z以上の高周波に対する周波数特性が優れてい るが、 誘導加熱ローラ装置が扱うような比較的電力の大きな素子が得ら れない。 これに対して、 I G B T素子の場合、 電力の大きな素子を得る ことができるが、 2 0 k H Z以上の高周波に耐える周波数特性を有する ものが得られない。 MOSFETs have excellent frequency characteristics for high frequencies of 20 kHz or higher, but do not provide elements with relatively large power, as handled by induction heating roller devices. In contrast, in the IGBT element, it is possible to obtain a large element of the power can not be obtained having a frequency characteristic to withstand 2 0 k H Z over high frequency.
本実施例において、 複数の高周波変換回路は、 それらが一括して制御 されるとともに、 一括して出力する。 複数の高周波変換回路を一括して 制御するには、 制御信号源と複数の高周波変換回路におけるそれぞれの 制御入力端との間に分配器を介在させるのがよい。 また、.複数の高周波 変換回路の高周波交流電圧を一括して出力させるには、 合成器を介して 複数の高周波変換回路の出力端を一括接続すればよい。' なお、 分配器お よび合成器は、 既知のものを用いることができる。 さらに、 高周波交流 電圧およびまたは高周波交流電流を帰還制御する場合、 合成器を介して 一括された高周波出力端側または低周波交流入力端側において帰還信号 を帰還させればよい。 In this embodiment, a plurality of high-frequency conversion circuits are controlled collectively and output collectively. In order to control a plurality of high-frequency conversion circuits collectively, a distributor may be interposed between the control signal source and each control input terminal of the plurality of high-frequency conversion circuits. Also, in order to output the high-frequency AC voltages of a plurality of high-frequency conversion circuits at once, the output terminals of the plurality of high-frequency conversion circuits may be connected together via a synthesizer. 'Known distributors and synthesizers can be used. Further, when performing feedback control of the high-frequency AC voltage and / or the high-frequency AC current, the feedback signal may be fed back to the combined high-frequency output terminal or low-frequency AC input terminal via a synthesizer.
そう して、 本実施例によれば、 複数の高周波変換回路が並列的に作動 するので、恰も単一の高周波変換回路であるかのように制御でき、かつ、 作動する。 そのため、 制御回路および出力回路の構成が簡単になり、 回 路部品点数の削減ができ、 実装面積が減少する。 Then, according to the present embodiment, since a plurality of high-frequency conversion circuits operate in parallel, it is possible to control and operate as if they were a single high-frequency conversion circuit. Therefore, the configurations of the control circuit and the output circuit are simplified, the number of circuit components can be reduced, and the mounting area is reduced.
また、 それぞれの高周波変換回路が扱う高周波交流電力量が高周波変
換手段の数によって分割された値になるようにすることができるので、 高周波変換回路に用いるスィツチング素子に比較的電流容量の小さなも のを使用するこ とが可能になる。 したがって、 周波数特性の優れた MOSFETを用いて高周波変換回路を構成することができる。 Also, the high-frequency AC power handled by each high-frequency conversion circuit Since the value can be divided by the number of conversion means, it is possible to use a switching element used in the high-frequency conversion circuit having a relatively small current capacity. Therefore, a high-frequency conversion circuit can be configured using MOSFETs having excellent frequency characteristics.
第 1 0の実施例において、 誘導加熱ローラ装置は、 本発明の主要な 第 1の実施例の構成に加えて、 前記高周波電源装置の制御回路が主回路 部から出力される高周波交流電圧の変換効率を所定に維持するように周 波数制御するアナログ制御回路を含んでいる。 In the tenth embodiment, in addition to the configuration of the main first embodiment of the present invention, the induction heating roller device includes a control circuit of the high-frequency power supply device that converts a high-frequency AC voltage output from the main circuit unit. An analog control circuit that controls the frequency so as to maintain the efficiency at a predetermined level is included.
本実施例は、 加熱ローラの温度変化に伴う電気特性の変動を補償する のに好適な構成である。 This embodiment has a configuration suitable for compensating for a change in electrical characteristics due to a temperature change of the heating roller.
誘導加熱ローラ装置において、 その加熱ローラは、 その 2次コイルま たは発熱層が抵抗値およびインダクタンスを有している。 抵抗値は、 2 次コイルまたは発熱層の構成材料の抵抗率により決まり、 ィンダクタン スは 2次コイルまたは発熱層が支持されている基体などの透磁率により 決まる。 したがって、 これらの値は、 加熱ローラの温度の函数である。 このため、 加熱ローラが冷えている状態にある誘導加熱ローラ装置の始 動時と、 加熱状態にある作動中とではこれらの定数の変動を無視できな レ、。 そして、 これらの定数が変動すると、 誘導加熱ローラ装置の動作に 影響が生じる。 例えば、 2次コイルまたは発熱層の等価抵抗が変化する と、 加熱ローラに入力する高周波交流電力が変化する。 また、 2次コィ ルまたは発熱層の等価ィンダクタンスが変化すると、 高周波交流の電圧 と電流の位相差が変化して高周波電源装置の高周波変換効率が変化する。 そのため、 誘導ローラ装置の所望の動作が得にく くなるという問題があ る。 In the induction heating roller device, in the heating roller, the secondary coil or the heating layer has a resistance value and an inductance. The resistance value is determined by the resistivity of the constituent material of the secondary coil or the heat generating layer, and the inductance is determined by the magnetic permeability of the base on which the secondary coil or the heat generating layer is supported. Therefore, these values are functions of the temperature of the heated roller. For this reason, fluctuations in these constants cannot be ignored between starting the induction heating roller device when the heating roller is cold and during operation while the heating roller is heated. Variations in these constants affect the operation of the induction heating roller device. For example, when the equivalent resistance of the secondary coil or the heating layer changes, the high-frequency AC power input to the heating roller changes. Also, when the equivalent inductance of the secondary coil or the heating layer changes, the phase difference between the high-frequency AC voltage and current changes, and the high-frequency conversion efficiency of the high-frequency power supply changes. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain a desired operation of the guide roller device.
本実施例において、 アナログ制御回路は、 高周波電源装置の変換効率 を所定に維持するように周波数制御を行う。 なお、 本発明において、 「ァ ナログ制御回路」 とは、 アナログ的な回路動作を行って周波数制御を制
御する回路をいう。 加熱ローラの 2次コイルまたは発熱層における透磁 率が変動すると、 上述したように主回路部の変換効率が変動するので、 アナログ制御回路が変換効率の変動を所定範囲内に維持するように機能 する。 アナログ制御回路の具体的な構成は特段限定されないが、 例えば ' P L L (位相同期ループ) 回路が好適である。 P L L回路を用いてアナ 口グ制御回路を構成する場合、 高周波交流出力の電圧および電流を帰還 してそれらの位相を比較し、 その位相差信号で発振器、 例えば電圧制御 発振器 (V C O ) の発振周波数を負帰還制御する。 そして、 発振器の発 振出力を利用して主回路部の駆動信号を発生させる。 なお、 位相差信号 の帰還回路に低域フィルタおよび増幅器を介在させることができる。 ま た、 上記位相差を検出する回路は、 第 8の実施例において用いる位相差 検出回路と兼用することが許容される。 In the present embodiment, the analog control circuit controls the frequency so as to maintain the conversion efficiency of the high-frequency power supply at a predetermined value. In the present invention, the “analog control circuit” refers to an analog circuit operation for controlling frequency control. Controlled circuit. If the magnetic permeability in the secondary coil or the heating layer of the heating roller fluctuates, the conversion efficiency of the main circuit part fluctuates as described above, so the analog control circuit functions to maintain the fluctuation of the conversion efficiency within a predetermined range I do. The specific configuration of the analog control circuit is not particularly limited. For example, a PLL (phase locked loop) circuit is suitable. When an analog control circuit is configured using a PLL circuit, the voltage and current of the high-frequency AC output are fed back, their phases are compared, and the phase difference signal is used to generate an oscillator, for example, the oscillation frequency of a voltage-controlled oscillator (VCO). Is subjected to negative feedback control. Then, a drive signal for the main circuit is generated using the oscillation output of the oscillator. In addition, a low-pass filter and an amplifier can be interposed in the feedback circuit of the phase difference signal. Further, the circuit for detecting the phase difference is allowed to be used also as the phase difference detection circuit used in the eighth embodiment.
そう して、 本実施例においては、 加熱ローラの温度変化に伴う 2次コ ィルまたは発熱層のィンダクタンスおよび抵抗の変動による高周波電源 装置の変換効率および高周波交流電力出力の不所望な変動を抑制するこ とができる。 また、 アナログ制御と P WM制御とを組み合わせているの で、 誘導ローラ加熱装置の制御部の回路構成が比較的簡単化できて、 誘 導ローラ加熱装置の小形化、 低コス ト化に貢献するとともに、 所望の高 周波交流電力を加熱ローラに安定して投入することができ、 操作性も向 上する。 Thus, in the present embodiment, undesired fluctuations in the conversion efficiency and high-frequency AC power output of the high-frequency power supply due to fluctuations in the inductance and resistance of the secondary coil or the heat generating layer due to the temperature change of the heating roller. It can be suppressed. In addition, since the analog control and the PWM control are combined, the circuit configuration of the control unit of the induction roller heating device can be relatively simplified, contributing to downsizing and cost reduction of the induction roller heating device. At the same time, desired high-frequency AC power can be stably supplied to the heating roller, thereby improving operability.
なお、 高周波電源装置の高周波交流出力端に誘導コイルを含む共振回 路が接続している場合には、 アナログ制御回路を用いて高周波交流の電 圧位相と電流位相との位相差が一定になるように制御することにより、 誘導コイルのィンダクタンスが変化した場合、 上記共振回路の共振特性 が変化しても、 共振特性カーブにおける動作点が一定に保持される。 そ の結果、 周波数変換効率を一定化するとともに、 高周波交流電力を一定 化させることができる。 このような構成によれば、 P WM制御のための
回路がなくても加熱ローラの温度変化に伴う回路定数の変化による高周 波交流電力の変動を低減することができるので、 回路構成が一層簡単化 され、 小形化、 低コス ト化に貢献する。 When a resonance circuit including an induction coil is connected to the high-frequency AC output terminal of the high-frequency power supply device, the phase difference between the voltage phase and the current phase of the high-frequency AC becomes constant using an analog control circuit. With such control, when the inductance of the induction coil changes, the operating point on the resonance characteristic curve is kept constant even if the resonance characteristic of the resonance circuit changes. As a result, the frequency conversion efficiency can be kept constant, and the high-frequency AC power can be kept constant. According to such a configuration, for PWM control Even without a circuit, fluctuations in high-frequency AC power due to changes in circuit constants due to temperature changes of the heating roller can be reduced, further simplifying the circuit configuration and contributing to downsizing and cost reduction. .
