成像設備的感應熱輥裝置的製作方法
2023-06-17 14:28:06 5
專利名稱：成像設備的感應熱輥裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及感應熱輥裝置以及配有該感應熱輥裝置的定影裝置和成像設備。
第2000-215974號日本公開的專利申請中描述了勵磁線圈，該線圈布置在被加熱物體附近。勵磁線圈在被加熱物體內產生感應電流，該被加熱物體為磁性熱輥。通過把線圈沿著被加熱物體的曲面以平面方式纏繞形成勵磁線圈。磁芯沿著勵磁線圈的曲面在被加熱物體相對一側布置，其中該被加熱物體位於勵磁線圈的縱向末端(現有技術第一實例)。
第2000-215971號日本公開的專利申請中描述了具有加熱轉子或熱輥的感應加熱裝置和磁通發生機構，感應加熱裝置通過電磁感應來產生熱，而磁通發生機構布置在加熱轉子內。磁通發生機構包括磁芯和電磁轉換線圈，該電磁轉換線圈纏繞在磁芯上。磁芯包括纏繞有電磁轉換線圈的芯部和磁通感應芯部。磁通感應芯部在其末端之間具有磁隙，該磁通集中到加熱轉子部分上，而不是芯部上(現有技術的第二實例)。
第一和第二現有技術實例採用了加熱技術，該技術利用了渦流損耗(在後面稱為渦流損耗技術)。這種加熱技術與IH罐(IH jar)中採用的原理相同。在渦流損耗技術中採用高頻的頻率大約為20到100kHz。
相比之下，第59-33787號日本公開專利申請中描述了高頻感應熱輥。該高頻感應熱輥包括由導電元件製成的圓柱輥體或熱輥，布置在輥體上與輥體同心的圓柱線圈軸，以及螺旋纏繞在線圈軸圓周上的感應線圈。當電流經過感應線圈流過時，使輥體上產生感應電流的感應線圈被加熱(現有技術的第三實例)。
在現有技術的第三實例中，圓柱輥起到副線圈的作用，該線圈是一個閉合迴路，而感應線圈起到主線圈的作用。這樣就在主線圈和副線圈之間產生互感耦合(transformer coupling)，同時在圓柱輥體的副線圈上產生副電壓。基於該副電壓，副電流在副線圈的閉合電路中流過。這是使第二電阻器加熱的加熱技術(以下稱為互感技術)，該電阻器使圓柱輥體加熱。互感技術由於其磁耦合比渦流損耗技術要強，因此具有較高的靜態效率，該技術充分地使熱輥加熱。這樣，互感技術的好處在於，它使定影裝置結構相比第一和第二現有技術實例要簡單。另外，當工作頻率是100kHz或更大時，最好為1MHz或更大的高頻時，感應線圈的Q增加，從而使能量傳輸效率增加。這就增加了總的加熱效率，減少了能量損耗。另外，熱容比渦流損耗技術中的更小。因此，互感技術對於提高熱定影速度是最好的。
發明人已經發明了使熱輥有效加熱的互感耦合技術。在互感耦合技術中，通過形成閉合電路，副電抗基本上等於熱輥的副電阻，該熱輥與感應線圈空心互感耦合，於是把能量從感應線圈傳送到熱輥的效率提高了。這就有效地使熱輥加熱。這個發明的專利應用在第2001-016335號的日本專利申請中。該發明減少了用於熱輥感應加熱的能量消耗，並提高了熱定影的速度。
在如複印機或印表機的成像設備中，形成圖象的紙張從多個尺寸中選擇。為了適應這種功能，熱輥的加熱區域必須根據紙張的尺寸來變化。
本發明的另一個目的是提供一種這樣的感應熱輥裝置，該裝置可在互感器技術中改變在熱輥縱向的溫度分布，同時本發明還提供一種採用這種感應熱輥裝置的定影裝置和成像設備。
為了達到上述的目的，本發明提供一種感應熱輥裝置，該裝置包括熱輥和一組沿著熱輥軸向分開布置的感應線圈。其中熱輥包括與感應線圈空心互感耦合的副線圈。感應熱輥裝置還包括一組電容器，每個電容器與一個感應線圈連接，形成諧振電路。其中至少一個諧振電路具有與其他諧振電路不同的諧振點。
下面對用來描述本發明的術語進行定義。
熱輥包括副線圈，該線圈形成了閉合迴路。副線圈空心互感耦合到主線圈。優選的是，閉合迴路的副側電阻值大致與副線圈的副電抗相等。副側電阻和副電抗「大致相等」是指，當副側電阻由Ra表示，副電抗由Xa表示，而且α＝Ra/Xa時，其範圍滿足公式1。另外，副側電阻可通過測量來獲得。副側電抗可通過計算來獲得。
