專利名稱：感應加熱輥裝置及圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感應加熱輥裝置以及具備該感應加熱輥裝置的圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
為了加熱定影調(diào)色劑圖像，一直以來大家所采用的是使用鹵素燈作為熱源的加熱輥，然而其存在著效率差、需要較大功率的缺點，因而人們正在進行試圖通過引入感應加熱方式來解決這一問題的開發(fā)。作為用于實現(xiàn)這一目的的感應加熱方式的一例有變壓器方式(例如，參照專利文獻1)。
在進行變壓器方式的感應加熱的定影用加熱輥裝置的情況下，一般是將感應線圈同心地配置在加熱輥的內(nèi)部，進而通過將該繞線卷繞在線圈骨架上而對其進行支撐。為了提高感應線圈和加熱輥之間的磁耦合，希望使兩者間的距離盡可能地減小。但是，在現(xiàn)實中，為了將由高頻電源提供的高頻電力通入感應線圈，就必須使供電引線在線圈骨架中走線，以將感應線圈和供電引線連接。若用于該連接的焊接部位比感應線圈更向外側(cè)突出，則不能將加熱輥和感應線圈之間的距離減小到所期望的程度。
因此，本申請的發(fā)明人發(fā)明了如下那樣的結(jié)構(gòu)，即，在具備基本形為截面圓形的線圈支撐部和在與該線圈支撐部相鄰接的位置比圓形截面的輪廓向內(nèi)側(cè)退縮(內(nèi)縮)的退縮非圓形截面部(內(nèi)縮非圓形截面部)的線圈骨架上，使基本卷繞成圓形的感應線圈支撐在線圈骨架的線圈支撐部上，同時將其端部配置在退縮非圓形截面部上，從而避免供電引線和感應線圈的連接部比感應線圈向外側(cè)突出，由此就能夠解決上述的問題。另外，該發(fā)明已經(jīng)由本申請人在日本提出了專利申請(參照特開2004-265613號公報)。
專利文獻1特開昭59-33787號公報發(fā)明內(nèi)容本申請的發(fā)明人，在利用先前發(fā)明的線圈骨架支撐感應線圈時，針對感應線圈的周向(回繞)方向，檢測調(diào)查加熱輥和感應線圈之間的磁耦合的程度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與截面圓形的線圈支撐部相面對的位置的磁耦合，比與退縮非圓形截面部相面對的位置的磁耦合更大。因此，雖然感應線圈的線圈匝為圓形，且與加熱輥為同心關(guān)系，但并不會在感應線圈的周向方向上得到均勻的磁耦合，從而可知，存在著局部耦合變大的部位，在與該部位相面對的位置加熱輥被較強地加熱。本發(fā)明是基于這種發(fā)現(xiàn)而得到的。
本發(fā)明的目的在于，提供一種通過加強由加熱輥和加壓輥形成的咬送部的加熱而提高了加熱性能的感應加熱輥裝置、以及具備該感應加熱輥裝置的圖像形成裝置。
另外，本發(fā)明的另一目的在于，提供一種提高了加熱輥的溫度檢測的靈敏度的感應加熱輥裝置及具備該感應加熱輥裝置的圖像形成裝置。
進而，本發(fā)明的又一目的在于，提供一種具備具有截面圓形的線圈支撐部及退縮非圓形截面部的線圈骨架，從而加強了咬送部的加熱的感應加熱輥裝置以及具備該感應加熱輥裝置的圖像形成裝置。
本發(fā)明的感應加熱輥裝置，其特征在于，具備感應線圈裝置，該感應線圈裝置具備感應線圈以及線圈骨架，在靜止狀態(tài)下工作，其中所述的線圈骨架，外周包括圓形部及比圓形部的圓形輪廓向內(nèi)側(cè)退縮的非圓形部，被插入在感應線圈的內(nèi)部，而主要在圓形部上支撐感應線圈；加熱輥，該加熱輥呈圓筒狀，以在內(nèi)部插入有感應線圈裝置的狀態(tài)與感應線圈裝置磁耦合，從而通過感應電流而發(fā)熱；加壓輥，該加壓輥以在與感應線圈裝置的線圈骨架的圓形部相對向的位置與加熱輥壓接的方式配設(shè)；以及高頻電源，該高頻電源向感應線圈供給高頻電力。
根據(jù)本發(fā)明，由于感應線圈裝置的線圈骨架的外周包括圓形部以及比圓形部的圓形輪廓向內(nèi)側(cè)后退的非圓形部，且主要將感應線圈支撐在圓形部，并且使加壓輥以在與感應線圈裝置的線圈骨架的圓形部相對向的位置壓接在加熱輥上的方式配設(shè)，所以，與咬送部相對向的部分的磁耦合增強，其結(jié)果是，能夠提供一種通過增強咬送部的加熱從而提高了加熱性能的感應加熱輥裝置以及具備該感應加熱輥裝置的圖像形成裝置。


圖1是簡要表示本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第一實施方式的裝置整體的電路框圖。
圖2是其高頻電源的電路圖。
圖3是說明其加熱輥與加壓輥的位置關(guān)系以及被加熱體的加熱的橫剖面圖。
圖4是簡要表示其感應線圈裝置的線圈骨架的立體圖。
圖5是其加熱輥的橫剖面圖。
圖6是本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第二實施方式的橫剖面圖。
圖7是本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第三實施方式的橫剖面圖。
圖8是本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第四實施方式的橫剖面圖。
圖9是本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第五實施方式的橫剖面圖。
圖10是表示其感應線圈選擇裝置的頻率特性的曲線圖。
圖11是其感應線圈裝置的正視圖。