第 1 1の実施例において、 誘導加熱ローラ装置は、 本発明の主要な 第 1の実施例の構成に加えて、 低周波交流電圧のゼロク ロスを検出して ゼロクロス信号を発生するゼロクロス検出回路を具備し、'前記高周波電 源装置の制御部が外部信号に応じてゼロクロス信号に同期して主回路か らの高周波交流電圧の出力をオフ状態からオン状態に切り換えるように 構成されている。 In the eleventh embodiment, the induction heating roller device includes, in addition to the configuration of the main first embodiment of the present invention, a zero-cross detection circuit that detects a zero-cross of a low-frequency AC voltage and generates a zero-cross signal. The control unit of the high-frequency power supply device is configured to switch the output of the high-frequency AC voltage from the main circuit from an off state to an on state in synchronization with a zero-cross signal in response to an external signal.
本実施例では、 加熱ローラの加熱を開始するために、 高周波電源装置 から出力される高周波交流電圧をオフ状態からオン状態に切り換えると きに、 ゼロクロス信号に同期して切り換えを行う。. 本実施例において、 誘導コイルは、 単一および複数のいずれであってもよいし、 また複数の 場合に、 それらを切り換えなくてもよい。 ゼロクロス検出回路は、 第 4 の実施例におけるそれと兼用することができる。 In this embodiment, when the high-frequency AC voltage output from the high-frequency power supply device is switched from the off state to the on state in order to start the heating of the heating roller, the switching is performed in synchronization with the zero cross signal. In this embodiment, the number of induction coils may be either single or plural, and in the case of plural, it is not necessary to switch between them. The zero-cross detection circuit can be shared with that in the fourth embodiment.
そう して、本実施例によれば、始動時に流れる電流が小さくなるので、 第 4の実施例におけるのと同様に主回路部に用いるスィツチング素子が 安価で、 しかも、 小形になるとともに素子の選択範囲が広くなるため、 誘導加熱ローラ装置が安価になり、 回路設計が容易になるとともに、 信 頼性が高くなるという利点がある。 Thus, according to the present embodiment, the current flowing at the time of starting is reduced, so that the switching element used in the main circuit section is inexpensive, small-sized and has a small element selection, as in the fourth embodiment. Since the range is wide, the induction heating roller device is inexpensive, the circuit design is easy, and the reliability is high.
第 1 2の実施例において、 誘導加熱ローラ装置は、 本発明の主要な 第 1の実施例の構成に加えて、 高周波電源装置の制御部は、 低周波交流 電源の投入時において、 P WM制御によるオンデューティの立ち上がり 時に主回路をソフ トスタート制御するように構成されている。 In the twelfth embodiment, the induction heating roller device has the same configuration as the main first embodiment of the present invention. In addition, the control unit of the high-frequency power supply device performs PWM control when the low-frequency AC power is turned on. When the on-duty rises, the main circuit is soft-start controlled.
本実施例において、 ソフ トスタート制御は、 本発明の主要な実施例に おいて説明した構成を探用することができる。 In the present embodiment, the soft start control can use the configuration described in the main embodiment of the present invention.
そう して、 本実施例によれば、 低周波交流電源の投入時に電力が急変
することで生じる低周波交流電流のフリ ッカーが低減する。 Thus, according to the present embodiment, the power changes suddenly when the low-frequency AC power is turned on. The flicker of the low-frequency alternating current generated by the operation is reduced.
本発明の定着装置は、 加圧ローラを備えた定着装置本体と、 定着装 置本体の加圧ローラに加熱ローラを圧接関係に対設して、 両ローラ間に トナー画像が形成された記録媒体を挟んで搬送しながら トナー画像を定 着するように配設された以上説明した本発明の誘導加熱ローラ装置と、 を具備している。 A fixing device according to an aspect of the invention includes a fixing device main body including a pressure roller, a recording medium having a heating roller facing the pressure roller of the fixing device main body, and a toner image formed between the two rollers. And the induction heating roller device of the present invention described above, which is disposed so as to fix the toner image while transporting the toner image.
本発明において、 「定着装置本体」 とは、 定着装置から誘導加熱ローラ 装置を除いた残余の部分をいう。 In the present invention, the “main body of the fixing device” refers to a remaining portion excluding the induction heating roller device from the fixing device.
加圧ローラと加熱ローラとは、 ft接圧接してもよいが、 要すれば搬送 シートなどを介して間接的に圧接してもよい。 なお、 搬送シートは、 無 端またはロール状であってもよい。 The pressing roller and the heating roller may be in ft contact pressure contact, but may be indirectly pressed via a conveyance sheet if necessary. Note that the transport sheet may be endless or roll-shaped.
そう して、 本発明においては、 トナー画像が形成された記録媒体を加 熱ローラと加圧ローラとの間に挟んで搬送しながら トナー画像を高速で 定着することができる。 Thus, in the present invention, the toner image can be fixed at a high speed while transporting the recording medium on which the toner image is formed between the heating roller and the pressing roller.
本発明の画像形成装置は、 記録媒体にトナー画像を形成する画像形 成手段を備えた画像形成装置本体と、 画像形成装置本体に配設されて記 録媒体のトナー画像を定着する本発明の上記定着装置と、 を具備してい る。 An image forming apparatus according to the present invention includes: an image forming apparatus main body including an image forming unit that forms a toner image on a recording medium; and an image forming apparatus main body that is provided in the image forming apparatus main body and fixes the toner image on the recording medium. And the fixing device.
本発明において、 「画像形成装置本体」 とは、 画像形成装置から定着装 置を除いた残余の部分をいう。 また、 画像形成手段は、 記録媒体に閘接 方式または直接方式により画像情報を形成する画像を形成する手段であ る。 なお、 「間接方式」 とは、 転写によって画像を形成する方式をいう。 画像形成装置としては、 例えば電子写真複写機、 プリンタ、 ファクシ ミ リなどが該当する。 In the present invention, the “image forming apparatus main body” refers to a remaining portion excluding the fixing device from the image forming apparatus. Further, the image forming means is means for forming an image for forming image information on a recording medium by a locking method or a direct method. The “indirect method” refers to a method of forming an image by transfer. Examples of the image forming apparatus include an electrophotographic copying machine, a printer, and a facsimile.
記録媒体としては、 例えば転写材シー ト、 印刷紙、 エレク トロフアツ クスシート、 静電記録シートなどが該当する。 As the recording medium, for example, a transfer material sheet, a printing paper, an electric flux sheet, an electrostatic recording sheet, and the like are applicable.
そう して、 本発明においては、 高速タイプに好適な画像形成装置にす
ることができる。 図面の簡単な説明 Thus, the present invention provides an image forming apparatus suitable for a high-speed type. Can be BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG. 1は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 1の形 態を示す主要部の回路ブロック図である。 FIG. 1 is a circuit block diagram of a main part showing a first embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention.
FIG. 2は、 同じく高周波電源装置の主回路部のインバーク、 誘導コ ィルおよび加熱ローラの回路図である。 FIG. 2 is a circuit diagram of an inverter, an induction coil, and a heating roller of the main circuit of the high-frequency power supply device.
FIG. 3は、 同じく誘導コイルおよび加熱ローラの一部切欠中央縦断 面図である。 FIG. 3 is also a partially cut-away central longitudinal sectional view of the induction coil and the heating roller.
FIG. 4は、 同じく誘導コイルおょぴ加熱ローラの横断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the induction coil and the heating roller.
FIG. 5は、 同じく各部における電圧波形図である。 FIG. 5 is a voltage waveform diagram of each part.
FIG. 6は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 2の形 態を示す主要部の回路プロック図である。 FIG. 6 is a circuit block diagram of a main part showing a second embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention.
FIG. 7は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 3の形 態を示す主要部の回路ブロック図である。 FIG. 7 is a circuit block diagram of a main part showing a third embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention.
FIG. 8は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 4の形 態を示す主要部の回路プロック図である。 FIG. 8 is a circuit block diagram of a main part showing a fourth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention.
FIG. 9は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 5の形 態を示す主要部の回路プロック図である。 FIG. 9 is a circuit block diagram of a main part showing a fifth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention.
FIG. 1 0は、 同じく電源投入時における高周波交流電圧波形を示す 波形図である。 FIG. 10 is a waveform diagram showing a high-frequency AC voltage waveform when the power is turned on.
FIG. 1 1は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 6の 形態を示す高周波交流電圧波形を示す波形図である。 FIG. 11 is a waveform diagram showing a high-frequency AC voltage waveform showing a sixth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention.
FIG. 1 2は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 7の 形態を示す主要部の回路ブロック図である。 FIG. 12 is a circuit block diagram of a main part showing a seventh embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention.
FIG. 1 3は、 同じく各部における電圧波形を示す波形図である。 FIG. 1 4は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 8の
形態を示す主要部の回路ブロック図である。 FIG. 13 is a waveform diagram showing voltage waveforms in the respective units. FIG. 14 shows an eighth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention. FIG. 3 is a circuit block diagram of a main part showing an embodiment.
FIG. 1 5は、 同じく誘導コイル選択回路、 複数の誘導コイルおよび 加熱ローラの接続関係を示す回路プロック図である。 FIG. 15 is a circuit block diagram showing the connection relationship between the induction coil selection circuit, a plurality of induction coils, and the heating roller.
FIG. 1 6は、 同じく各部における電圧波形を示す波形図である。 FIG. 1 7は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 9の 形態を示す全体の回路プロック図である。 FIG. 16 is a waveform diagram showing voltage waveforms in the respective units. FIG. 17 is an overall circuit block diagram showing a ninth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention.
FIG. 1 8は、 同じく制御部をより詳細に示す要部回路ブロック図で ある。 FIG. 18 is a main circuit block diagram showing the control unit in more detail.
FIG. 1 9は、 同じくアナ口グ制御回路の回路図である。 FIG. 19 is a circuit diagram of the analog control circuit.
FIG. 2 0は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 1 0 の形態を示す全体の回路プロック図である。 FIG. 20 is an overall circuit block diagram showing a tenth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention.
FIG. 2 1は、 同じく保護判定回路の回路図である。 FIG. 21 is a circuit diagram of the protection judgment circuit.
FIG. 2 2は、 同じく保護動作を説明するグラフである。 FIG. 22 is a graph similarly explaining the protection operation.
FIG. 2 3は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 1 1 の形態を示す回路ブロック図である。 FIG. 23 is a circuit block diagram showing a first embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention.
FIG. 2 4は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 1 2 の形態を示す回路プロック図である。 FIG. 24 is a circuit block diagram showing a twelfth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention.
FIG. 2 5は、 本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 1 3 の形態を示す回路プロック図である。 FIG. 25 is a circuit block diagram showing a thirteenth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention.