25＜α＜4 公式1熱輥可包括一個或更多副線圈。當只有一個副線圈時，優選副線圈在軸向沿著熱輥的整個有效長度延伸。另外，當有多於一個副線圈時，優選的是，副線圈在軸向彼此分開布置。
另外，副線圈可由導電體製成，例如由導電層、導電線或導電板製成。為了獲得需要的副側電阻，導電層以下列方式從下列材料中製成。當通過薄膜形成技術(敷貼和燒結)形成導電層時，優選的是，材料從Ag、Ag+Pd、Au、Pt、RuO2和C中選擇。為了敷貼這些材料，可採用絲網印刷技術、輥塗技術或噴射技術。相比之下，當通過汽相澱積或噴鍍形成導電層時，優選的是，導電層從Au、Ag、Ni和Cu+(Au、Ag)中選擇。優選的是，採用銅和鋁來形成導線和導電板。
為了獲得另外的有效的熱輥，最好加入下面的元件。
1.輥基座由絕緣材料製成的輥基座用於支撐副線圈。在這種情況下，副線圈可布置在輥體的外表面和內表面或內部。絕緣輥體可由陶瓷或玻璃製成。考慮到輥體的阻熱特性、防撞擊特性和機械強度，可採用以下材料。例如，陶瓷可以是氧化鋁、富鋁紅柱石、氮化鋁或氮化矽。例如，玻璃可以是結晶玻璃、石英玻璃或硼矽酸耐熱玻璃。
2.散熱層散熱層是作為改進在熱輥軸向上溫度不均勻的手段，當必要時，設置在導電層的上面。於是，就在熱輥軸向採用表現良好導熱特性的物體。具有較高電傳導率的金屬，如Cu、Al、Au、Ag和Pt，通常是具有較高熱傳導率的物質。散熱層的熱傳導性要等於或大於導電層材料的熱傳導性。因此，散熱層可以與導電層材料相同。
另外，當散熱層由導電物質製成時，散熱層可以與導電層導電地接觸。然而，通過把散熱層布置在絕緣膜上，就隔開了噪音。由於高頻的磁場沒有到達散熱層，於是在散熱層中沒有產生可引起發熱的副電流。
3.保護層必要時採用保護層，以便機械保護和電絕緣熱輥，或者提高彈性接觸特性或熱輥的墨粉分離特性。可採用玻璃作為保護層材料，以便機械保護和電絕緣熱輥。可採用合成樹脂作為保護層材料，以提高彈性接觸特性或熱輥的墨粉分離特性。玻璃材料可從硼矽酸鋅玻璃、硼矽酸鉛玻璃、硼矽酸鹽玻璃和鋁矽酸鹽玻璃中選擇。合成樹脂可從矽樹脂、氟樹脂、聚醯亞胺樹脂+氟樹脂以及聚醯胺樹脂+氟樹脂中選擇。當採用聚醯亞胺樹脂+氟樹脂或聚醯胺樹脂+氟樹脂時，氟樹脂布置在外側。
4.熱輥形狀如果必要的話，在熱輥上形成有軸冠。軸冠可以是鼓狀或桶狀。
5.熱輥的旋轉機構公知的機構可用作旋轉熱輥的機構[感應線圈]感應線圈彼此分開地布置在熱輥軸向上，該線圈通過高頻電源受激勵。另外，感應線圈用來在熱輥中產生高頻AC磁場，並用來把高頻能量傳送到副線圈上。每個感應線圈都插入到空心熱輥的內部，作為互感器的主線圈，與熱輥的副線圈進行空心互感耦合。感應線圈可以相對於旋轉熱輥靜止，與熱輥一起旋轉，或者與熱輥分開旋轉。當感應線圈轉動時，在高頻電源和感應線圈之間設置有旋轉收集器機構。術語「空心互感耦合」不僅指完全空心的互感耦合，而且也是指基本上空心的互感耦合。例如，這種情況是指當磁性體沒有在感應線圈內部時。
感應線圈可用作線圈軸，該線圈軸可由最小可能的感應損耗的材料製成，以使感應線圈保持預定的形狀和在預定位置上。線圈軸具有用來正確纏線的纏線槽或用來夾持導線的軸向溝槽。作為採用線圈軸的替代，感應線圈可設計成通過用合成樹脂或玻璃對感應線圈成型或採用合成樹脂或玻璃作為粘接劑來維持預定的形狀。
另外，感應線圈可通過導線串聯或並聯到共用的高頻電源上。如果必要的話，感應線圈可連接到不同的高頻電源上。在一些情況下，優選的是，導線布置在靠近感應線圈的內部或外部的位置，其中導線把高頻從高頻電源發送到感應線圈上，同時導線也可連接到電容器上。當導線延伸到感應線圈內部時，如果導線靠近感應線圈軸時，與導線交連的磁通增加。這就在感應線圈內部產生了渦流損耗，降低了能量傳輸效率。這種狀態是不期望的。相比之下，上面結構使得與導線交連的磁通減少。這樣就抑制了能量傳輸效率的相對降低。
一組電容器連接到感應線圈上，並與感應線圈分別形成了諧振電路。諧振電路的諧振點不是一致的。術語「諧振點不是一致的」是指這樣的情況，即每個感應線圈和相關電容器組形成諧振電路，在所有的諧振電路中，沒有相同的諧振點。例如，當有兩個感應線圈時，相關的諧振電路具有不同的諧振點。當有三個感應線圈時，其中一個諧振電路由至少一個感應線圈和對應的電容器形成，該諧振電路具有與其他兩個諧振電路的諧振點不同的諧振點。某些諧振電路具有相同的諧振點。