圖12是本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第六實施方式的正視圖。
圖13是本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第七實施方式的電路框圖。
圖14是本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第八實施方式的電路框圖。
圖15是用于進行與其低頻交流電源電壓相對應的控制的電路圖。
圖16是表示其變形例的電路圖。
圖17是表示本發(fā)明的圖像形成裝置的一個實施方式的概念性的剖面圖。
圖18是其定影裝置的剖面圖。
標號說明11 圓形部12 非圓形部CB 線圈骨架 HR 加熱輥IC 感應線圈裝置 ICa感應線圈N 咬送部PR 加壓輥s 間隙 SP 被加熱體t 連接端子具體實施方式
以下，參照附圖對用于實施本發(fā)明的方案進行說明。
圖1～圖5表示本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第一實施方式，圖1是簡要表示裝置整體的電路框圖，圖2是高頻電源的電路圖，圖3是說明感應線圈裝置、加熱輥和加壓輥的位置關(guān)系以及被加熱體的加熱的橫剖面圖，圖4是簡要表示感應線圈裝置中的線圈骨架的立體圖，圖5是加熱輥的橫剖面圖。
本實施方式的感應加熱輥裝置，被構(gòu)成為具備如圖1所示與由例如100V商用交流電源構(gòu)成的低頻交流電源AS相連接的高頻電源HFS、由高頻電源HFS激勵的感應線圈裝置IC、由感應線圈裝置IC加熱的加熱輥HR、以及與加熱輥HR協(xié)作而對被加熱體SP進行加熱的加壓輥PR。
首先，對高頻電源HFS進行說明。在將由高頻電源HFS產(chǎn)生的高頻電力經(jīng)由后述的感應線圈裝置IC提供給加熱輥HR、將加熱輥HR按所需加熱之際的輸出頻率(或其范圍)基本上沒有限定。但是，在本發(fā)明的變壓器方式的情況下，一般被構(gòu)成為輸出頻率在20kHz或其以上的高頻。另外，優(yōu)選為1MHz或其以上。通過設(shè)成1MHz或其以上的高頻，能夠增大感應線圈裝置IC的Q，從而進一步提高電力傳輸效率。若電力傳輸效率提高，則加熱的綜合效率變高，能夠?qū)崿F(xiàn)電力節(jié)省。實際上最好是設(shè)為15MHz或其以下、優(yōu)選設(shè)為4MHz或其以下的頻率，由此，易于盡可能地避免放射噪音的問題。從在高頻電源HFS內(nèi)使用的有源元件(例如，可以如后述的那樣使用MOSFET)的經(jīng)濟性及抑制高頻噪音的容易性等的觀點出發(fā)，優(yōu)選為1～4MHz。
另外，高頻電源HFS的輸出頻率，既可以是恒定的，也可以可變的。例如，如圖9所示的本發(fā)明的第5實施方式的那樣，在感應線圈裝置IC具備多個感應線圈ICA、ICB以及選擇感應線圈ICA、ICB的感應線圈選擇裝置ICS的情況下，且感應線圈選擇裝置ICS由濾波器裝置或諧振電路構(gòu)成的情況下，就有必要將高頻電源HFS的輸出頻率設(shè)為可變。為將高頻電源HFS的輸出頻率設(shè)為可變，例如可采用將圖2中的高頻發(fā)生電路HFI中的振蕩器OSC的振蕩頻率設(shè)為可變等已知的頻率可變方法。另外，如果需要，例如還可以采用使啟動時的投入電力比平常運轉(zhuǎn)時的大，從而進行急劇加熱的構(gòu)成。
為了由高頻發(fā)生電路HFI生成高頻，實際上是將直流或低頻交流直接或間接地利用半導體開關(guān)元件等有源元件變換成高頻。另外，為了對低頻交流進行頻率變換而使其生成高頻，應用了高頻發(fā)生電路HFI，但在這種情況下，最好將整流直流電源RDC間插在高頻發(fā)生電路HFI的前段，將低頻交流暫時變換為直流。作為這種情況下的直流，既可以是利用平滑化電路形成的平滑化直流，也可以是非平滑直流。在用于變換成高頻電壓的直流電壓相對于期望值過于不足的情況下，可以使升壓斬波器或降壓斬波器等直流開關(guān)調(diào)節(jié)器介于整流直流電源和高頻發(fā)生電路HFI之間。
作為用于由低頻交流得到高頻電力的高頻發(fā)生電路HFI的電路結(jié)構(gòu)，可以采用放大器或圖2所示的換流器(變換器)等電路要素。作為換流器優(yōu)選為半橋式換流器。作為放大器，可以使用例如電力變換效率較高的E級放大器等。進而，作為有源元件優(yōu)選為高頻特性優(yōu)異的MOSFEF?？梢詷?gòu)成為將多個單位高頻電源電路并聯(lián)連接，從而在將各單位高頻電路的高頻輸出合成之后再施加給感應線圈裝置IC。由此，不僅可以提供所需要的電力，而且各單位高頻電源電路的輸出很小即可，因此，利用有源元件MOSFET能夠廉價地、高效地產(chǎn)生高頻。
在圖2中，高頻濾波器HFF、半橋式換流器主電路HBI以及驅(qū)動電路DC構(gòu)成高頻發(fā)生電路HFI。為了阻止高頻向低頻交流電源AS側(cè)流出，使高頻濾波器HFF介于直流電源RDC及后述的半橋式換流器主電路HBI之間。另外，在上述中，一對電感L1、L2以及一對電容器CI、C2形成高頻濾波器HFF。另外，由串聯(lián)連接在直流電源RDC輸出端間交替地進行開關(guān)而使直流斷續(xù)的一對MOSFET Q1、Q2，和與一對MOSFET Q1、Q2并聯(lián)連接而在換流器動作中進行高頻旁路作用的電容器C3、C4，構(gòu)成半橋式換流器主電路HBI。振蕩器OSC以及將其輸出變換成逆相位關(guān)系的門驅(qū)動信號而提供給一對MOSFET Q1、Q2的驅(qū)動變壓器DT，構(gòu)成了驅(qū)動電路DC。