FIG. 2 6は、 本発明の画像形成装置を実施するための一形態を示す 概念的断面図である。 FIG. 26 is a conceptual cross-sectional view showing one embodiment for implementing the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 7は、 本発明の画像形成装置を実施するための一形態として の複写機の概念的断面図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 27 is a conceptual cross-sectional view of a copying machine as an embodiment for implementing the image forming apparatus of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。 Hereinafter, embodiments for implementing the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1ないし FIG. 5に示すように、本発明の誘導加熱ローラ装置を
実施するための第 1の形態は、 高周波電源装置 HF S、 加熱ローラ HR および誘導コイル I Cを具備し、 入力端が低周波交流電源 A Sに接続す る。なお、本形態は、本発明の第 1および第 5の実施例に対応している。 As shown in FIG. 1 to FIG. 5, the induction heating roller device of the present invention The first mode for carrying out the invention includes a high-frequency power supply HFS, a heating roller HR, and an induction coil IC, and has an input terminal connected to a low-frequency AC power supply AS. This embodiment corresponds to the first and fifth embodiments of the present invention.
<低周波交流電源 A Sについて〉 低周波交流電源 ASは、 例えば 1 0 0 V商用交流電源からなる。 <About low-frequency AC power supply AS> The low-frequency AC power supply AS is composed of, for example, a 100 V commercial AC power supply.
く高周波電源装置 H F Sについて > 主回路部 MCおよび制御部 C Cを備えて構成されている。 > High-frequency power supply HFS> It is composed of a main circuit section MC and a control section CC.
主回路部 MCは、 整流化直流電源回路 (図示しない。) および FIG.2 に示す MO S F E Tを用いたハーフブリ ッジ形のィンバータすなわち高 周波変換回路 I NVからなる。 The main circuit part MC consists of a rectified DC power supply circuit (not shown) and a half-bridge type inverter using the MOSFET shown in FIG. 2, that is, a high-frequency conversion circuit I NV.
整流化 tf流電源回路は、 プリ ッジ形整流回路および平滑コンデンサか らなり、 その交流入力端が低周波交流電源 A Sに接続し、 直流出力端が 後述する主回路部 MCに接続している。 なお、 直流出力端には、 整流平 滑化された直流電圧が発生する。 The rectified tf current power supply circuit consists of a prism type rectifier circuit and a smoothing capacitor.The AC input terminal is connected to the low-frequency AC power supply AS, and the DC output terminal is connected to the main circuit MC described later. . A rectified and smoothed DC voltage is generated at the DC output terminal.
高周波変換回路 I N Vは、 一対の MOSFET Q1、 Q 2、 一対のコン デンサ C l、 C 2、 直流カッ トコンデンサ C 3および共振回路 R Cを主 体して構成されている。 一対の MOSFET Ql、 Q 2は、 整流化直流電 源回路の直流出力端間に直列接続している。 一対のコンデンサ C l、 C 2は、 一対の MOSFET Ql、 Q 2に並列接続している。 直流力ッ トコ ンデンサ C 3は、 MOSFET Q 2の ドレイン ' ソース間に現れる高周波 スィツチング電圧を取り出す際に直流成分を力ッ トするように直列に挿 入される。 共振回路 R Cは、 共振インダクタ L 1および共振コンデンサ C 4の直列共振回路を形成している。 そう して、 共振コンデンサ C 4の 両端間に正弦波の高周波交流電圧が出力される。 そして、 高周波交流電 圧は誘導コイル I Cに印加される。 なお、 FIG.2において、 w sは加熱 ローラ HRの 2次コイル、 R aは 2次コイル S Cの等価抵抗である。 制御部 C Cは、 FIG.1に示すように、 PWM制御信号発生回路 P S G、
発振器 O S C、 P WMスィツチング回路 S Cおよび駆動信号発生回路(図 示しない。) を備えている。 The high-frequency conversion circuit INV mainly includes a pair of MOSFETs Q1, Q2, a pair of capacitors C1, C2, a DC cut capacitor C3, and a resonance circuit RC. The pair of MOSFETs Ql and Q2 are connected in series between the DC output terminals of the rectified DC power supply circuit. The pair of capacitors Cl and C2 are connected in parallel to the pair of MOSFETs Ql and Q2. The DC power capacitor C3 is inserted in series so as to power the DC component when extracting a high-frequency switching voltage appearing between the drain and source of the MOSFET Q2. The resonance circuit RC forms a series resonance circuit of the resonance inductor L1 and the resonance capacitor C4. Then, a sine wave high frequency AC voltage is output between both ends of the resonance capacitor C4. Then, the high-frequency AC voltage is applied to the induction coil IC. In FIG. 2, ws is the secondary coil of the heating roller HR, and Ra is the equivalent resistance of the secondary coil SC. As shown in FIG. 1, the control unit CC includes a PWM control signal generation circuit PSG, Oscillator OSC, PWM switching circuit SC and drive signal generation circuit (not shown) are provided.
PWM制御信号発生回路 P S Gは、 DZAコンバータ DAC、 三角波 発生回路 T Gおよび演算増幅器 P Aからなり、 外部信号源 S Sから到来 する外部信号に応じて PWM制御信号を発生する。 D/Aコンバータ D ACは、 ディジタル信号方式の外部信号をアナログ信号に変換する。 三 角波発生回路 T Gは、 三角波を発生する。 演算増幅器 P Aは、 一方の入 力端にアナログ化された外部信号が入力し、 他方の入力端に三角波が入 力し、 三角波の瞬時値が外部信号のレベルより高い間 P WM制御信号を 発生する。 なお、 外部信号源 S Sは、 誘導加熱ローラ装置を組み込んで いる機器、 例えば複写機などの本体側の操作に応動して外部信号を発生 する。 本実施の形態において、 外部信号は例えば数ビッ トのディジタル 信号からなる。 The PWM control signal generation circuit PSG includes a DZA converter DAC, a triangular wave generation circuit TG, and an operational amplifier PA, and generates a PWM control signal according to an external signal coming from an external signal source SS. The D / A converter DAC converts a digital signal type external signal into an analog signal. The triangular wave generation circuit TG generates a triangular wave. An operational amplifier PA receives an analog external signal at one input terminal and a triangular wave at the other input terminal, and generates a PWM control signal while the instantaneous value of the triangular wave is higher than the level of the external signal. I do. The external signal source S S generates an external signal in response to an operation of a device incorporating an induction heating roller device, for example, a main body of a copying machine or the like. In the present embodiment, the external signal is, for example, a digital signal of several bits.
発振器 O S Cは、 主回路部 MCから発生する高周波交流電圧の周波数 を決定する発振信号を発生する。 The oscillator OSC generates an oscillation signal that determines the frequency of the high-frequency AC voltage generated from the main circuit unit MC.
PWMスィツチング回路 S Cは、 PWM制御信号により作動して発振 器 O S Cから出力される発振信号を断続する。 駆動信号発生回路は、 断 続する発振号を MOSFET Q l、 Q 2の断続した駆動信号に変換する。 The PWM switching circuit SC operates in response to the PWM control signal to interrupt the oscillation signal output from the oscillator OSC. The drive signal generation circuit converts the intermittent oscillation into an intermittent drive signal for MOSFETs Ql and Q2.
く加熱ローラ HRについて〉 加熱ローラ HRは、 FIG.3に示すよ うに、 ローラ基体 1、 2次コイル w sおよび保護層 2を備えて構成され ているとともに、 回転機構 RMにより回転駆動される。 Heating roller HR> As shown in FIG. 3, the heating roller HR includes a roller base 1, a secondary coil ws, and a protective layer 2, and is driven to rotate by a rotation mechanism RM.
ローラ基体 1は、 アルミナセラミ ックス製の円筒体からなり、 例えば 長さ 3 0 0 mm、 厚み 3 mmである。 The roller substrate 1 is made of a cylindrical body made of alumina ceramics and has a length of, for example, 300 mm and a thickness of 3 mm.
2次コイル w sは、 C uの蒸着膜からなるフィルム状をなした円筒状 の 1ターンコイルからなり、 ローラ基体 1の外面において、 軸方向の有 効長のほぼ.全体にわたって配設されている。 そして、 2次コイル w sの 厚みは、 周回方向の 2次側抵抗値すなわち等価抵抗 Rが 2次リアクタン
スとほぼ同じ値の 1 Ωになるように設定されている。 The secondary coil w s, formed of a cylindrical one-turn coil forms a film-like formed of deposited film of C u, the outer surface of the roller base 1, is disposed over substantially. Overall axial chromatic Kocho I have. The thickness of the secondary coil ws is determined by the secondary resistance in the circumferential direction, that is, the equivalent resistance R is equal to the secondary reactor It is set to 1 Ω which is almost the same value as
保護層 2は、 フッ素樹脂からなり、 2次コイル S Cの外面を被覆して 形成されている。 The protective layer 2 is made of a fluororesin, and is formed by covering the outer surface of the secondary coil SC.
回転機構 R Mは、 加熱ローラ H Rを回転させるための機構であって、 以下のように構成されている。 すなわち、 FIG. 3および FIG. 4に示すよ うに、 第 1の端部部材 3 A、 第 2の端部部材 3 B、 一対の軸受 4、 4、 ベベルギア 5、 スプラインギア 6およびモータ 7を備えて構成されてい る。 The rotation mechanism RM is a mechanism for rotating the heating roller HR, and is configured as follows. That is, as shown in FIGS. 3 and 4, a first end member 3A, a second end member 3B, a pair of bearings 4, 4, a bevel gear 5, a spline gear 6, and a motor 7 are provided. It is composed of
第 1 の端部部材 3 Aは、 キャップ部 3 a、 駆動軸 3 bおよび尖端部 3 cからなる。 キヤップ部 3 aは、加熱ローラ H の FIG. 3において左端 に外側から嵌合するとともに、 図示を省略している押しねじを用いて加 熱ローラ H Rに固定することによって、 加熱ローラ H Rの左端を支持し ている。 駆動軸 3 bは、 キャップ部 3 aの外面の中央部から外方へ突出 している。 尖端部 3 cは、 キャップ部 3 aの内面の中央部からキャップ 部 3 a の内方へ突出している。 The first end member 3A includes a cap 3a, a drive shaft 3b, and a point 3c. The cap 3a is fitted to the left end of the heating roller H in FIG. 3 of the heating roller H from the outside, and is fixed to the heating roller HR using a pressing screw (not shown) so that the left end of the heating roller HR is fixed. I support it. The drive shaft 3b projects outward from the center of the outer surface of the cap 3a. The point 3c protrudes inward from the center of the inner surface of the cap 3a.
第 2の端部部材 3 Bは、 リ ング部 3 dからなる。 リ ング部 3 dは、 加 熱ローラ H Rの FIG. 2において右端に外側から嵌合するとともに、図示 を省略している押しねじを用いて加熱ローラ H Rに固定することによつ て、 加熱ローラ H Rの右端を支持している。 The second end member 3B includes a ring 3d. The ring portion 3d is fitted to the right end in FIG. 2 of the heating roller HR from the outside, and is fixed to the heating roller HR by using a pressing screw (not shown) to thereby fix the heating roller HR. Supports the right end of the HR.