電容器的位置沒有限制。根據阻熱溫度和熱輥的空間，電容器可布置在熱輥中的感應線圈附近。可選擇的是，電容器可與感應線圈和熱輥分開。
雖然以下元件不是本發明的必需元件，但是可選擇以下元件來獲得更有效的感應熱輥裝置。
1.高頻電源高頻電源最好是這樣的，即它輸出100KHz或更高的高頻。然而，高頻電源的輸出頻率一般不受限制。當採用100kHz或更高的高頻時，可通過進一步提高電能的傳輸效率來增加感應線圈的Q。當能量傳輸效率提高時，整個的加熱效率就增加了，同時減少了能量消耗。從適當的有源器件(如MOSFET)的經濟觀點以及抑制噪音的簡化觀點來看，優選的頻率為1到4MHz。
為了產生高頻，利用有源器件，如半導體切換器件把DC或低頻AC直接或間接轉換到高頻是很實際的。為了從低頻AC中獲得高頻能量，整流裝置可用於臨時把低頻AC轉換成DC。DC可以是平流濾波電路或非平流濾波電路形成的濾波DC。為了把DC轉換成高頻，可採用如放大器和變換器的電路裝置。具有高能量轉換效率的E級放大器可作為放大器。也可採用半橋變換器。另外，最佳有源器件為MOSFET，該器件具有極好的高頻特性。一組並聯的高頻電源電路可對每個高頻電源的高頻輸出在其提供給感應線圈前進行合成。這樣就使每個高頻電源電路輸出變小，同時採用MOSFET作為有源器件，同時獲得需要的能量。這樣就能很便宜和有效地產生高頻。
當高頻電源的頻率變化時，提供給每個感應線圈上的能量可單獨控制。另外，必要時，當裝置驅動時，提供給裝置的能量比在正常工作期間的要大，而使輥子迅速加熱。
另外，高頻電源可由一組感應線圈來共用。然而，必要的話，可為每個感應線圈提供有頻率變化的高頻電源。
2.預熱控制當開始進行裝置的操作時，或者當在開始供電後裝置預熱時，對熱輥進行控制，於是該熱輥可比正常操作時較低速度旋轉。
3.熱輥的溫度控制為了使熱輥溫度保持在預定範圍內的恆定值，例如為200℃，熱輥的表面以熱傳導方式與熱敏器件接觸。具有負溫度特性的熱敏電阻或具有負溫度特性的非線性電阻器可作為熱敏器件。
4.複製紙當用熱輥加熱被加熱物體時，熱輥可直接壓在被加熱物體上。然而，必要的話，複製紙可放在熱輥和被加熱物體之間。此時，複製紙可以是環狀或輥狀的。通過採用複製紙，可平穩地進行被加熱物體的加熱和傳送。
當在感應線圈上加有高頻電壓時，感應線圈產生高頻磁場，該磁場可與熱輥副線圈產生交連。也就是說，感應線圈起到了主線圈作用，同時在感應線圈和副線圈之間進行空心互感耦合。結果，副線圈形成了閉合迴路。這樣，副電流在熱輥中循環流動。由於副線圈具有適當的副側電阻，副線圈利用副電流產生焦耳熱，同時熱輥的溫度增加。另外，如果以100KHz或更大的高頻進行互感耦合時，空心互感耦合就使能量傳輸效率增加95％或更多。於是，減少了能量消耗。
在本發明中，通過用感應線圈和電容器組形成諧振電路以及具有非均一的諧振點，可獲得下面效果。由感應線圈產生的高頻能量隨著感應線圈的端電壓波動。在由感應線圈和對應的電容器形成的諧振電路中，加在感應線圈上的電壓隨著諧振電路諧振特性曲線的位置變化，諧振電路工作在該曲線位置。例如，在感應線圈端部的電壓隨著諧振程度來變化，同時端電壓在靠近諧振點位置處增加。為諧振電路的Q增加時，諧振特性就更明顯。因此，當由感應線圈和對應的電容器構成的諧振電路具有不同的諧振點，某些頻率的相同高頻電壓加在每個諧振電路上時，在每個諧振電路諧振特性曲線靠近諧振點的工作位置，加在感應線圈的能量比加在遠離諧振點的工作位置處的要大。當諧振點不同時，加在每個感應線圈上的能量差就形成了。另外，當高頻的頻率變化時，在諧振特性曲線上的工作位置就變化。這樣，施加的能量以不同方式在不同感應線圈之間變化。另外，如上所述，感應線圈在熱輥軸向散開。於是，由於互感耦合在熱輥軸向產生的熱量分布不是均一的。
因此，對在相應紙張的區域優先使熱輥的溫度升高。通過選擇與每個感應線圈端電壓相同的頻率，而使每個感應線圈在大致相同溫度下加熱。這樣就使加熱與較大紙張尺寸一致。