為了將由高頻發(fā)生電路HFI生成的高頻提供給感應線圈裝置IC，使用了負載電路LC。在圖2中，隔直電容器C5、電感L3以及后述的匹配電路MC的串聯(lián)電路構(gòu)成負載電路LC。在這種情況下，包括以電感L3及電容器C7為主體的諧振電路，因為該諧振電路與高頻電壓串聯(lián)諧振，所以通過開關(guān)而形成的矩形波狀的高頻電壓被進行波形整形而成為正弦波。
另外，在后述的感應線圈裝置IC例如如圖9所示具備多個感應線圈ICA、ICB的情況下，可以相對于多個感應線圈ICA、ICB以作為共用電源發(fā)揮作用的方式配設(shè)高頻電源HFS。但是，根據(jù)需要，既可以相對于多個感應線圈將多個高頻電源HFS以分別成為1對1的關(guān)系的方式個別地配置，另外也可以相對于多個感應線圈將多個高頻電源HFS以相對于各感應線圈分組化的方式配設(shè)。
進而，允許在高頻電源HFS上配設(shè)匹配電路MC。通過利用該匹配電路MC，能夠抑制高頻電源HFS和感應線圈裝置IC之間的高頻電力的反射，使高頻電力高效率地傳導至感應線圈裝置IC。此外，在圖2中，一對電容器C6、C7形成了匹配電路MC。電容器C7同時有助于負載電路LC及匹配電路MC各自的構(gòu)成。
再者，根據(jù)需求允許在高頻電源HFS中包括圖未示的輸出電路。該輸出電路在不同的頻率間進行阻抗變換，由此以呈現(xiàn)出基本相等的阻抗及相位差的方式發(fā)揮作用，從而成為相對于高頻電源HFS的負載，從而能夠在各個不同的輸出頻率下以高效率狀態(tài)使高頻電源HFS動作。其結(jié)果是，能夠高效率地使高頻電力輸出。
在圖2中，標號l1、l2是供電引線，構(gòu)成用于將高頻電力供給感應線圈裝置IC的傳送通路。
接著，對感應線圈裝置IC進行說明。該感應線圈裝置如圖3及圖4所示，在加熱輥HR的內(nèi)部以在與加熱輥HR的內(nèi)表面之間留有微小間隙的方式、呈同軸關(guān)系且靜止狀態(tài)地配設(shè)，與后述的加熱輥HR的發(fā)熱層ws進行變壓器耦合，優(yōu)選為進行空心變壓器耦合。這樣，感應線圈裝置IC，就將從高頻電源HFS供給的高頻電力，經(jīng)由在上述感應線圈裝置IC和后述的加熱輥HR之間形成的變壓器耦合而傳遞給上述加熱輥HR。并且，被構(gòu)成為包括感應線圈ICa及線圈骨架CB，感應線圈ICa經(jīng)由供電引線l1、l2而與高頻電源HFS連接。
若對上述變壓器耦合進一步詳細說明則如下所述。即，在感應線圈ICa通過高頻而被勵磁時，使在其上產(chǎn)生的磁通與加熱輥HR的發(fā)熱層ws交鏈(鎖交)，從而沿加熱輥HR的周向方向感應出次級電流，在次級電流在發(fā)熱層ws內(nèi)沿加熱輥HR的周向方向流動的過程中，因自身所具有的電阻而產(chǎn)生焦耳熱，換句話說進行電阻發(fā)熱。因此，感應線圈裝置IC具有作為用于將加熱輥HR按需求加熱的高頻電力傳輸裝置的功能。另外，感應線圈裝置IC，在上述的過程中，雖然是從高頻電源HFS直接或經(jīng)由匹配電路MC及圖9所示的感應線圈選擇裝置ICS等而被加載或勵磁，但相對于旋轉(zhuǎn)的加熱輥是靜止的。
首先，對感應線圈裝置IC的線圈骨架CB進一步詳細說明。在本發(fā)明中，線圈骨架CB是特征性的構(gòu)成部分，其外周包括圓形部11及比圓形部11的圓形輪廓向內(nèi)側(cè)退縮的非圓形部12，通過插入在感應線圈ICa的內(nèi)部而支撐感應線圈ICa。此時，圓形部11以感應線圈ICa為主對其進行支撐。
與此相對，非圓形部12因為在與加熱輥HR的內(nèi)表面直接如圖3所示形成空間s，所以將該空間s用于進行感應線圈ICa和供電引線l1、l2的連接。但是，在本發(fā)明中，只要存在非圓形部12即可，因此也可以不進行上述那樣的方式的利用。另外，由非圓形部12形成的面，既可以被切割為在與線圈骨架CB的軸正交的截面中呈直線狀，也可以被切割為呈非直線狀。另外，優(yōu)選為將圓形部11及非圓形部12沿著線圈骨架CB的軸方向直線地連續(xù)地形成。但是，如果在軸方向上圓形部11可確保呈直線狀地連續(xù)的部分，則圓形部12的周向方向的位置可以沿軸方向偏移，另外周向方向的寬度也可以沿軸方向變化。
另外，在線圈骨架CB上可以沿周向方向形成一個或多個圓形部11。在將圓形部11在線圈骨架CB的周向方向的外表面上形成多個，例如將圓形部11在線圈骨架CB的軸對稱位置上形成一對的情況下，由這些圓形部11在多個、例如2個部位形成在感應線圈ICa和加熱輥HR之間磁耦合較高的部分。因此，在上述多個部位之中，可以將一個部位作為咬送部，將其余的部位用于其他的適當?shù)挠猛?。如果說明其利用的一個例子，例如是溫度檢測。即，只要靠近與用作咬送部的磁耦合較高的部分以外的磁耦合較高的部分相對向的加熱輥HR的外表面而配設(shè)溫度傳感器(圖未示)，就能夠進行正確的溫度檢測。并且，如果將溫度傳感器的檢測輸出用于溫度控制，則能夠進行正確且應答速度較快的溫度控制。