一対の軸受 4、 4の一方は、 第 1の端部部材 3 Aにおけるキャップ部 3 aの外面を回転自在に支持する。 また、 他方は、 第 2の端部部材 3 B の外面を回転自在に支持する。 したがって、 加熱ローラ H Rは、 その両 端に固定した第 1およぴ第 2の端部部材 3 A、 3 Bと、 一対の軸受 4、 4とにより回転自在に支持されている。 One of the pair of bearings 4, 4 rotatably supports the outer surface of the cap portion 3a of the first end member 3A. The other rotatably supports the outer surface of the second end member 3B. Therefore, the heating roller HR is rotatably supported by the first and second end members 3A and 3B fixed to both ends thereof and the pair of bearings 4 and 4.
ベベルギア 5は、 第 1の端扳 3 Aの駆動軸 3 bに装着されている。 ス プラインギア 6は、 ベベルギア 5に嚙合している。 モータ 7は、 その口 ータ軸がスプライ ンギア 5に直結している。
く誘導コイル I Cについて > 誘導コイル I Cは、 FIG. 3および FIG. 4に示すように、 コイルボビン 8に卷装されて、 加熱ローラ H Rの 軸方向に分散して配置されている。 また、 一対の給電リード線 9 a、 9 bの間に直列接続し、 両端は給電リード線 9 a、 9 bを介して高周波電 源装置 H F Sの出力端に接続する。 The bevel gear 5 is mounted on a drive shaft 3b having a first terminal 3A. The spline gear 6 is combined with the bevel gear 5. The motor 7 has a motor shaft directly connected to the spline gear 5. Regarding the induction coil IC> As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the induction coil IC is wound around the coil bobbin 8 and is dispersedly arranged in the axial direction of the heating roller HR. Also, a series connection is made between a pair of power supply leads 9a and 9b, and both ends are connected to the output terminal of the high-frequency power supply device HFS via the power supply leads 9a and 9b.
コイルボビン 8は、 フッ素樹脂製の円柱体からなり、 Dfl部 8 a、 支持 部 8 bおよび通線溝 8 cを有している。 凹部 8 aは、 コイルボビン 8の 先端中央に形成されていて、 回転機構 R Mに相対的に回転自在に係止し ている。 支持部 8 bは、 コイルボビン 8の基端に形成されていて、 図示 しない固定部に固定される。 通線溝 8 cは、 コイルボビン 8の外面の一 部に軸方向に沿って樋状に形成されていて、 内部に給電リ一ド線 9 a、 9 bを収納する。 なお、 給電リード線 9 a、 9 bは、 : FIG. 4に示すよう に、 通線溝 8 c内に収納されて、 コイルポビン 8の基端側から外部へ導 出され、 高周波電源装置 H F Sの出力端に同軸ケーブルを介して接続す る。 The coil bobbin 8 is made of a fluorocarbon resin cylinder, and has a Dfl portion 8a, a support portion 8b, and a communication groove 8c. The concave portion 8a is formed at the center of the distal end of the coil bobbin 8, and is relatively rotatably locked to the rotating mechanism RM. The support portion 8b is formed at the base end of the coil bobbin 8, and is fixed to a fixing portion (not shown). The communication groove 8c is formed in a part of the outer surface of the coil bobbin 8 in a gutter shape along the axial direction, and accommodates the power supply lead wires 9a and 9b therein. The power supply leads 9a and 9b are housed in the communication groove 8c as shown in FIG. 4, and are led out from the base end of the coil pobin 8 to the outside. Connect to the output end via a coaxial cable.
そう して、 誘導コイル I Cは、 静止状態で使用され、 給電リ一ド線 9 a、 9 bは通線溝 8 c内に収納されて誘導コイル I Cに接近しているの で、 磁束の鎖交が殆どないため、 給電リード線 9 a、 9 b内には殆ど渦 電流損が発生しない。 Then, the induction coil IC is used in a stationary state, and the power supply lead wires 9a and 9b are housed in the communication groove 8c and are close to the induction coil IC. Since there is almost no intersection, eddy current loss hardly occurs in the power supply leads 9a and 9b.
—方、 誘導コイル I Cは、 第 2の端部部材 3 Bのリング部 3 dから加 熱ローラ H Rの内部に挿入されていて、 コイルボビン 8の先端に形成さ れた凹部 8 aが第 1の端板 3 Aの尖端部 3 cに係合し、 かつ、 前述した ように基端に形成した支持部 8 dが固定部に固定されることによって、 加熱ローラ H Rと同軸関係に支持されるとともに、 加熱ローラ H Rが回 転しても静止状態を維持する。 On the other hand, the induction coil IC is inserted into the inside of the heating roller HR from the ring portion 3d of the second end member 3B, and the concave portion 8a formed at the tip of the coil bobbin 8 has the first portion. The supporting portion 8 d formed at the base end is fixed to the fixed portion as described above, by engaging with the point 3 c of the end plate 3 A, thereby supporting the heating roller HR coaxially. The stationary state is maintained even when the heating roller HR rotates.
く回路動作について > 次に、 本実施の形態における回路動作を FIG. 1ないし FIG. 5を参照して説明する。
2004/007840 Circuit Operation> Next, the circuit operation in the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 to FIG. 2004/007840
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低周波交流電源 A Sを投入すると、 低周波交流電圧は、 整流化直流電 源手段で整流平滑化された直流電圧に変換され、 主回路部 M Cの直流入 力端に直流電源を供給する。 When the low-frequency AC power supply AS is turned on, the low-frequency AC voltage is converted into a rectified and smoothed DC voltage by the rectified DC power supply means, and the DC power is supplied to the DC input terminal of the main circuit section MC.
一方、 外部信号源 S Sから DZAコンバータ D ACを経由して、 FIG. 5 ( a ) に示す外部信号 S G 1が到来すると、 PWM制御信号発生回路 P S Gから FIG.5 (b ) に示すように外部信号のレベルに応じたオンデ ユーティを有する PWM制御信号 S G 2が発生し、 PWMスィツチング 回路 S Cに制御入力する。 PWM制御信号S G 2は、 周期 Tに対してそ の時間幅 Ton であり、 デューティ比 D Rが Ton/T = TonZ (Τοη + Toff) となる。 なお、 Toff は休止期間である。 On the other hand, when the external signal SG1 shown in FIG. 5 (a) arrives from the external signal source SS via the DZA converter DAC, the external signal is sent from the PWM control signal generation circuit PSG as shown in FIG. 5 (b). A PWM control signal SG2 having an on-duty corresponding to the signal level is generated and input to the PWM switching circuit SC. The PWM control signal SG 2 has the time width Ton with respect to the cycle T, and the duty ratio DR becomes Ton / T = TonZ (Τοη + Toff). Toff is a pause period.
他方、高周波電源装置 H F Sの制御部 C Cの発振器 O S Cからは FIG. 5 ( c ) に示すように発振信号 S G 3が連続して発生している。 発振信 号 S G 3は、 PWMスイッチング回路 S Cにより FIG.5 ( d ) に示すよ うに PWM制御信号 S G 2の時間幅に応じて断続されて PWM制御され た発振信号 S G 4を形成する。 そして、 P WM制御された発振信号 S G 4は、 図示しない駆動信号発生回路に制御入力する。 駆動信号発生回路 は、 発振信号 S G 3を PWM制御信号 S G 2のディーティ比にしたがつ て断続する駆動信号に変換して主回路部 MCに制御入力する。 On the other hand, the oscillation signal SG3 is continuously generated from the oscillator OSC of the control section CC of the high-frequency power supply HFS as shown in FIG. 5 (c). The oscillation signal SG3 is intermittently generated by the PWM switching circuit SC according to the time width of the PWM control signal SG2 as shown in FIG. 5 (d) to form an oscillation signal SG4 which is PWM-controlled. The PWM-controlled oscillation signal SG4 is control-input to a drive signal generation circuit (not shown). The drive signal generation circuit converts the oscillation signal SG3 into an intermittent drive signal according to the duty ratio of the PWM control signal SG2, and inputs the control signal to the main circuit unit MC.
高周波電源装置 HF Sの主回路部 MCは、 駆動信号により MO S F E TQ 1、 Q 2が交互にスイッチングを行って FIG.5 ( e ) に示すように PWM制御された正弦波状の高周波交流電圧 H Fを出力する。 この高周 波交流電圧 HFは、 PWM制御により断続的に発生するので、 デューテ ィ比 D Rに応じてその実効値が制御されている。 また、 PWM制御の周 波数 1 /Tは、 低周波交流電圧の周波数より十分に高く、 かつ、 高周波 交流電圧 H Fの周波数より十分に低いので、 フリ ッカーを生じない。 高周波交流電圧 HFは、 一対の給電リード線 9 a、 9 bを経由して誘 導コイル I Cに印加されるので、 誘導コイル I Cは、 励起されて高周波
磁界を発生する。 高周波磁界は、 空芯トランス結合により加熱ローラ H Rの 2次コイル w sに鎖交するので、 2次コイル w sに誘導電流が流れ る。 The main circuit MC of the high-frequency power supply HF S has a sine-wave high-frequency AC voltage HF that is PWM-controlled as shown in Fig. 5 (e) by switching the MO SFE TQ 1 and Q 2 alternately according to the drive signal. Is output. Since the high frequency AC voltage HF is generated intermittently by PWM control, its effective value is controlled according to the duty ratio DR. In addition, the frequency 1 / T of the PWM control is sufficiently higher than the frequency of the low-frequency AC voltage and sufficiently lower than the frequency of the high-frequency AC voltage HF, so that flicker does not occur. Since the high-frequency AC voltage HF is applied to the induction coil IC via the pair of power supply leads 9a and 9b, the induction coil IC is excited and Generates a magnetic field. Since the high-frequency magnetic field links with the secondary coil ws of the heating roller HR due to the air-core transformer coupling, an induced current flows through the secondary coil ws.
加熱ローラ H Rは、 その 2次コイル w sに誘導電流が流れることによ りジュール発熱を生じて温度上昇して所要に加熱される。 そうして、 カロ 熱ローラ H Rの加熱は、 P WM制御の程度によって適宜に制御される。 以下、 FIG. 6ないし FIG. 2 5を参照して本発明の誘導ローラ加熱装置 を実施するためのその他の形態について説明する。なお、各図において、 FIG. 1ないし FIG. 5.または先行するその他の図と同一部分については 同一符号を付して説明は省略する。 The heating roller HR generates Joule heat due to the induction current flowing through its secondary coil ws, and its temperature rises and is heated as required. Thus, the heating of the heat roller HR is appropriately controlled by the degree of the PWM control. Hereinafter, other embodiments for implementing the induction roller heating device of the present invention will be described with reference to FIG. 6 to FIG. In each of the drawings, the same parts as those in FIG. 1 to FIG.