本發明描述了與對應感應線圈形成諧振電路的每個電容器的最佳位置。換句話說，電容器布置在熱輥的外側，該熱輥與感應線圈相對分開。電容器可布置在任何位置上，只要是位於熱輥的外側。用導線把位於熱輥內部的感應線圈和位於熱輥外側的電容器連接起來。
另外，電容器可安裝在相同的電路基板上。可選擇的是，電容器可彼此分開布置，而不用電路基板。
這種結構具有以下優點。
1.電容器周圍溫度比熱輥內部要低。於是，可採用具有較低熱阻等級以及便宜的電容器。這就使熱輥裝置成本減少。
2.熱輥的直徑減少了。電容器使布置在熱輥中的元件數量減少。這就使熱輥直徑減少了。於是，本發明有助於製造出更緊湊的熱輥裝置。
本發明描述了用於改變加在感應線圈上高頻率的頻率的最佳結構，並使熱輥的加熱區域是可變的。換句話說，高頻電源的輸出頻率是可變的。另外，感應線圈共用同一電源。為了改變頻率，可改變高頻電源的勵磁頻率。為了改變頻率，把外部信號加到高頻電源上。當外部信號是數位訊號時，可通過A/D轉換器來控制高頻電源的勵磁振蕩器。
在本發明中，通過採用相同的高頻電源，可在不對高頻輸出電路進行切換的情況下，單獨控制加在至少一些感應線圈上的電能。這就能控制在熱輥軸向上的加熱區域。於是，當在定影裝置中採用本發明的熱輥時，可選擇地增加對應於紙張尺寸的軸向區域溫度。
在不切換電路的情況下控制加熱區域。這就使電路結構簡化，同時使感應加熱裝置更便宜。
另外，同一高頻電源用於一組感應線圈。這就節約了涉及高頻電源的成本。
本發明的另一個方面是一種定影裝置，該裝置包括壓輥和感應熱輥裝置，熱輥裝置包括被壓輥擠壓的熱輥。感應熱輥裝置把記錄媒質保持在壓輥和熱輥之間，其中在該媒質上形成有墨粉圖象，從而傳送記錄媒質並把在記錄媒質上的墨粉圖象定影。感應熱輥包括沿著熱輥軸向分開布置的一組感應線圈。熱輥包括副線圈，該線圈空心互感器耦合到感應線圈上。感應熱輥還包括一組電容器，每個電容器連接到一個感應線圈上，形成諧振電路。至少一個諧振電路具有與其他諧振電路不同的諧振點。
壓輥和熱輥可直接地彼此擠壓。然而，必要的話，複製紙可布置在壓輥和熱輥之間，於是它們可彼此間接擠壓。複製紙可以是環狀或輥狀的。
在本發明中，墨粉圖象高速定影，同時在壓輥和熱輥之間夾持狀態下傳送形成有墨粉圖象的記錄媒質。
本發明的再一個方面是一種成像設備，該設備包括用於在記錄媒質上形成墨粉圖象的成像單元，和用於傳送形成有墨粉圖象的記錄媒質並把在記錄媒質上的墨粉圖象定影的定影裝置。定影裝置包括感應熱輥裝置，該裝置具有壓輥和被壓輥擠壓的熱輥。感應熱輥裝置把記錄媒質保持在壓輥和熱輥之間，其中在該媒質上形成有墨粉圖象，從而傳送記錄媒質並把在記錄媒質上的墨粉圖象定影。感應熱輥具有沿著熱輥軸向分開布置的一組感應線圈。熱輥包括副線圈，該線圈空心互感器耦合到感應線圈上。熱輥還包括一組電容器，每個電容器連接到一個感應線圈上，形成諧振電路。至少一個諧振電路具有與其他諧振電路不同的諧振點。
在本發明中，成像單元形成這樣的圖象，該圖象通過間接技術或直接技術把圖象信息形成在記錄媒質上。術語「間接技術」是指通過轉錄形成圖象的技術。
成像設備指電子照片複印機、印表機或傳真機。
記錄媒質指複印紙，列印紙，電傳紙，或靜電記錄紙。
本發明使成像設備在用於高速情況下是最佳的。
圖1為本發明第一實施例的感應熱輥裝置的電路方框圖；圖2為感應線圈和熱輥的局部正面剖視圖；圖3為感應線圈和熱輥的側面剖視圖；圖4為電路圖；圖5示出了三個諧振電路諧振特性的圖象；圖6示出了在本發明第一實施例的熱輥裝置中，當頻率為f1和f2時，在熱輥軸向的溫度分布圖象；圖7為在本發明第二實施例的熱輥裝置中，三個諧振電路的諧振特性的圖象；圖8為當頻率為f1和f2時，在熱輥軸向的溫度分布圖象。
圖9示出了在本發明第三實施例的熱輥中諧振電路和副線圈之間關係的電路圖，其中該諧振電路由感應線圈和電容器構成；圖10示出了兩個諧振電路諧振特性的圖象；圖11為當頻率為f1和f2時，在熱輥軸向的溫度分布圖象；圖12為結合的透視圖和電路圖，其中示出了在本發明第四實施例的熱輥中的感應線圈和電容器；圖13為本發明優選實施例的定影裝置的豎向剖面圖；及圖14為作為本發明成像設備的複印機的剖面圖。