另一方面，如果在線圈骨架CB上在多個部位形成非圓形部12，則因為在這些非圓形部12和加熱輥HR的內(nèi)表面之間形成多個空間s，所以通過利用這些空間s，能夠很容易實現(xiàn)絕緣地進行感應線圈ICa的相對于供電線的連接。例如，如果在2個部位形成非圓形部12，則只要將多個感應線圈ICa的各自的一端在一方的非圓形部12處連接在一方的供電引線l1上，將各自的另一端在另一方的非圓形部12處連接在另一方的供電引線l2上，就能夠?qū)⒍鄠€感應線圈在一對供電引線l1、l2之間確保充分的絕緣距離、并且將其并聯(lián)連接。另外，如果在3個部位形成非圓形部12，則在應用圖9所示的感應線圈選擇裝置ICS的情況下，可以利用3條供電引線l1、l2、l3將2組感應線圈ICA、ICB在確保充分的絕緣距離的同時可切換地連接。如果是這樣，就能夠與被加熱體SP的尺寸相對應地根據(jù)需要切換加熱區(qū)域而進行使用。
再者，線圈骨架CB的內(nèi)部既可以設(shè)為中空，也可以設(shè)為實芯。作為線圈骨架CB的構(gòu)成材料，優(yōu)選由電介質(zhì)損失小且耐熱性的絕緣物質(zhì)、例如陶瓷、玻璃或耐熱性塑料等形成。
再者，對于線圈骨架CB根據(jù)需要可以添加以下的構(gòu)成的一部分或全部。由此，能夠獲得更實際且更有效的線圈骨架CB。
1.<分割成形>可以通過不僅將線圈骨架CB一體成形，而且根據(jù)需求進行分割成形然后進行組裝，從而構(gòu)成線圈骨架CB。由此，例如具有復雜的表面形狀的線圈骨架CB的成形變得容易。若對分割成形的構(gòu)成例進行說明，則例如可以將線圈骨架CB沿軸向縱向分割，分割成形為由多個、例如2個構(gòu)成的線圈骨架構(gòu)成體，通過將這些線圈骨架構(gòu)成體捆綁式地組合而構(gòu)成線圈骨架CB。另外，也可以構(gòu)成為沿著與軸向交叉的方向以橫向切割的方式分割成形為多個，通過沿管軸方向疊積而組裝線圈骨架CB。根據(jù)后者的結(jié)構(gòu)，可以通過適當?shù)卦鰷p形成線圈骨架CB的線圈骨架構(gòu)成體的數(shù)量，得到具有所期望的軸長的線圈骨架CB。另外，在將多個線圈骨架構(gòu)成體組裝而形成線圈骨架CB時，可以適當采用嵌合或粘接等已知的固定方法。
2.<分割卷繞用突緣>可以為了將線圈骨架CB沿其軸向分割成多個區(qū)域而指定感應線圈ICa的配設(shè)位置，在線圈骨架CB的外周面上沿線圈骨架的軸方向分散地形成1個或多個分割卷繞用突緣。通過按需求將多個被分割卷繞在沿軸向相分離的一對分割卷繞突緣間的單位感應線圈連接，可以構(gòu)成單一的感應線圈ICa。另外，該分割卷繞用突緣，最好是以基本上不會由感應線圈ICa的外表面向放射方向突出、或者完全不會突出的方式形成。另外，只要僅在線圈骨架CB的圓形部11上形成分割卷繞用突緣即可。
3.<供電引線收容槽>可以在線圈骨架CB的非圓形部12的外面或者線圈骨架CB的內(nèi)部，沿線圈骨架CB的軸方向延伸形成收容用于與感應線圈ICa連接的供電引線l1、l2的供電引線收容槽。上述供電引線收容槽，最好是以在與感應線圈ICa的內(nèi)面?zhèn)戎g形成所需的絕緣距離并且能夠延伸的程度，并且盡可能接近感應線圈ICa的內(nèi)面?zhèn)鹊姆绞叫纬?。如果這樣，能夠如后述的那樣降低在供電引線l1、l2上產(chǎn)生的渦流損耗。
對如圖3及圖4所示的線圈骨架CB的構(gòu)造進行說明。線圈骨架CB，例如為氟樹脂制，在橫截面形狀中呈2個圓形部11及2個非圓形部12被交替地配設(shè)的橢圓狀。2個非圓形部12與圓形部11的圓形輪廓相比向內(nèi)側(cè)后退，在橫截面內(nèi)被切割成直線狀，且平行地相面對。雖然省略了圖示，但在線圈骨架CB的內(nèi)部，彼此間確保所需的絕緣距離、并且沿著線圈骨架CB的軸方向地，形成有用于收容與感應線圈ICa相連接的一對供電引線l1、l2的供電引線收容槽。另外，以從供電引線收容槽延伸出并且在非圓形部12上開口的方式，形成有用于貫通從一對供電引線l1、l2分支出的多個接續(xù)端子t的貫通孔。另外，多個接續(xù)端子t，如圖3所示，相對于圖未示的感應線圈ICa中的多個單位感應線圈分別連接在各端部上。圖中，圓弧狀的箭頭表示的是感應線圈ICa被支撐在線圈骨架CB的外周上的狀態(tài)。
接著，對感應線圈ICa進一步進行詳細說明。感應線圈ICa，其各自的線圈匝沿加熱輥HR的周面被卷繞成圓形。感應線圈ICa的1個或多個被使用，作為線圈骨架CB的外周的主要部分被支撐在圓形部11上，被沿著加熱輥HR的軸方向分散配置。另外，如圖3及圖4所示，感應線圈ICa的兩端，通過在形成于線圈骨架CB的非圓形部12和加熱輥HR的內(nèi)表面之間的間隙s內(nèi)與接續(xù)端子t連接，從而被連接在圖5所示的高頻電源HFS的供電引線l1、l2間。可以認為通過該連接而形成的連接部不會比感應線圈ICa向加熱輥HR的內(nèi)面?zhèn)韧怀?。另外，接續(xù)端子t，從在線圈骨架CB的內(nèi)部走線的供電引線l1、l2分支延伸出，從非圓形部12向間隙s內(nèi)突出。因此，雖然圖未示，但供電引線l1、l2和多個接續(xù)端子t成為像梳子那樣的形狀。另外，圖3中的標號SP是附著有調(diào)色劑24的紙等被加熱體，被夾持在相互壓力接觸而向相反方向旋轉(zhuǎn)的加熱輥HR和加壓輥PR之間，從而在向箭頭方向前進的期間被咬送部N加熱。
另外，在使用了1個感應線圈ICa的情況下，在加熱輥HR上形成1個加熱區(qū)域。與此相對，在使用了多個感應線圈ICa的情況下，可以沿著加熱輥HR的軸方向區(qū)分出多個加熱區(qū)域。即，通過選擇性地對多個感應線圈ICa進行加載，能夠?qū)λ谕募訜釁^(qū)域進行加熱。
雖然可以如上述的那樣由多個單位感應線圈構(gòu)成單一的感應線圈ICa，但這種情況下，多個單位感應線圈，通過將其并聯(lián)連接或串聯(lián)連接地經(jīng)由供電引線l1、l2連接在高頻電源HFS上，從而構(gòu)成1個感應線圈ICa。另外，單位感應線圈，通過按規(guī)定設(shè)定其匝數(shù)，從而在施加了規(guī)定的高頻電壓時將規(guī)定的高頻電力作為一個單位投入。