FIG. 6に示す本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 2 の形態において、 外部信号源 S Sは、 アナログ信号からなる外部信号を 制御部 C Cの P WM制御信号発生回路 P S Gに対して送出する。 P WM 制御信号発生回路 P S Gは、 波形整形回路 R S Cを備えていて、 外部信 号を波形成形回路 R S Cにて波形整形してから演算増幅器 P Aに制御入 力するように構成されている。 その他の構成は、 第 1の形態におけるの と同様である。 なお、 本形態は、 本発明の第 1および第 4の実施例に対 応している。 In the second embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention shown in FIG. 6, in the external signal source SS, an external signal composed of an analog signal is supplied to a PWM control signal generation circuit PSG of the control unit CC. Send out. The PWM control signal generation circuit PSG includes a waveform shaping circuit RSC, and is configured to shape the waveform of an external signal by the waveform shaping circuit RSC, and then control-input the signal to the operational amplifier PA. Other configurations are the same as those in the first embodiment. This embodiment corresponds to the first and fourth embodiments of the present invention.
FIG. 7に示す本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 3 の形態において、 外部信号源 S Sは、 外部信号がアナログ信号からなる 点で第 ·2の実施の形態と同様であるが、 P WM制御信号発生回路 P S G は、 外部信号を直接演算増幅器 Ρ Αに制御入力するように構成されてい る。 外部信号の波形が崩れないで、 しかも、 演算増幅器 P Aに制御入力 するのに問題がない場合に採用することができる。 なお、 本形態は、 本 発明の第 1および第 4の実施例に対応している。 In a third embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention shown in FIG. 7, the external signal source SS is the same as the second embodiment in that the external signal is an analog signal. The PWM control signal generating circuit PSG is configured to control-input an external signal directly to the operational amplifier. It can be used when the waveform of the external signal does not collapse and when there is no problem in inputting control to the operational amplifier PA. This embodiment corresponds to the first and fourth embodiments of the present invention.
FIG. 8に示す本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 4 の形態は、 高周波電源装置の最大高周波交流電圧が 1 0 0 °/。未満の P W
M制御により出力されるように構成されている。 なお、 本形態は、 本発 明の第 6の実施例に対応している。 In a fourth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention shown in FIG. 8, the maximum high-frequency AC voltage of the high-frequency power supply device is 100 ° /. PW less than It is configured to be output by M control. This embodiment corresponds to the sixth embodiment of the present invention.
PWM制御信号発生回路 P S Gは、 外部信号源 S Sと演算増幅器 P A との間に介在する電圧分割器 VDを備えていて、 外部信号をこれと比較 される参照電圧のピー 値より小さくなるように低減させている。また、 参照電圧が鋸歯状波発生回路 T G 'により形成される鋸歯状波からなる。 さらに、 PWMスィツチング回路 S Cが AND回路により構成されてい て、 PWMスィツチング回路 S Cの出力が駆動信号発生回路 GD Cに制 御入力している。 その他の構成は、 第 1の形態と同様である。 The PWM control signal generation circuit PSG has a voltage divider VD interposed between the external signal source SS and the operational amplifier PA, and reduces the external signal so that it becomes smaller than the peak value of the reference voltage compared with this. Let me. Further, the reference voltage is composed of a saw-tooth wave formed by the saw-tooth wave generation circuit TG ′. Further, the PWM switching circuit SC is constituted by an AND circuit, and the output of the PWM switching circuit SC is controlled and input to the drive signal generation circuit GDC. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
FIG.9および FIG.1 0に示す本発明の誘導加熱ローラ装置を実施 するための第 5の形態は、 PWM制御の変形例に相当し、 誘導加熱ロー ラ装置に対する低周波交流電源の投入時において、 P WM制御における オンデューティの立ち上がり時に高周波電源装置 HF Sをソフ トスター トさせるように構成している。 なお、 本形態は、 本発明の第 1 2の実施 例に対応している。 The fifth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention shown in FIG. 9 and FIG. 10 corresponds to a modified example of the PWM control and is used when the low-frequency AC power supply to the induction heating roller device is turned on. , The high frequency power supply HFS is configured to be soft-started when the on-duty rises in the PWM control. This embodiment corresponds to the twelfth embodiment of the present invention.
高周波電源装置 HF Sは、 その主回路部 MCが整流化直流電源回路 R D Cおよび高周波変換回路 I NVを備えている。 また、 その制御部 C C が制御動作回路 C Oおよび駆動信号発生回路 GD Cからなる。 制御動作 回路 C Oは、 発捩回路、 PWMスイ ッチング回路およびソフ トスタート 制御回路を含んでいる。 ソフ トスタート制御回路は、 低周波交流電源の 投入時において、 PWM制御によるオンデューティの立ち上がり時に駆 動信号発生回路 GD Cから発生する駆動信号を順次増大させる。 The high-frequency power supply HFS has a main circuit part MC including a rectified DC power supply circuit R DC and a high-frequency conversion circuit I NV. The control section C C comprises a control operation circuit C O and a drive signal generation circuit G DC. The control operation circuit C0 includes a twisting circuit, a PWM switching circuit, and a soft start control circuit. The soft start control circuit sequentially increases the drive signal generated from the drive signal generation circuit GDC when the on-duty rises by the PWM control when the low-frequency AC power is turned on.
低周波交流電源 A Sの投入を検出するために、 入力検出回路 I D Cが 配設されている。 入力検出回路 I D Cは、 低周波交流電源 A Sおよび整 流化直流電源手段 RD Cの間に挿入されている。 そして、 その検出出力 は、 制御動作回路 C O内のソフ トスタート制御回路に制御入力する。 An input detection circuit IDC is provided to detect the input of the low-frequency AC power supply AS. The input detection circuit IDC is inserted between the low-frequency AC power supply AS and the rectified DC power supply means RDC. Then, the detection output is control-input to a soft start control circuit in the control operation circuit CO.
PWM制御信号発生回路 P S Gは、 外部信号源 S Sから外部信号を受
信すると、 P WM制御信号を発生して P WMスィツチング回路 P Cに制 御入力するので、 発振信号を P WM制御して駆動信号発生回路 G D Cに 送出して高周波交流電圧を P WM制御する。 The PWM control signal generation circuit PSG receives an external signal from the external signal source SS. Then, a PWM control signal is generated and control input to the PWM switching circuit PC. Therefore, the oscillation signal is PWM-controlled and sent to the drive signal generating circuit GDC to control the high-frequency AC voltage by PWM.
そう して、 低周波交流電源 A Sの投入時には、 高周波電源装置 H F S がソフ トスタートして、 FIG. 1 0に示すように、 高周波交流電圧が順次 高くなる。 Then, when the low-frequency AC power supply AS is turned on, the high-frequency power supply HFS is soft-started, and the high-frequency AC voltage sequentially increases as shown in FIG.
FIG. 1 1に示す本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 6の形態は、 FIG. 9および FIG. 1 0に示す第 5の形態における変形例で ある。 なお、 本形態は、 本発明の第 1 2の実施例に対応している。 A sixth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention shown in FIG. 11 is a modification of the fifth embodiment shown in FIG. 9 and FIG. This embodiment corresponds to the twelfth embodiment of the present invention.
すなわち、 本形態においては、 誘導加熱ローラ装置に対する電源投入 時に主回路部から出力される高周波交流電圧を数半サイクルにわたり分 散させて歯抜けにしたものである。 要するに、 高周波交流電圧のピーク 値は最初から一定であるが、 主回路部の変換動作を数半サイクルにわた り遮断することにより、 高周波交流電圧の実効値が低周波交流電源 A S の投入時から徐々に上昇して実効的なソフ トスタートが行われるように している。 なお、 図中点線で示されている波形部分は、 歯抜けになって いることを示している。 また、 図の左側端が電源投入時である。 That is, in the present embodiment, the high-frequency AC voltage output from the main circuit unit when the power to the induction heating roller device is turned on is dispersed over several half cycles to make the toothless. In short, the peak value of the high-frequency AC voltage is constant from the beginning, but by interrupting the conversion operation of the main circuit for several half cycles, the effective value of the high-frequency AC voltage is reduced from when the low-frequency AC power supply AS is turned on. It gradually rises so that an effective soft start is performed. Note that the waveform portion indicated by the dotted line in the figure indicates that the tooth is missing. The left end of the figure is when the power is turned on.
■ FIG. 1 2および FIG. 1 3に示す本発明の誘導加熱ローラ装置を実 施するための第 7の形態は、 ゼロクロス検出回路 Z D Cを備えていると ともに、 制御部 C Cがゼロクロス制御動作回路 Z Cおよび駆動回路 G D Cからなる。なお、本'形態は、本発明の第 1 1の実施例に対応している。 ゼロクロス検出回路 Z D Cは、 低周波交流電圧のゼロクロスを検出す る回路であり、 その検出出力は制御部 C Cに制御入力する。 ■ A seventh embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention shown in FIG. 12 and FIG. 13 includes a zero-cross detection circuit ZDC and a control unit CC which is a zero-cross control operation circuit. It consists of ZC and drive circuit GDC. Note that the present embodiment corresponds to the eleventh embodiment of the present invention. The zero-crossing detection circuit ZDC is a circuit for detecting the zero-crossing of the low-frequency AC voltage, and its detection output is control-input to the control unit CC.
ゼロクロス制御動作回路 Z Cは、 発振回路およびゼロクロス制御回路 を含んでいる。 発振回路は、 主回路部 M Cが出力する高周波交流電圧の 周波数に等しい発振信号を発生する。 ゼロクロス制御回路は、 外部信号 が到来し、 かつ、 ゼロクロス検出手段 Z D Cの検出出力すなわちゼロク
ロス検出信号が発生した時に同期して動作して発振器 o S Cの発振信号 を駆動信号発生回路 Gt Cに制御入力させる。 Zero-cross control operation circuit ZC includes an oscillation circuit and a zero-cross control circuit. The oscillation circuit generates an oscillation signal equal to the frequency of the high-frequency AC voltage output from the main circuit unit MC. The zero-crossing control circuit receives the external signal and outputs the detection output of the zero-crossing detecting means ZDC, that is, the zero-crossing. It operates in synchronization with the generation of the loss detection signal to control-input the oscillation signal of the oscillator oSC to the drive signal generation circuit GtC.
また、 高周波電源装置 HF Sは、 主回路部 MCの高周波変換回路 I N Vが整流形直流電源回路 RD Cから発生する非平滑の直流電圧を入力し て高周波交流電圧を発生する。 In the high-frequency power supply HFS, the high-frequency conversion circuit I NV of the main circuit unit MC inputs a non-smooth DC voltage generated from the rectified DC power supply circuit RDC to generate a high-frequency AC voltage.
次に、 FIG.1 3を参照して本形態における回路動作を説明する。 FIG. 1 3 ( a ) は正弦波の低周波交流電圧 Vinであり、 そのゼロクロス位相 においてゼロクロス検出手段 Z DCがこれを検出して FIG.1 3 ( b ) に 示すゼロクロス検出信号 S G 1を発生する。 ゼロクロス検出信号 S G 1 は、 ゼロク ロス制御動作回路 Z Cに制御入力する。 Next, the circuit operation in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 (a) is a low-frequency AC voltage Vin of a sine wave, and at the zero-cross phase, the zero-cross detection means Z DC detects this and generates a zero-cross detection signal SG1 shown in FIG. 13 (b). I do. The zero-crossing detection signal SG1 is control-input to the zero-crossing control operation circuit ZC.