圖1為本發明第一實施例的感應熱輥裝置的電路方框圖。
圖2為感應線圈和熱輥的局部正面剖視圖。
圖3為感應線圈和熱輥的側面剖視圖。
圖4為電路圖。
圖5示出了三個諧振電路諧振特性的圖象。在該圖象中，水平軸表示頻率，豎直軸表示阻抗的絕對值。
感應熱輥裝置包括熱輥HR、三個感應線圈IC1、IC2、IC3和三個電容器C1、C2、C3。熱輥HR組成旋轉機構RM，該旋轉機構在圖2中已示出。旋轉機構RM驅動熱輥HR，並使其旋轉。三個感應線圈IC1、IC2、IC3和三個電容器C1、C2、C3分別形成三個諧振電路。諧振電路RC1、RC2、RC3由高頻電源HFS加偏壓。高頻電源HFS為感應線圈IC1、IC2、IC3提供高頻電壓。高頻電源具有輸入端子，該端子與DC電流源DC的輸出端子連接。DC電流源DC具有輸入端子，該輸入端子與低頻AC電源AS連接。下面詳細討論每個器件的結構。
熱輥HR由旋轉機構RM驅動，包括滾筒基座1、副線圈ws和保護層2。
輥基座1是由氧化鋁陶瓷製成的空心圓柱體，長度為300mm，厚度為3mm。
副線圈ws為CU汽相澱積膜，它是由膜狀圓筒單匝線圈製成的，在輥基座1的外表面上，在軸向整個有效長度上布置。副線圈ws的厚度設定成在熱輥HR圓周方向上的副側電阻(side resistance)為1Ω，該值大致與副電抗的相同。
保護層2由氟樹脂製成，通過對副線圈ws的外表面進行塗覆而形成。
旋轉機構RM為使熱輥HR旋轉的機構。如圖2和3所示，旋轉機構RM包括第一末端元件3A、第二末端元件3B、兩個軸承4、傘齒輪5、花鍵齒輪(spline gear)6和電機7。
第一末端元件3A包括端蓋3a、驅動軸3b和內端部3c。從圖2中可以看出，端蓋3a的左端嵌入在熱輥HR中，並通過螺栓(圖中未示出)固定到熱輥HR中。驅動軸3b從端蓋3a的外側中心部向外伸展。內端部3c從端蓋3a的內側中心部向內伸展。
第二末端元件3B包括圓環3d。該圓環的右端通過螺栓(未示出)嵌入在熱輥HR上。
兩個軸承4中的一個可轉動地支撐著第一末端元件3A的端蓋3a的外表面。而另一個軸承4可轉動地支撐著第二末端元件3B的外表面。因此，熱輥HR就通過第一和第二末端元件3A、3B以及一對軸承4可轉動地被支撐著，而第一和第二末端元件與熱輥HR的端部聯接。
傘齒輪5固定到第一末端元件3A的驅動軸3b上。花鍵齒輪6與該傘齒輪5嚙合。電機7具有直接與花鍵齒輪6聯接的轉子軸。
三個感應線圈IC1、IC2、IC3與熱輥HR的副線圈ws磁連接。如圖2和3所示，感應線圈IC1、IC2、IC3圍繞線圈軸8而纏繞，並在熱輥HR的軸向彼此隔開布置。另外，感應線圈IC1、IC2、IC3在兩根導線之間串聯。導線9把感應線圈IC1、IC2、IC3連接到高頻電源HFS的輸出端子上。
線圈軸8是由氟樹脂製成的實心圓柱體，具有凹口8a、支撐部8b和溝槽8c。凹口8a形成在線圈軸8的末端中心，並以相對轉動方式與旋轉機構RM配合。支撐部形成在線圈軸8的基部，並固定在緊固部(未示出)上。溝槽8c為桶狀(cask-like)，形成在線圈軸8軸向的一部分外表面上，從而容納導線9。如圖3所示，導線9被容納在凹槽1c內，從線圈軸8的基部延伸出，並通過同軸電纜與高頻電源HFS的輸出端子連接。
三個感應線圈IC1、IC2、IC3在靜態下使用，導線I容納在感應線圈IC1、IC2、IC3附近的凹槽1c內。這樣，就不會發生磁通交連。於是，在導線中幾乎沒有渦流損耗。
三個感應線圈IC1、IC2、IC3從第二末端元件3B的圓環3d插入到熱輥HR內。形成在線圈軸8末端的凹口1a與第一末端元件3A的內端嚙合。形成在基部的支撐部8b固定到緊固部上。因此，即使是當熱輥HR旋轉時，三個感應線圈IC1、IC2、IC3與熱輥HR也被同軸地支撐並保持在靜止狀態。
如圖1和4所示，三個電容器C1、C2、C3並聯到三個感應線圈IC1、IC2、IC3上，形成三個諧振電路RC1、RC2、RC3。在圖4和圖5中，Rws表示由熱輥HR的副線圈ws形成的閉合電路的等效電阻。