在使用多個感應線圈ICa的情況下，可以將它們分別地或者以分組的形式連接在高頻電源HFS上。即使是上述的任意的方式，也最好是將用于從高頻電源HFS對感應線圈ICa供給高頻電力的供電引線l1、l2，配置在與感應線圈ICa的內(nèi)面或外面相接近的位置上。在使供電引線l1、l2在感應線圈的內(nèi)部走線的情況下，若供電引線l1、l2靠近感應線圈ICa的中心軸，則與供電引線l1、l2交鏈的磁通就會增多，因此就會在其內(nèi)部產(chǎn)生渦流損失，導致電力傳輸效率下降，所以就不夠理想。與此相對，通過如上述那樣地構(gòu)成，因為與供電引線l1、l2交鏈的磁通減少，所以可相對地抑制電力傳輸效率的降低。
另外，在配設(shè)多個感應線圈ICa的情況下，可以在由并聯(lián)連接著的多個單位感應線圈構(gòu)成各個感應線圈ICa的同時，使與加熱輥HR的加熱區(qū)域相對的單位感應線圈的數(shù)量變化，或使單位感應線圈的匝數(shù)根據(jù)加熱區(qū)域而不同。如果這樣構(gòu)成，則易于使與加熱輥HR的各加熱區(qū)域相對向的感應線圈ICa的電感按每個加熱區(qū)域以所期望的方式變化，從而易于按照期望控制向各個加熱區(qū)域投入的高頻電力。
通過如上述的那樣與配設(shè)有單位感應線圈的加熱輥的加熱區(qū)域相對應地，使單位感應線圈的線圈匝數(shù)不同，能夠?qū)⒓訜釁^(qū)域的升溫特性向所需的方向修正。例如，在以兩端部被可旋轉(zhuǎn)地支撐的結(jié)構(gòu)加熱輥中，配設(shè)在其兩端部的加熱區(qū)域上的感應線圈ICa，由于加熱輥HR的兩端部被軸承將熱奪走的關(guān)系，該加熱區(qū)域的溫度下降就會比其他的加熱區(qū)域的溫度下降更嚴重。因此，就有必要將對兩端部的加熱區(qū)域的加熱量增多。為了解決這樣的問題，如圖11所示，通過使配設(shè)在兩端部的加熱區(qū)域上的感應線圈ICa的單位感應線圈的線圈匝數(shù)，比其他的加熱區(qū)域的單位感應線圈的線圈匝數(shù)多，能夠恰當?shù)貪M足上述的要求。由此，能夠使投入到加熱輥HR的兩端部的加熱區(qū)域中的高頻電力增加，從而提高加熱效率。
另外，當在加熱被加熱體SP時總是使用加熱輥HR的中央部的情況下，隨著被加熱體SP的加熱，中央部的加熱區(qū)域的溫度下降嚴重。因此，有必要增多對中央部的加熱區(qū)域的高頻電力的投入量以提高加熱效率。為了解決這樣的問題，如圖12所示，通過將配置在中央部的單位感應線圈的線圈匝數(shù)設(shè)定為比其他的加熱區(qū)域的單位感應線圈的線圈匝數(shù)多，就能夠恰當?shù)亟鉀Q。由此，能夠使投入到加熱輥HR的中間部的加熱區(qū)域上的高頻電力增加，從而提高加熱效率。
使配設(shè)在特定的加熱區(qū)域上的單位感應線圈的線圈匝數(shù)比其它的加熱區(qū)域上的多的程度，只要根據(jù)各加熱區(qū)域的必要性來決定即可。但是，一般可以在5～25％左右的范圍內(nèi)作決定。另外，優(yōu)選可以在10～20％左右的范圍內(nèi)選定。再者，單位感應線圈的線圈直徑，沒有必要變更。但是，例如在通過設(shè)為單層整列卷繞等而將線圈匝間的間隔設(shè)為一定的情況下，線圈長度與線圈匝數(shù)成比例地變化。
另外，以上的使單位感應線圈的匝數(shù)或單位感應線圈的數(shù)量根據(jù)加熱區(qū)域而變化的結(jié)構(gòu)，在例如圖9所示的那樣，按照使以諧振電路為主體的感應線圈選擇裝置ICS介于輸出頻率可變型的高頻電源HFS和感應線圈ICa之間，可通過使輸出頻率變化而將所期望的加熱區(qū)域加熱的方式構(gòu)成的情況下，特別有效。之所以這樣說，是因為通過使單位感應線圈的匝數(shù)或單位感應線圈的數(shù)量與加熱區(qū)域相對應而變化，能夠給與加熱區(qū)域相對向的各個感應線圈的電感賦予差，在所限定的頻率范圍中很容易地進行與加熱區(qū)域相對應的加熱分配的緣故。
另一方面，被供給感應線圈ICa的高頻電力，在高頻電源相同的情況下，與相對于感應線圈ICa的高頻電壓的施加時間大體成比例。因此，例如，如果根據(jù)需要通過PWM控制等來控制相對于與多個加熱區(qū)域相對向的多個感應線圈的高頻電壓的施加時間，則能夠個別地(單獨地)控制高頻電力的值。
接著，對加熱輥HR進行說明。加熱輥HR與上述感應線圈ICa磁耦合，通過感應電流而發(fā)熱。在本發(fā)明中，由感應線圈ICa實現(xiàn)的發(fā)熱，如既已說明的那樣，是變壓器耦合方式的感應加熱。即，感應線圈ICa是變壓器的初級線圈，加熱輥HR是次級線圈。并且，初級線圈以及次級線圈被基本同心地配置。因此，能夠在容許的范圍內(nèi)使其偏心，通過偏心還能夠集中地較強地加熱初級線圈靠近了次級線圈的部位的次級線圈。