一方'、 外部信号源 S Sから FIG.1 3 ( c ) に示す'電源オンを指令する 外部信号 S G 2が到来すると、 ゼロクロス検出信'号 S G 1の発生時に制 御回路 Z Cが同期して動作することによって FIG.1 3 (d) に示す制御 信号 S G 3が発生する。 制御信号 S G 3により高周波電源装置 HF が 高周波発生動作を開始する。 On the other hand, when an external signal SG2 for commanding power-on shown in FIG. 13 (c) arrives from the external signal source SS, the control circuit ZC operates synchronously when the zero-cross detection signal SG1 is generated. As a result, a control signal SG3 shown in FIG. 13 (d) is generated. The high-frequency power supply HF starts the high-frequency generation operation by the control signal SG3.
そう して、 高周波電源装置 H F Sの出力端から FIG.1 3 (e ) に示す 高周波交流電圧 Vhfが発生する。 この高周波交流電圧は、 低周波交流電 圧の初期位相から発生するので、 電源投入時に過電流が発生しない。 Then, a high-frequency AC voltage Vhf shown in FIG. 13 (e) is generated from the output terminal of the high-frequency power supply HFS. Since this high-frequency AC voltage is generated from the initial phase of the low-frequency AC voltage, no overcurrent occurs when the power is turned on.
FIG.1 4ないし FIG.1 6に示す本発明の誘導加熱ローラ装置を実 施するための第 8の形態は、 第 1の形態の構成に加えて加熱ローラの加 熱領域をゼロクロスに同期して切り換える構成を備えている。 なお、 本 形態は、 本発明の第 2ないし第 4の実施例に対応している。 An eighth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention shown in FIGS. 14 to 16 is a configuration in which the heating region of the heating roller is synchronized with a zero cross in addition to the configuration of the first embodiment. It is provided with a configuration for switching. This embodiment corresponds to the second to fourth embodiments of the present invention.
上記の構成を実現するために、 複数の誘導コイル I C 1、 I C 2、 I C 3、 誘導コイル選択装置 I S、 複数の誘導コイル I C 1、 I C 2、 I C 3に印加する高周波交流電圧を制御する制御部 C Cおよび複数の外部 信号源 S S 1、 S S 2を具備している。 To realize the above configuration, control to control high frequency AC voltage applied to multiple induction coils IC1, IC2, IC3, induction coil selection device IS, multiple induction coils IC1, IC2, IC3 It has a unit CC and a plurality of external signal sources SS 1 and SS 2.
複数の誘導コイル I C 1、 I C 2、 I C 3は、 加熱ローラ HRの加熱
領域に対応して分散配置されている。 すなわち、 誘導コイル I C 1、 I C 3は加熱ローラ HRの端部領域に対応し、 誘導コイル I C 2は中央領 域に対応している。 また、 各誘導コイル I C 1、 I C 2、 I C 3は、 そ れぞれ個別に付勢すなわち励磁または励起することが可能なように高周 ; 波電源装置 HF Sに並列的に接続している。 Multiple induction coils IC1, IC2, IC3 heat the heating roller HR They are distributed in accordance with the area. That is, the induction coils IC1 and IC3 correspond to the end region of the heating roller HR, and the induction coil IC2 corresponds to the center region. Each of the induction coils IC1, IC2, and IC3 is connected in parallel to a high frequency power supply HFS so that it can be individually energized, that is, excited or excited. .
誘導コイル選択装置 I Sは、 各誘導コイル I C 1、 I C 2、 I C 3 と 高周波電源装置 H F Sとの間に挿入されている。 そして、 誘導コイルの ィンダクタンスに対してコンデンサを直列または並列あるいは直並列に 接続して各誘導コイル I C 1、 I C 2、 I C 3に対応する共振回路 R C 1、 R C 2、 R C 3を形成している。 加熱ローラ HRの中央領域に対応 する誘導コイル I C 2と、 両端領域に対応する誘導コイル I C 1、 I C 3とにそれぞれ形成される共振回路 R C 1、 R C 3とは、 その共振周波 ' 数が異なるように設定されている。 例えば、 中央領域の誘導コイル I C 2に対する共振回路 R C 2の共振周波数は f 1で、 端部領域の誘導コィ ル I C 1、 I C 3に対する共振回路 R C 1、 R C 3の共振周波数は f 2 で、 f 1 ≠ f 2という関係である。 ' The induction coil selector IS is inserted between each of the induction coils IC1, IC2, IC3 and the high-frequency power supply HFS. Then, a capacitor is connected in series, parallel or series-parallel to the inductance of the induction coil to form resonance circuits RC1, RC2, RC3 corresponding to each of the induction coils IC1, IC2, IC3. I have. The resonance frequencies of the resonance circuits RC 1 and RC 3 formed in the induction coil IC 2 corresponding to the central region of the heating roller HR and the induction coils IC 1 and IC 3 corresponding to the both end regions are different. It is set as follows. For example, the resonance frequency of the resonance circuit RC2 for the induction coil IC2 in the center region is f1, and the resonance frequency of the resonance circuits RC1 and RC3 for the induction coil IC1 and IC3 in the end region is f2. The relationship is f 1 ≠ f 2. '
制御部 C Cは、 制御動作回路 C Oおよび駆動回路 G D Cからなる。 制 御動作回路 COは、 可制御発振器、 加熱領域切換用動作制御部おょぴ電 力切換用動作制御部を備えている。 可制御発振器は、 加熱領域切換用動 作制御部の制御によりその発振周波数が可変になっている。 加熱領域切 換用動作制御部は、 後述する第 1の外部信号源 S S 1から到来する第 1 の外部信号およびゼロクロス検出信号が同期制御したときに可制御発振 器を制御することによって、 高周波交流電圧の周波数を切り換えるよう に作用する。 電力切換用動作制御部は、 FIG.1に示す第 1の形態におけ る PWM制御信号発生回路 P S Gおよび PWMスィツチング回路 S C,を 含み、 後述する第 2の外部信号源 S S 2から到来する第 2の外部信号に 応動して高周波交流電圧を PWM制御により加熱ローラ HRに投入され
る高周波交流電力を切り換えるように作用する。 The control unit CC includes a control operation circuit CO and a drive circuit GDC. The control operation circuit CO includes a controllable oscillator, a heating area switching operation control unit, and a power switching operation control unit. The oscillating frequency of the controllable oscillator is variable by the control of the heating area switching operation control unit. The heating area switching operation control unit controls the controllable oscillator when a first external signal and a zero-cross detection signal coming from a first external signal source SS 1 described later are synchronously controlled, thereby controlling the high-frequency AC. Acts to switch the frequency of the voltage. The power switching operation control unit includes a PWM control signal generation circuit PSG and a PWM switching circuit SC in the first embodiment shown in FIG. 1, and includes a second external signal source SS2 which will be described later. The high-frequency AC voltage is applied to the heating roller HR by PWM control in response to the external signal of It acts to switch high frequency AC power.
複数の外部信号源 S S 1、 S S 2は、 その一方すなわち第 1の外部信 号源 S S 1が加熱領域切換用の外部信号を発生し、 他方すなわち第 2の 外部信号源 S S 2が高周波電力切換用の外部信号を発生する。 One of the plurality of external signal sources SS 1 and SS 2, that is, the first external signal source SS 1 generates an external signal for switching the heating area, and the other, that is, the second external signal source SS 2 switches the high frequency power switching. Generate an external signal for
次に、 FIG.1 6を参照して本形態における主として加熱領域切換動作 を説明する。 Next, with reference to FIG. 16, mainly the heating region switching operation in this embodiment will be described.
FIG.1 6 ( a ) に示す低周波交流電圧 Vinに対して、 ゼロクロス検出 回路 Z DCが FIG.1 6 (b) に示すようにゼロクロス検出信号 S G 1を 送出する。 For the low-frequency AC voltage Vin shown in FIG. 16 (a), the zero-crossing detection circuit Z DC sends out the zero-crossing detection signal SG1 as shown in FIG. 16 (b).
一方、 第 1の外部信号源 S S 1から FIG.1 6 ( c ) の上側に振れる極 性で、 端部側オンを指令する加熱領域選定用の第 1の外部信号 S G 2が 到来すると、 ゼロクロス検出信号 S G 1 との同期が取れた時点で、 ゼロ クロス制御動作回路 Z Cが FIG.1 6 ( d) に示す周波数 f 2の設定信号 S G 3を発生する。 その結果、 ゼロクロス制御動作回路 Z Cは、 そこに 内蔵する発振器を制御して周波数 f 2の発振信号を発生する。 駆動信号 発生回路 GD Cは、 周波数 f 2の駆動信号を発生して高周波変換回路 I NVを駆動するので、 FIG.1 6 ( e ) に示すように周波数 f 2の高周波 交流電圧 Vhf2を発生する。 On the other hand, when the first external signal SG2 for selecting the heating area, which is the polarity that swings from the first external signal source SS1 to the upper side of FIG. When synchronization with the detection signal SG 1 is established, the zero-crossing control operation circuit ZC generates the setting signal SG 3 of the frequency f 2 shown in FIG. 16 (d). As a result, the zero-crossing control operation circuit ZC controls an oscillator incorporated therein to generate an oscillation signal of frequency f2. The drive signal generation circuit GDC generates a drive signal of frequency f2 and drives the high-frequency conversion circuit I NV, so that a high-frequency AC voltage Vhf2 of frequency f2 is generated as shown in FIG. 16 (e). .
誘導コイル選択装置 I Sは、 共振回路 R C 1、 R C 3が周波数 f 2の 高周波交流電圧 Vhf2 に共振するので、 端部領域に対応する誘導コイル I C 1、 I C 3に対して高周波電圧が選択的に印加'されて励起する。 こ れに対して、 中央領域に対応する共振回路 R C 2は上記高周波交流電圧 に共振しないので、 実質的に付勢すなわち励磁または励起されない。 次に、 第 1の外部信号源 S S 1から FIG.1 6 ( c ) の下側に振れる極 性で、 中央部オンを指令する加熱領域選定用の第 1の外部信号 S G 2 が到来すると、 ゼロクロス検出信号との同期が取れた時点で、 ゼロクロ ス制御動作回路 Z Cが FIG.1 6 ( d) に示す周波数 f 1の設定信号 S G
3 一を発生する。 その結果、 ゼロクロス制御動作回路 Z Cは、 そこに内 蔵する発振器を制御して周波数 f 1の発振信号を発生する。 駆動信号発 生回路 GD Cは、 周波数 f 1の駆動信号を発生して高周波変換回路 I N Vを駆動するので、 FIG.l 6 ( e ) に示すように周波数 f 1の高周波交 流電圧 Vhflを発生する。 Since the resonance circuits RC1 and RC3 resonate with the high-frequency AC voltage Vhf2 having the frequency f2, the induction coil selection device IS selectively applies the high-frequency voltage to the induction coils IC1 and IC3 corresponding to the end regions. It is applied and excited. On the other hand, the resonance circuit RC 2 corresponding to the central region does not resonate with the high-frequency AC voltage, and is not substantially energized, that is, not excited or excited. Next, when the first external signal SG 2 for selecting the heating area, which instructs to turn on the center, arrives from the first external signal source SS 1 with the polarity swinging to the lower side of FIG. 16 (c), When synchronization with the zero-crossing detection signal is established, the zero-crossing control operation circuit ZC sets the frequency f1 setting signal SG shown in FIG. 16 (d). 3 Generate one. As a result, the zero-crossing control operation circuit ZC controls an oscillator incorporated therein to generate an oscillation signal of frequency f1. The drive signal generation circuit GDC generates a drive signal of frequency f1 and drives the high-frequency conversion circuit INV, so that the high-frequency exchange voltage Vhfl of frequency f1 is generated as shown in FIG. 16 (e). I do.