參見圖5，在三個諧振電路RC1、RC2、RC3中，諧振電路RC1、RC2具有由曲線A示出的諧振點，而諧振電路RC3具有由曲線B示出的諧振點。也就是說，曲線A的諧振點與曲線B的諧振點有偏離。
參見圖4，高頻電源HFS包括高頻過濾器HFF、頻率變化的高頻振蕩器OSC、驅動電路DC、半橋變換器主電路HBI、負載電路LC和外部信號源OSS。
高頻過濾器HFF布置在DC電源DC和半橋變換器主電路HBI之間，阻止高頻進入到低頻AC電源AS。
高頻振蕩器OSC使振蕩頻率變化，形成具有預定頻率的高頻信號，並把該高頻信號發送到驅動電路DC上。
驅動電路DC為前置放大器，該放大器把從高頻振蕩器OSC發送來的高頻信號放大，輸出驅動信號。
半橋變換器主電路HBI包括兩個MOSFETs(金屬氧化物半導體場效電晶體)Q1、Q2，這兩個管子串聯在DC電源DC的輸出端子和兩個電容器C4、C5之間，而兩個電容器C4、C5並聯到MOSFETs Q1、Q2。MOSFETs Q1、Q2通過驅動電路DC的驅動信號可選擇地切換。半橋變換器主電路HBI把DC電源DC的DC輸出變換成具有大致為矩形波的高頻。當進行變換時，電容器C4、C5起到高頻旁路的作用。
負載電路LC包括DC截斷電容器C6、電感器L1和三個電容器C1、C2、C3。DC截斷電容器C6阻止DC成分從DC電源DC一側通過MOSFETs Q1、Q2進入到負載電路LC上。電感器L1和三個電容器C1、C2、C3形成了串聯的諧振電路，波形使加在三個感應線圈IC1、IC2、IC3末端上的高頻電壓得到整形。被波形整形的高頻電壓對三個感應線圈IC1、IC2、IC3加偏壓。
外信號源OSS使高頻電源HFS的輸出頻率變化，同時控制振蕩器OSC，使振蕩器OSC的振蕩頻率變化。
DC電源DC為整流電路，具有輸出端子，該端子連接到低頻SC電源AS上。DC電源DC把低頻AC電壓隱藏到非平流的DC電壓中，該非平流的電壓從DC電源DC的DC輸出端子輸出。
低頻AC電源是由例如100V商業AC電源構成的。
低頻AC電源AS的低頻AC電壓被轉換成DC電源DC的DC電壓，該DC電壓通過高頻電源HFS被進一步轉換成高頻電壓。高頻電壓提供給三個感應線圈IC1、IC2、IC3。
由感應線圈IC1和電容器C1形成諧振電路RC1的諧振特性，該特性可根據圖5中的曲線A預先設定。相比之下，由感應線圈IC2、IC3和電容器C2、C3形成諧振電路RC2和RC3的諧振特性，該特性可根據圖5中的曲線B預先設定。因此，兩個諧振特性是彼此不同的。這樣，由於當頻率為f1時，感應線圈IC1、IC2、IC3的阻抗絕對值大致相等，於是通過把高頻電壓加到感應線圈IC1、IC2、IC3上而產生的熱量就基本上相同。結果，如圖6中曲線C所示，熱輥HR的溫度在整個有效長度上基本上是一致的。
圖6示出了在本發明第一實施例的熱輥中，當頻率為f1和f2時，在熱輥軸向的溫度分布圖象。在該圖象中，水平軸代表熱輥的位置(軸向)，而豎直軸表示溫度。
當外部信號源OSS控制高頻電源HFS使輸出頻率變化到f2時，諧振電路RC2和RC3在諧振特性的諧振點處被偏壓。然而，由於諧振電路RC1明顯地與諧振點不同，諧振電路RC2、RC3的端電壓增加，而諧振電路RC1的端電壓減少。結果，如圖6中曲線D所示，熱輥HR的溫度分布成圖中的中心和右邊區域較高，而左邊區域較低。
圖7為在本發明第二實施例的熱輥裝置中，三個諧振電路的諧振特性的圖象。在該圖象中，水平軸表示頻率，而豎直軸表示溫度。
圖8為當頻率為f1和f2時，在熱輥軸向的溫度分布圖象。在該圖象中，水平軸表示熱輥的位置(軸向)，而豎直軸表示溫度。
在與第一實施例相同的方式中，第二實施例具有三個諧振電路RC1、RC2、RC3。另外，除了諧振電路RC1、RC2、RC3的諧振特性外，其他部分也與第一實施例中的相同。由感應線圈IC1、IC3和電容器C1、C3分別形成諧振電路RC1和RC3的諧振特性，該特性可如圖7中的曲線A示出的那樣來預先設定。另外，由感應線圈IC2和電容器C2形成諧振電路RC2的諧振特性，該特性可如曲線B示出的那樣預先設定。