總而言之，為了形成上述那樣的磁耦合關(guān)系，在加熱輥HR上如圖5所示的那樣具備作為次級線圈發(fā)揮作用的發(fā)熱層ws。通過將具有適當?shù)碾娮柚档膶w呈回繞狀、例如圓筒狀地配設(shè)在加熱輥HR的周面上，從而形成上述發(fā)熱層ws。因此，發(fā)熱層ws在加熱輥HR的周向方向上形成閉合回路的次級線圈，該次級線圈與感應線圈ICa進行變壓器耦合。在變壓器耦合為空心變壓器耦合的情況下，閉合回路的次級側(cè)電阻值最好是具有與次級線圈的次級電抗大體相等的值。另外，所謂次級側(cè)電阻值和次級電抗“大體相等”，是指在將次級側(cè)電阻值設(shè)為Ra、將次級電抗設(shè)為Xa、并且設(shè)α＝Ra/Xa時，滿足式子1的范圍。另外，對于規(guī)定公式條件的原因，被公開在本發(fā)明人所發(fā)明的特開2002-222688號公報中。另外，次級側(cè)電阻值可以根據(jù)測量而測得。次級電抗，可以通過計算而求得。進而，α優(yōu)選為0.25～4倍的范圍，更優(yōu)選為0.5～2倍的范圍。
<式1>0.1＜α＜10另外，在加熱輥HR上可以配設(shè)單一一個或多個次級線圈、即發(fā)熱層ws，在配設(shè)多個發(fā)熱層ws的情況下，最好是將它們沿加熱輥HR的軸方向分散配設(shè)。為了支撐次級線圈，可以使用由絕緣性物質(zhì)或具有適度的導電性的金屬構(gòu)成的輥基體1。這樣，可以在輥基體1的外表面、內(nèi)表面或輥基體1的內(nèi)部配設(shè)次級線圈、即發(fā)熱層ws。
進而，可以構(gòu)成為可根據(jù)被加熱體SP的尺寸，沿加熱輥HR的軸方向設(shè)定多個加熱區(qū)域。即，例如在出于對所形成的記錄介質(zhì)SP的調(diào)色劑圖像進行熱定影等的目的而使用加熱輥HR的情況下，構(gòu)成為可根據(jù)被加熱體SP的寬度尺寸選擇恰當?shù)募訜釁^(qū)域。這些加熱區(qū)域，即便在外觀上不能識別也可以，但可通過與感應線圈的協(xié)動而區(qū)劃加熱區(qū)域。以熱定影調(diào)色劑圖像的情況為例進行說明。例如，在加熱形成有調(diào)色劑圖像的由A4尺寸的記錄介質(zhì)構(gòu)成的被加熱體SP而對其進行熱定影時，將被加熱體SP縱向放置進行定影和將其橫向放置進行定影，二者所需的加熱區(qū)域的長度不同。另外，例如，在對A4尺寸的被加熱體進行定影時和在對B4尺寸的被加熱體進行定影時，二者所需的加熱區(qū)域?qū)挾纫膊煌?。一方面，因為如果甚至使熱定影所必需的加熱區(qū)域以外的區(qū)域也同樣地發(fā)熱則會造成電力浪費，而且如上所述，加熱輥HR的軸方向的溫度分布也會不均勻，所以必須加以避免。另一方面，在必要的加熱區(qū)域內(nèi)，也有必要盡可能均勻地發(fā)熱。另外，即使是2個不同的加熱區(qū)域，也可以有無論對于任何一個區(qū)域都發(fā)揮作用的共同加熱部位，和僅對各自的加熱區(qū)域起作用的單獨加熱部位。進而，共同加熱部位和單獨加熱部位的配置的方式有，將共同加熱部位偏向左右的任意一方配置、將單獨加熱部位偏向任意的另一方配置的方式，和將共同加熱部位配置在中央、在其左右配置單獨加熱部位的方式，在本發(fā)明中，可以采用以上的任意一種或全部方式。
再者，如圖5所示，可以由導體層、導電線或?qū)щ姲宓葘w形成加熱輥HR的次級線圈、即發(fā)熱層ws。導體層，為了得到所期望的次級側(cè)電阻值，可以采用以下的材料及制造方法。在由厚膜形成法(導電體膏的涂敷+燒結(jié))形成的情況下，優(yōu)選采用選自由Ag、Ag+Pd、Au、Pt、RuO2及C組成的組之中的材料。作為涂敷方法，可以使用絲網(wǎng)印刷法、輥涂法和噴涂法等。
與此相對，在利用電鍍、蒸鍍或濺射法形成的情況下，優(yōu)選使用選自Au、Ag、Ni和Cu+(Au、Ag)的組中的材料。導電線和導電板可以使用Cu、Al等。而且，在Cu、Al的情況下，為了防止氧化，最好在表面上形成防銹保護膜。
另外，在用Fe或SUS(不銹鋼)構(gòu)成輥基體1的情況下，輥基體的表面層通過高頻的表皮效應而作為次級線圈、即發(fā)熱層ws發(fā)揮作用。因此，也可以不設(shè)置上述那樣的特殊的次級線圈。但是，即使在這種情況下，根據(jù)需要也可以在輥基體以外另外設(shè)置次級線圈。而且，即使在由Fe或SUS構(gòu)成的輥基體中，也可以在表面上形成鋅膜等防銹保護膜。另外，發(fā)熱層ws，無論是通過什么樣的方法來制造它，都優(yōu)選其壁厚在表皮深度或其以下。如果以數(shù)值對其進行表達，則為0.1～100μm的范圍。
其次，為了獲得更加實際的加熱輥，允許根據(jù)需要選擇性地附加以下的結(jié)構(gòu)。
1.<關(guān)于輥基體>為了支撐發(fā)熱層ws，可以使用由介電常數(shù)高的絕緣性物質(zhì)構(gòu)成的輥基體1。這種情況下，發(fā)熱層ws可以配設(shè)在輥基體1的外表面、內(nèi)表面或內(nèi)部。絕緣性的輥基體1，可利用陶瓷或玻璃來形成。并且，考慮輥基體1的耐熱性、較強的抗沖擊性和機械強度等，例如可以使用以下的材料。作為陶瓷材料，例如有氧化鋁、莫來石、氮化鋁、氮化硅等。作為玻璃，例如有結(jié)晶玻璃、石英玻璃及派熱克斯玻璃(注冊商標)等。
2.<關(guān)于熱擴散層>作為提高加熱輥的軸方向上的溫度均勻度的方案，可以根據(jù)需要在發(fā)熱層ws的上側(cè)配設(shè)熱擴散層。對于熱擴散層，優(yōu)選使用沿加熱輥軸向的熱傳導良好的物質(zhì)。作為熱傳導率高的物質(zhì)，多見于Cu、Al、Au、Ag及Pt等電導率高的金屬。但是，作為熱擴散層，只要相對于發(fā)熱層的材料具有同等或其以上的熱傳導率即可。因此，熱擴散層也可以是與發(fā)熱層ws相同的材料。