誘導コイル選択装置 I Sは、 共振回路 R C 2が周波数 f 1の高周波交 流電圧 Vhfl に共振するので、 中央領域に対応する誘導コイル R C 2に 対して高周波電圧が選択的に印加されて励起する。 これに対して、 端部 領域に対応する共振回路 I C 1、 I C 3は上記高周波交流電圧に共振し ないので、 実質的に付勢すなわち励磁または励起されない。 Since the resonance circuit R C2 resonates with the high-frequency AC voltage Vhfl having the frequency f 1, the induction coil selection device IS selectively applies a high-frequency voltage to the induction coil R C2 corresponding to the central region and excites it. On the other hand, since the resonance circuits I C1 and I C3 corresponding to the end regions do not resonate with the high-frequency AC voltage, they are not substantially energized, that is, excited or excited.
次に、第 2の外部信号源 S S 2力ゝら第 2の外部信号が到来すると、 FIG. 1ないし FIG.5に示す第 1の形態におけるのと同様な動作を行って加 熱ローラの投入される高周波交流電力が切り換えられる。 Next, when the second external signal arrives from the second external signal source SS2, the same operation as in the first embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 5 is performed, and the heating roller is turned on. Is switched.
FIG.1 7ないし FIG.l 9に示す本発明の誘導加熱ローラ装置は、本 発明の主要な第 1の実施例の構成に加えて、 その高周波電源装置 HF S の制御部が、アナ口グ制御回路 ANCを具備している。なお、本形態は、 本発明の第 1 0の実施例に対応している。 The induction heating roller device of the present invention shown in FIG. 17 to FIG. 19 has the configuration of the main first embodiment of the present invention, and the control unit of the high-frequency power supply HF S has an analog Control circuit Equipped with ANC. This embodiment corresponds to the tenth embodiment of the present invention.
高周波電源装置 HF Sは、 その制御部が、 上記アナログ制御回路 AN Cに加えて、 ディジタル制御回路 D I Cおよび駆動信号発生回路 GD C を含んでいる。 The high frequency power supply HFS includes a digital control circuit DIC and a drive signal generation circuit GDC in addition to the analog control circuit ANC.
アナログ制御回路 AN Cは、 FIG.1 9に示すように、 位相同期ループ 回路を主体として構成されていて、 高周波交流出力を帰還してその周波 数を負帰還的に制御して、 高周波変換効率を所定に維持する。 位相同期 ループ回路は、 位相差比較器 P C、 増幅器 A、 低域フィルタ L P Fおよ ぴ発振器 VCOにより構成されている。 位相差比較器 P Cは、 主回路部 MCの高周波交流出力の電圧おょぴ電流を比較して、 それらの位相差信 号を出力する。 増幅器 Aは、 位相差信号を増幅する。 低域フィルタ L P
Fは、 位相差信号の低域成分を通過させる。 発振器 V C Oは、 低域フィ ルタ L P Fを通過した位相差信号に基づいて発振周波数を位相差信号が 小さくなるように制御する。 As shown in FIG. 19, the analog control circuit AN C is mainly composed of a phase-locked loop circuit, which feeds back a high-frequency AC output and controls the frequency in a negative feedback manner to obtain a high-frequency conversion efficiency. Is maintained at a predetermined value. The phase-locked loop circuit consists of a phase difference comparator PC, amplifier A, low-pass filter LPF, and oscillator VCO. The phase difference comparator PC compares the voltage and current of the high-frequency AC output of the main circuit unit MC and outputs the phase difference signal. Amplifier A amplifies the phase difference signal. Low-pass filter LP F passes the low frequency component of the phase difference signal. The oscillator VCO controls the oscillation frequency based on the phase difference signal that has passed through the low-pass filter LPF so that the phase difference signal becomes smaller.
ディジタル制御回路 D I Cは、 P WM制御回路を主体として構成され , ていて、 高周波交流電圧を一定に制御することで、 高周波出力電力を所 定に維持する。 P WM制御回路は、 P WM制御信号発生回路 P S Gおよ ぴ P WMスィツチング回路 S Cを含んでいて、 図 1に示す第 1 の形態に おける構成と類似する部分が多いが、 さらに低周波交流の電圧おょぴ電 流を検出して、 それらの検出値を帰還して P WM制御による負帰還制御 を行うように構成されている。 また、 P WM制御回路は、 上記とは別に FIG. 1に示す第 1の形態におけるのと同様に外部信号源 S Sから到来 する外部信号に応じて P WM制御による高周波交流電圧を切り換えるこ とができるようにも構成されている。 The digital control circuit DIC is mainly composed of a PWM control circuit, and maintains a high-frequency output power by controlling a high-frequency AC voltage to be constant. The PWM control circuit includes a PWM control signal generation circuit PSG and a PWM switching circuit SC, and has many parts similar to the configuration in the first embodiment shown in FIG. It is configured to detect voltage and current and feed back those detected values to perform negative feedback control by PWM control. Also, the PWM control circuit may switch the high-frequency AC voltage by the PWM control according to the external signal coming from the external signal source SS similarly to the first embodiment shown in FIG. 1 separately from the above. It is also configured to be able to.
力率改善コンデンサ C 5は、 誘導コイル I Cに接近した位置において 誘導コイル I Cと並列に接続している。 The power factor improving capacitor C5 is connected in parallel with the induction coil IC at a position close to the induction coil IC.
そうして、 本形態においては、 アナログ制御回路 A N Cにより、 高周 波交流出力の電圧と電流の位相差を一定にできるので、 主回路部におけ る高周波変換効率を一定化される。 Thus, in the present embodiment, the analog control circuit A NC can make the phase difference between the voltage and the current of the high-frequency AC output constant, so that the high-frequency conversion efficiency in the main circuit section is made constant.
また、 ディジタル制御回路 D I Cにより、 高周波交流電力を一定化す ることができる。 Further, the digital control circuit DIC can stabilize the high-frequency AC power.
FIG. 2 0ないし FIG. 2 2に示す本発明の誘導加熱ローラ装置を実 施するための第 1 0の形態において、 誘導加熱ローラ装置は、 高周波電 源装置 H F S、 誘導コイル I Cおよび加熱ローラ H Rに加えて高周波交 流出カ検知手段 O D Cを具備しているとともに、 高周波電源装置 H F S の制御部 C Cがアナログ制御回路 A N Cおよび保護判定回路 P J Cを含 んでいる。 なお、 本形態は、 本発明の第 7の実施例に対応している。 高周波交流出力検知手段 O D Cは、 高周波交流電圧および高周波交流
4 007840 In a tenth embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention shown in FIG. 20 to FIG. 22, the induction heating roller device includes a high-frequency power supply device HFS, an induction coil IC, and a heating roller HR. In addition to this, a high-frequency power supply / discharge detection means ODC is provided, and the control unit CC of the high-frequency power supply HFS includes an analog control circuit ANC and a protection judgment circuit PJC. This embodiment corresponds to the seventh embodiment of the present invention. High frequency AC output detection means ODC is high frequency AC voltage and high frequency AC 4 007840
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電流をそれぞれ検出し、 それらの検出信号をアナ口グ制御回路 A N Cの 位相差比較回路 P Cに入力する。 The currents are respectively detected, and their detection signals are input to the phase difference comparison circuit PC of the analog control circuit ANC.
制御部 C Cのアナログ制御回路 A N Cは、 FIG. 1 8ないし FIG. 2 0に 示す第 9の形態における同様部分と増幅器 Aの部分を除いて構成が同じ である。 そして、 増幅器 Aに相当する部分が保護判定回路 P J Cにより 置換されている。 保護判定回路 P J Cは、 FIG. 2 1に示すように、 一対 の演算増幅器 A 1、 A 2を逆相関係に並列接続してウィンドコンパレー タを構成している。 すなわち、 演算増幅器 A 1の正相入力端子と演算増 幅器 A 2の逆相入力端子は、 位相差比較器 P Cの出力端子に接続し、 演 算増幅器 A 1、 A 2の出力端子は、 ともに電圧制御発振器 V C Oの制御 入力端子に接続している。 また、 演算増幅器 A 1の逆相入力端子は基準 電圧源 V 1に、また演算増幅器 A 2の正相入力端子は基準電圧源 V 2に、 それぞれ接続している。 基準電圧源 V 1は基準電圧 V 1を出力する。 基 準電圧源 V 2は基準電圧 V 1 より高い基準電圧 V 2を出力する。 The analog control circuit ANC of the control unit CC has the same configuration as that of the ninth embodiment shown in FIG. 18 to FIG. Then, the part corresponding to the amplifier A is replaced by the protection determination circuit PJC. As shown in FIG. 21, the protection determination circuit PJC forms a window comparator by connecting a pair of operational amplifiers A 1 and A 2 in parallel in an anti-phase relationship. That is, the positive-phase input terminal of the operational amplifier A1 and the negative-phase input terminal of the operational amplifier A2 are connected to the output terminal of the phase difference comparator PC, and the output terminals of the operational amplifiers A1 and A2 are Both are connected to the control input terminal of the voltage controlled oscillator VCO. The negative-phase input terminal of the operational amplifier A1 is connected to the reference voltage source V1, and the positive-phase input terminal of the operational amplifier A2 is connected to the reference voltage source V2. The reference voltage source V1 outputs the reference voltage V1. The reference voltage source V2 outputs a reference voltage V2 higher than the reference voltage V1.