當頻率為f1時，在曲線A和B中阻抗的絕對值是相等的。於是，相應於加在感應線圈IC1、IC2、IC3上的高頻電壓，在這些線圈上產生的熱量值大致相同。結果，如圖1中曲線C所示，熱輥HR的溫度在整個有效長度上基本上是一致的。
當高頻電源FS的頻率變化到f2時，諧振電路RC2大約在諧振特性的諧振點處被偏壓。然而，由於諧振電路RC1和RC3明顯地與諧振點不同，諧振電路RC2的端電壓增加，而諧振電路RC1、RC3的端電壓減少。結果，如圖8的曲線E所示，熱輥HR的溫度分布成中心區域較高，而左邊和右邊區域較低。
圖9示出了在本發明第三實施例的熱輥中諧振電路和副線圈之間關係的電路圖，其中該諧振電路由感應線圈和電容器構成。與圖4中相同或者相似的部件用相同或者相似的標號來表示，下面對這些部件就不再討論了。
圖10示出了兩個諧振電路諧振特性的圖象。在該圖象中，水平軸表示頻率，而豎直軸表示阻抗的絕對值。
圖11為當頻率為f1和f2時，在熱輥軸向的溫度分布圖象。在該圖象中，水平軸表示熱輥的位置(軸向)，豎直軸表示溫度。
第三實施例與上面實施例不同的是，它有兩個諧振電路RC1、RC2。在圖11的圖象中，曲線A表示諧振電路RC1的諧振特性，曲線B表示諧振電路RC2的諧振特性。
當頻率變化到f1時，感應線圈IC1的阻抗與感應線圈IC2的阻抗相同。於是，熱輥HR的溫度分布是這樣的，即溫度沿著有效長度大致是均一的。
當頻率變化到f2時，感應線圈IC1的端電壓增加，而感應線圈IC2的端電壓減少。於是，如圖11中曲線G所示，在左邊區域溫度較高，而在右邊區域溫度較低。
圖12為結合的透視圖和電路圖，其中示出了在本發明第四實施例的熱輥中的感應線圈和電容器。與圖2和圖3中相同或者類似的部分採用相同或者類似的標號。下面對這些部分就不再討論了。
第四實施例與其他實施例不同的是，電容器C1、C2、C3布置在感應線圈IC1、IC2、IC3的線圈軸8的外面。
圖13為本發明優選實施例的定影裝置的豎向剖面圖。
定影裝置包括感應熱輥裝置21、壓輥22、記錄媒質23、墨粉24、支撐件25和感應線圈IC。
在圖1到圖5所示的第一實施例中採用了感應熱輥裝置21。
設置壓輥22來擠壓感應熱輥裝置21的熱輥HR。壓輥22通過夾持記錄媒質23把記錄媒質與熱輥HR一起傳送。
墨粉24施加在記錄媒質23的表面上，形成圖象。
支撐件25把每個元件(除了記錄媒質外)保持在預定位置。
在定影裝置中，記錄媒質23上施加有墨粉，形成圖象，該記錄媒質23插入在感應熱輥裝置21的熱輥HR和壓輥22之間。另外，熱輥HR對墨粉24加熱並使其熔化，完成熱定影。
圖14為作為本發明優選實施例的成像設備的複印機剖面圖。
複印機包括閱讀裝置31、成像機構32、定影裝置33和成像設備殼體34。
閱讀裝置31用光閱讀原始紙件，並產生圖象信號。
成像機構32根據圖象信號在感光磁鼓32a上形成靜電潛在圖象，並把墨粉加在靜電潛在圖象上，形成負象。然後成像機構32把圖象轉錄到例如紙的記錄媒質上。
定影裝置33對加在記錄媒質上的墨粉加熱並使其熔化，完成熱定影。
成像設備殼體34把包括閱讀裝置31、成像機構32和定影裝置33的上述裝置包容起來。另外，成像設備包括傳送裝置、電源裝置和控制裝置。
對本領域技術人員顯而易見的是，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，本發明可體現在許多其他具體的形式中。因此，可把本實例和實施例看成是示意性和非限制性的，同時本發明並不限於這裡給出的細節，而可以在附加的權利要求書中的範圍及等同物內進行改型。
權利要求
1.一種感應熱輥裝置，包括熱輥；一組沿著熱輥軸向分開布置的感應線圈，其中熱輥包括與感應線圈空心互感耦合的副線圈；及一組電容器，每個電容器與一個感應線圈連接，形成諧振電路，其中至少一個諧振電路具有與其他諧振電路不同的諧振點。
2.根據權利要求1所述的感應熱輥裝置，其中電容器與熱輥隔開。
3.根據權利要求1或2所述的感應熱輥裝置，還包括變化頻率型高頻電源，該電源電連接到感應線圈上，為感應線圈提供高頻電能。
4.根據權利要求1或2所述的感應熱輥裝置，其中感應線圈組包括三個感應線圈，電容器組包括三個電容器，三個感應線圈和三個電容器分別形成三個諧振電路，其中第一諧振電路具有與第二和第三諧振電路不同的諧振點。