另外，在熱擴散層由導電性物質(zhì)構(gòu)成的情況下，與發(fā)熱層ws電接觸也可以，但是，通過介在絕緣膜地配設(shè)，還可起到隔斷放射噪音的輻射的作用。再有，由于高頻磁場不會作用到熱擴散層，所以在熱擴散層上不會感應產(chǎn)生足以有助于發(fā)熱的次級電流。
3.<關(guān)于保護層>如圖5所示，通過配設(shè)保護層3，可以提高對加熱輥的機械保護及電絕緣，或者彈性接觸性或調(diào)色劑分離性。作為出于前者目的的保護層3的構(gòu)成材料，可以使用玻璃，作為出于后者目的的保護層3的材料，可以使用合成樹脂。作為玻璃，可以從由硼硅酸鋅系玻璃、硼硅酸鉛系玻璃、硼硅酸系玻璃及鋁硅酸鹽系玻璃組成的組中選擇使用。另外，作為后者，可以從由有機硅樹脂、氟樹脂、聚酰亞胺樹脂+氟樹脂及聚酰胺+氟樹脂組成的組中選擇使用。并且，在使用聚酰亞胺樹脂+氟樹脂及聚酰胺+氟樹脂時，將氟樹脂配置在外側(cè)。另外，也可以將上述前者及后者的構(gòu)成疊加采用。
4.<關(guān)于加熱輥HR的形狀>根據(jù)需要可以沿加熱輥HR的軸方向形成凸面(crown)。作為凸面，可以是鼓形及桶形中的任一形狀。
5.<關(guān)于加熱輥的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)>用于使加熱輥旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)，可以適當?shù)剡x擇采用已知的結(jié)構(gòu)。
最后，如果對圖4所示的加熱輥HR的說明作以補充，則如以下所述。即，在具備輥基體1、發(fā)熱層ws及保護層3的同時，由圖未示的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。輥基體1，由氧化鋁陶瓷制的圓筒體構(gòu)成，例如長300mm、厚3mm。發(fā)熱層ws，由圓筒狀的單匝線圈構(gòu)成，該圓筒狀的單匝線圈呈由Cu的蒸鍍膜構(gòu)成的薄膜狀，其在輥基體1的外表面上，被遍及沿軸方向設(shè)定整個加熱區(qū)域地配設(shè)。并且，發(fā)熱層ws的厚度，被設(shè)定為在表皮深度或其以下，例如在0.1～100μm的范圍內(nèi)，且加熱輥HR的周向方向的次級側(cè)電阻R的值成為與次級電抗大體相同的值。保護層3由氟樹脂構(gòu)成，以覆蓋發(fā)熱層ws的外表面上的方式形成。
接著，對加壓輥PR進行說明。加壓輥PR，以在與感應線圈裝置IC的線圈骨架CB的圓形部11相對向的位置與加熱輥HR相壓接，在它們之間形成咬送部N的方式配設(shè)。而且，在上述的壓接中，有加熱輥HR與加壓輥PR直接壓接的方式，和間接地壓接的方式，但本發(fā)明可以是其中的任一方式。在間接式的壓接的情況下，例如，可以使后述的例如輸送片等介于加壓輥PR和加熱輥HR之間。
加壓輥PR的相對于加熱輥HR的壓接位置，只要是與線圈骨架CB的圓形部相對向的位置，既可以如圖3及圖7所示在圓形部11的中間部、例如大體中央，也可以如圖6及圖8所示在與非圓形部12相鄰接的圓形部11的一端部。在后者的配置中，可以以線圈骨架CB的圓形部11的中央部相對于加熱輥HR的旋轉(zhuǎn)位于跟前側(cè)90°以內(nèi)的方式構(gòu)成。由此，加熱輥HR在咬送部N的跟前被高度加熱而溫度上升，從而就會進行向被加熱體SP的熱傳導，并將其加熱，因此能夠高效率地將被加熱體SP加熱。
另外，作為加壓輥PR，可以采用具有已知的結(jié)構(gòu)的加壓輥。在圖3所示的構(gòu)成例子中，加壓輥PR是在回轉(zhuǎn)軸的周圍被覆有橡膠質(zhì)的彈性物質(zhì)的已知的結(jié)構(gòu)。并且，被配設(shè)為在與感應線圈裝置IC中的線圈骨架CB的圓形部11的大體中央部相對向的位置，壓接在加熱輥HR上。
接著，對本發(fā)明的感應加熱輥裝置的作用進行說明。即，因為感應線圈裝置IC的感應線圈ICa和加熱輥HR的發(fā)熱層ws進行變壓器耦合，更優(yōu)選進行空心變壓器耦合，所以，高頻電力從高頻電源HFS經(jīng)由供電引線l1、l2及感應線圈裝置IC而被傳遞到加熱輥HR的發(fā)熱層ws，在發(fā)熱層ws上感應出變壓器的次級電流。其結(jié)果是加熱輥HR發(fā)熱。
因為感應線圈ICa由線圈骨架CB的圓形部11支撐，所以在以上的動作中，在與圓形部11相對向的部位感應線圈ICa和加熱輥HR的磁耦合增強。因此，加熱輥HR上的發(fā)熱，在與圓形部11相對向的部位變得特別強。并且，因為加壓輥PR在與圓形部11相對向的位置壓接在加熱輥HR上，所以，在形成于加熱輥HR和壓接在其上的加壓輥PR之間的咬送部N或/及咬送部N的跟前側(cè)，加熱輥HR的溫度較高，其結(jié)果是可高效率地進行被加熱體SP的加熱。
另外，通過形成非圓形部12，線圈骨架CB的質(zhì)量變小。與此相伴地，線圈骨架CB的熱容量變小，加熱輥HR的加熱效率增高。
進而，在將圓形部11及非圓形部12分別設(shè)為多個、例如2個，并且圍繞線圈骨架CB的軸周圍交替地配設(shè)的情況下，通過使一個圓形部11與咬送部N相對向，與另一個圓形部11相對向地配設(shè)溫度檢測傳感器，則除了上述的作用以外，還能夠起到提高溫度檢測的靈敏度的作用。
再者，如果以利用形成在線圈骨架CB的非圓形部12和加熱輥HR的內(nèi)表面之間的間隙s將感應線圈ICa的端部和接續(xù)端子t連接的方式構(gòu)成的話，則其連接作業(yè)就比較容易。另外，因為較容易地以由上述連接而形成的連接部不會比感應線圈ICa向外側(cè)突出的方式構(gòu)成，所以能夠使感應線圈ICa和加熱輥HR靠近從而將磁耦合增強到所期望的程度。