次に、 FIG. 2 2を参照して本実施の形態における回路動作を説明する。 なお、 FIG. 2 2 ( a ) は、 位相差信号電圧に対する保護特性を示すダラ フであり、 横軸は位相比較器 P Cから出力される位相差信号電圧を、 縦 軸は高周波電源装置 H F Sから出力される高周波交流電圧を、 それぞれ 示す。 また、 FIG. 2 2 ( b ) は、 位相差信号電圧に対する保護範囲を示 すグラフであり、 横軸は FIG. 2 2 ( a ) の位相差信号電圧に合わせてあ る。 縦軸は判定出力を示す。 Next, the circuit operation in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 22 (a) is a graph showing the protection characteristic against the phase difference signal voltage, the horizontal axis represents the phase difference signal voltage output from the phase comparator PC, and the vertical axis represents the frequency from the high-frequency power supply HFS. The output high-frequency AC voltage is shown. FIG. 22 (b) is a graph showing the protection range for the phase difference signal voltage, and the horizontal axis is aligned with the phase difference signal voltage of FIG. 22 (a). The vertical axis indicates the judgment output.
図から理解できるように、 保護判定回路 P J Cは、 入力する位相差信 号電圧が基準電圧 V 1 と V 2の間にあるときには正常と判定して増幅器 として作用するが、 基準電圧 V 1より低いとき、 および基準電圧 V 2よ り高いときには異常と判定して位相差信号電圧を遮断して保護動作を実 行する。 そのため、 高周波電源装置は、 高周波交流電圧の発生を停止す るので、 安全が図られる。
FIG. 2 3に示す本発明の誘導加-熱ローラ装置を実施するための第 1 1の形態は、 高周波電源装置 H F Sの主回路部 M Cにおける整流化直 流電源回路 R D Cの直流出力端間に、 回路の力率が 0 . 8以上になるよ うな静電容量を するコンデンサ C 6を接続している。なお、本形態は、 本発明の第 8の実施例に対応している。 As can be understood from the figure, when the input phase difference signal voltage is between the reference voltages V 1 and V 2, the protection judgment circuit PJC judges that the phase difference signal is normal and operates as an amplifier, but is lower than the reference voltage V 1. At this time, and when the voltage is higher than the reference voltage V 2, it is determined to be abnormal, and the protection operation is performed by cutting off the phase difference signal voltage. As a result, the high-frequency power supply stops generating the high-frequency AC voltage, thereby ensuring safety. A first embodiment for implementing the induction heating roller apparatus of the present invention shown in FIG. 23 is a rectified DC power supply circuit in a main circuit part MC of a high-frequency power supply HFS. In addition, a capacitor C6 having a capacitance such that the power factor of the circuit becomes 0.8 or more is connected. This embodiment corresponds to the eighth embodiment of the present invention.
本形態において、 「回路の力率」 とは、 誘導加熱ローラ装置全体を低周 波交流電源 A S側から見たときの力率をいう。 In this embodiment, the “power factor of the circuit” refers to a power factor when the entire induction heating roller device is viewed from the low-frequency AC power supply AS side.
本形態においては、 高周波電源装置 H F Sの主回路部 M Cにおける高 周波変換回路 I N Vであるィンバータが高周波変換動作を行うことによ り、 高周波雑音が発生するが、 上記コンデンサ C 6がこれを効果的に吸 収する。 また、 コンデンサ C 6を備えていることにより、 誘導加熱ロー ラ装置の全体が高力率になり、 配線容量の無駄な増加を抑制するととも に、 高周波交流電力の負荷変動を低減することができる。 In the present embodiment, high frequency noise is generated by the inverter, which is the high frequency conversion circuit INV, in the main circuit section MC of the high frequency power supply HFS, which generates high frequency noise. To be absorbed. In addition, the provision of the capacitor C6 increases the power factor of the induction heating roller device as a whole, thereby suppressing a wasteful increase in wiring capacity and reducing the load fluctuation of high-frequency AC power. .
FIG. 2 4に示す本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 1 2の形態は、 高周波電源装置 H F Sの主回路部 M Cにおける整流化直 流電源手段 R D Cの直流出力端間に、 回路の力率が 0 . 8以上になるよ うな静電容量を有するコンデンサ C 6を接続しているとともに、 整流化 直流電源手段 R D Cとコンデンサ C 6の間にノ一マルチヨーク L 2を線 路に直列に挿入している。 なお、 本形態は、 本発明の第 8の実施例に対 応している。 A second embodiment for implementing the induction heating roller device of the present invention shown in FIG. 24 is a rectified DC power supply means in a main circuit portion MC of a high-frequency power supply device HFS. A capacitor C6 with a capacitance such that the power factor of the capacitor becomes 0.8 or more is connected, and a multi-yoke L2 is connected between the rectified DC power supply RDC and the capacitor C6. Inserted in series. This embodiment corresponds to the eighth embodiment of the present invention.
そう して、 本形態においては、 FIG. 2 3に示す第 1 1の形態における のより雑音の流出をさらに効果的に抑制できる。 なお、 コンデンサ C 6 の静電容量を回路の力率 0 . 8以下になるように低減しても図 2 3にお けるのと同等の雑音低減を図ることが可能になる。 Thus, in the present embodiment, the outflow of noise can be more effectively suppressed than in the first embodiment shown in FIG. Even if the capacitance of the capacitor C 6 is reduced so that the power factor of the circuit becomes 0.8 or less, noise reduction equivalent to that in FIG. 23 can be achieved.
FIG. 2 5に示す本発明の誘導加熱ローラ装置を実施するための第 25 for implementing the induction heating roller device of the present invention shown in FIG.
1 3の形態は、 高周波電源装置 H F Sの主回路部 M Cにおける高周波変 換回路 I N Vとしてのィンパータを複数、 例えば一対の高周波変換回路
1 N V 1、 I N V 2を分配器 Dおよび合成器 Sを介して並列的に接続し ている。 なお、 本形態は、 本発明の第 9の実施例に対応している。 13 is a high frequency conversion circuit in the main circuit section MC of the high frequency power supply device HFS. 1 NV 1 and INV 2 are connected in parallel via distributor D and combiner S. This embodiment corresponds to the ninth embodiment of the present invention.
分配器 Dは、 一対の高周波変換回路 I N V 1、 I N V 2の制御入力端 を一括化している。 これに対して、 合成器 Sは、 一対の高周波変換回路 I N V 1、 I N V 2の高周波交流電圧の出力端を一括化している。なお、 本形態において、 制御部 C Cは、 FIG. 2 0および; FIG. 2 1に示す第 1 0 の形態における構成と同様である。 しかし、 本形態において、 高周波電 源装置 H F Sの主回路部 M Cにおける高周波変換回路 I N Vを複数用い る以外の構成については、 所望により第 1ないし第 1 2の各形態におけ る構成と同じにすることができる。 The distributor D integrates the control input terminals of the pair of high-frequency conversion circuits INV1 and INV2. On the other hand, the synthesizer S integrates the output terminals of the high-frequency AC voltages of the pair of high-frequency conversion circuits INV1 and INV2. In this embodiment, the control unit CC has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 20 and FIG. However, in this embodiment, the configuration other than using a plurality of high-frequency conversion circuits INV in the main circuit unit MC of the high-frequency power supply device HFS is the same as the configuration in each of the first to 12th embodiments as desired. be able to.
FIG. 2 6に示す本発明の定着装置を実施するための一形態におい て、 2 1は誘導加熱ローラ装置、 2 2は加圧ローラ、 2 3は記録媒体、 In one embodiment for implementing the fixing device of the present invention shown in FIG. 26, 21 is an induction heating roller device, 22 is a pressure roller, 23 is a recording medium,
2 4はトナー、 2 5は架台、 I Cは誘導コイルである。 24 is a toner, 25 is a gantry, and IC is an induction coil.
誘導加熱ローラ装置 2 1は、 FIG. 1ないし FIG. 2 5に示す各形態のも のを用いることができる。 As the induction heating roller device 21, each of the configurations shown in FIG. 1 to FIG. 25 can be used.
加圧ローラ 2 2は、 誘導加熱ローラ装置 2 1の加熱ローラ H Rと圧接 関係を有して配設されており、 両者の間に記録媒体 2 3を狭圧しながら 搬送する。 The pressure roller 22 is disposed in pressure contact with the heating roller HR of the induction heating roller device 21, and conveys the recording medium 23 while narrowing the pressure therebetween.
記録媒体 2 3は、 その表面にトナー 2 4が付着することにより、 画像 が形成される。 An image is formed on the recording medium 23 by attaching the toner 24 to the surface thereof.
架台 2 5は、 以上の各構成要素 (記録媒体 2 3を除く。) を所定の位置 関係に装架している。 The gantry 25 mounts the above components (excluding the recording medium 23) in a predetermined positional relationship.
そう して、 定着装置は、 トナー 2 4が付着して画像を形成している記 録媒体 2 3が誘導加熱ローラ装置 2 1の加熱ローラ H Rと加圧ローラ 2 2との間に挿入されて搬送されるとともに、 加熱ローラ H Rの熱を受け てトナー 2 4が加熱されて溶融し、 熱定着が行われる。 Then, in the fixing device, the recording medium 23 onto which the toner 24 has adhered to form an image is inserted between the heating roller HR and the pressure roller 22 of the induction heating roller device 21. While being conveyed, the toner 24 is heated and melted by the heat of the heating roller HR, and is thermally fixed.
FIG. 2 7に示す本発明の画像形成装置を実施するための一形態と
しての複写機において、 3 1は読取装置、 3 2は画像形成手段、 3 3は 定着装置、 3 4は画像形成装置ケースである。 FIG. 27 shows an embodiment for implementing the image forming apparatus of the present invention. In this copying machine, 31 is a reading device, 32 is an image forming means, 33 is a fixing device, and 34 is an image forming device case.
読取装置 3 1は、 原紙を光学的に読み取って画像信号を形成する。 画像形成手段 3 2は、 画像信号に基づいて感光ドラム 3 2 a上に静電 潜像を形成し、 この静電潜像にトナーを付着させて反転画像を形成し、 これを紙などの記録媒体に転写して画像を形成する。 The reading device 31 optically reads a base paper to form an image signal. The image forming means 32 forms an electrostatic latent image on the photosensitive drum 32a based on the image signal, attaches toner to the electrostatic latent image to form a reverse image, and records this on paper or the like. The image is transferred to a medium to form an image.
定着装置 3 3は、 FIG. 2 6に示した構造を有し、 記録媒体に付着した トナーを加熱溶融して熱定着する。 The fixing device 33 has a structure shown in FIG. 26, and heat-fuses and fixes the toner attached to the recording medium.
画像形成装置ケース 3 4は、 以上の各装置および手段 3 1ないし 3 3 を収納するとともに、 搬送装置、 電源装置および制御装置などを備えて いる。 産業上の利用可能性 The image forming apparatus case 34 houses the above devices and means 31 to 33, and also includes a transport device, a power supply device, and a control device. Industrial applicability
本発明の誘導加熱ローラ装置は、 加熱ローラを誘導加熱するので、 急 速加熱が容易であるために、 例えば複写機などの画像形成装置における 定着用として有用であるとともに、 高周波電力を調節して加熱ローラの 温度を所望に変化させることができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The induction heating roller device of the present invention heats the heating roller by induction heating, so that rapid heating is easy. Therefore, the induction heating roller device is useful for fixing in an image forming apparatus such as a copying machine, for example. The temperature of the heating roller can be changed as desired.