5.根據權利要求4所述的感應熱輥裝置，其中形成第一諧振電路的感應線圈和電容器靠近熱輥縱向端部布置。
6.根據權利要求4所述的感應熱輥裝置，其中形成第一諧振電路的感應線圈和電容器布置在熱輥的縱向中心部。
7.根據權利要求1或2所述的感應熱輥裝置，其中感應線圈組包括兩個感應線圈，電容器組包括兩個電容器，兩個感應線圈和兩個電容器分別形成兩個諧振電路，其中兩個諧振電路具有不同的諧振點。
8.一種定影裝置，包括壓輥；感應熱輥裝置，該裝置包括被壓輥擠壓的熱輥，其中感應熱輥裝置把記錄媒質保持在壓輥和熱輥之間，其中在該媒質上形成有墨粉圖象，從而傳送記錄媒質並把在記錄媒質上的墨粉圖象定影，感應熱輥包括沿著熱輥軸向分開布置的一組感應線圈，其中熱輥包括副線圈，該線圈空心互感器耦合到感應線圈上；以及一組電容器，每個電容器連接到一個感應線圈上，形成諧振電路，其中至少一個諧振電路具有與其他諧振電路不同的諧振點。
9.根據權利要求8所述的定影裝置，其中電容器與熱輥隔開。
10.根據權利要求8或9所述的定影裝置，其中感應熱輥裝置還包括可變頻率型高頻電源，該電源可電連接到感應線圈上，為該感應線圈提供高頻電能。
11.根據權利要求8或9所述的定影裝置，其中感應線圈組包括三個感應線圈，電容器組包括三個電容器，三個感應線圈和三個電容器分別形成三個諧振電路，其中第一諧振電路具有與第二和第三諧振電路不同的諧振點。
12.根據權利要求11所述的定影裝置，其中形成第一諧振電路的感應線圈和電容器靠近熱輥縱向端部布置。
13.根據權利要求11所述的定影裝置，其中形成第一諧振電路的感應線圈和電容器布置在熱輥的縱向中心部。
14.根據權利要求8或9所述的定影裝置，其中感應線圈組包括兩個感應線圈，電容器組包括兩個電容器，兩個感應線圈和兩個電容器分別形成兩個諧振電路，其中兩個諧振電路具有不同的諧振點。
15.一種成像設備，包括用於在記錄媒質上形成墨粉圖象的成像單元；以及用於傳送形成有墨粉圖象的記錄媒質並把在記錄媒質上的墨粉圖象定影的定影裝置；定影裝置包括感應熱輥裝置，該裝置具有壓輥；和被壓輥擠壓的熱輥，其中感應熱輥裝置把記錄媒質保持在壓輥和熱輥之間，其中在該媒質上形成有墨粉圖象，從而傳送記錄媒質並把在記錄媒質上的墨粉圖象定影，感應熱輥具有沿著熱輥軸向分開布置的一組感應線圈，其中熱輥包括副線圈，該線圈空心互感器耦合到感應線圈上；以及一組電容器，每個電容器連接到一個感應線圈上，形成諧振電路，其中至少一個諧振電路具有與其他諧振電路不同的諧振點。
16.根據權利要求15所述的成像設備，其中電容器與熱輥隔開。
17.根據權利要求15或16所述的成像設備，其中感應熱輥裝置還包括可變頻率型高頻電源，該電源可電連接到感應線圈上，為該感應線圈提供高頻電能。
18.根據權利要求15或16所述的成像設備，其中感應線圈組包括三個感應線圈，電容器組包括三個電容器，三個感應線圈和三個電容器分別形成三個諧振電路，其中第一諧振電路具有與第二和第二諧振電路不同的諧振點。
19.根據權利要求18所述的成像設備，其中形成第一諧振電路的感應線圈和電容器靠近熱輥縱向端部布置。
20.根據權利要求18所述的成像設備，其中形成第一諧振電路的感應線圈和電容器布置在熱輥的縱向中心部。
21.根據權利要求15或16所述的成像設備，其中感應線圈組包括兩個感應線圈，電容器組包括兩個電容器，兩個感應線圈和兩個電容器分別形成兩個諧振電路，其中兩個諧振電路具有不同的諧振點。
全文摘要
本發明涉及一種感應熱輥裝置，該裝置可改變在熱輥軸向的溫度分布。這種裝置包括熱輥和一組感應線圈，這些線圈沿著熱輥軸向分開布置。熱輥包括副線圈，該線圈空心互感耦合到感應線圈上。該裝置還包括一組電容器，每個電容器與一個感應線圈連接，形成諧振電路。至少一個諧振電路具有與其他諧振電路不同的諧振點。
文檔編號H05B6/40GK1396495SQ02124428
公開日2003年2月12日 申請日期2002年6月27日 優先權日2001年6月28日
發明者橫關一郎 申請人:哈利盛東芝照明有限公司