下面的部分，雖然在上述的說明中沒有成為必要構(gòu)成要件，但通過根據(jù)需求選擇性地添加以下的結(jié)構(gòu)，能夠獲得更加有效的感應加熱輥裝置。
1.<關(guān)于預熱控制>在啟動、即供電開始后的預熱期間，可以控制加熱輥以比平常運轉(zhuǎn)時低的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
2.<關(guān)于輸送片>在利用加熱輥HR對片狀的被加熱體SP進行加熱時，可以構(gòu)成為加熱輥HR與被加熱體SP直接接觸，但根據(jù)需要，也可以構(gòu)成為在兩者之間介設(shè)輸送片。這種情況下，允許輸送片采用無端狀或輥狀的形式。通過使用輸送片，能夠順利地進行被加熱體SP的加熱和輸送。
3.<關(guān)于電路安裝>如圖13及圖15所示，通過將高頻電源的功率系電路(例如整流直流電源、直流-高頻變換電路(E級放大器、換流器等)以及匹配電路等)、感應線圈選擇電路以及感應線圈設(shè)為初級側(cè)，將直流-高頻變換電路等有源元件的驅(qū)動電路及控制電路設(shè)為次級側(cè)，將初級側(cè)和次級側(cè)之間絕緣配置，從而能夠防止因噪音引起的誤動作、提高電路構(gòu)成的可靠性以及實現(xiàn)小型化。
以下，參照圖6至圖16對本發(fā)明的感應加熱輥裝置的其他實施方式進行說明。另外，在各圖中，對于與圖1至圖5相同的部分標以相同的標號而省略說明。
圖6是本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第二實施方式的橫剖面圖。本實施方式，加壓輥PR以在與感應線圈裝置IC的線圈骨架CB的圓形部11的端部相對向的位置壓接在加熱輥HR上的方式配設(shè)。并且，線圈骨架CB的大體中央部位于旋轉(zhuǎn)方向的約45°的跟前側(cè)。這樣，根據(jù)本實施方式，圖中由虛線所包圍的位置的發(fā)熱就變強。
圖7是本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第三實施方式的橫剖面圖。本實施方式，除了圖3所示的第一實施方式的構(gòu)成以外，還在與線圈骨架CB的2個圓形部11之中的、沒有壓接加壓輥PR的一方相對向的位置上配設(shè)溫度傳感器TS。對于溫度傳感器TS可以使用熱敏電阻或正特性熱敏電阻等熱敏元件，雖然在圖中被配置在加熱輥HR的外側(cè)，但也可以配置在線圈骨架CB的內(nèi)部。這樣，根據(jù)本實施方式，通過具備上述的構(gòu)成，能夠使磁耦合增強，并檢測到因此而較強地發(fā)熱的位置的溫度。
圖8是本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第四實施方式的橫剖面圖。本實施方式，除了圖6所示的第二實施方式的構(gòu)成以外，還在與線圈骨架CB的2個圓形部11之中的、沒有壓接加壓輥PR的一方相對向的位置上配設(shè)溫度傳感器TS。這樣，根據(jù)本實施方式，可發(fā)揮與圖7所示的第三實施方式同樣的作用。
圖9至圖11表示用于實施本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第五方式，圖9是表示感應線圈選擇裝置及感應線圈的關(guān)系的電路圖，圖10是表示感應線圈選擇裝置的頻率特性的曲線圖，圖11是感應線圈裝置的正視圖。在圖9中，本實施方式具備一對感應線圈ICA、ICB、加熱輥HR、感應線圈選擇裝置ICS以及高頻電源HFS。
感應線圈裝置IC，如圖11所示，是將一對感應線圈ICA、ICB沿線圈骨架CB的軸方向分散支撐而成的，相對于共用的高頻電源HFS經(jīng)由后述的感應線圈選擇裝置ICS并聯(lián)連接。另外，將感應線圈ICA配置在線圈骨架CB的中央?yún)^(qū)域。與此相對，將感應線圈ICB分別配置在線圈骨架CB的兩端區(qū)域。
另外，一對感應線圈ICA、ICB，分別由多個、例如3個的相互并聯(lián)連接的單位感應線圈UICa、UICb構(gòu)成。感應線圈ICA中的單位感應線圈UICa的匝數(shù)被構(gòu)成得相對較少。因此，感應線圈ICA的電感被設(shè)定得相對較小。與此相對，感應線圈ICB的單位感應線圈UICb的匝數(shù)被構(gòu)成得相對較多。因此感應線圈ICB的電感被設(shè)定得相對較大。
在加熱輥HR上，沿其軸方向區(qū)劃有3個加熱區(qū)域A、B1、B2。因此，中央的加熱區(qū)域A和感應線圈ICa出于相對向的關(guān)系。另外，兩端的2個加熱區(qū)域B1、B2和分成2個而配置的感應線圈ICB出于相對向的關(guān)系。
感應線圈選擇裝置ICS，以在電路上介于高頻電源HFS和一對感應線圈ICA、ICB之間的方式配設(shè)。并且，在高頻電源HFS的輸出端之間，并聯(lián)連接地具備作為諧振要素而包含一對感應線圈ICA、ICB的電感的第1及第2諧振電路RCA、RCB。第1諧振電路RCA包括與感應線圈ICA并聯(lián)連接的電容器C8和與該感應線圈ICA串聯(lián)連接的電容器C9而構(gòu)成。第2諧振電路RCB包括與感應線圈ICB并聯(lián)連接的電容器C10和與該感應線圈ICB串聯(lián)連接的電容器C11而構(gòu)成。
另外，將上述第1及第2諧振電路RCA、RCB的頻率特性設(shè)定為如圖10所示的那樣。即，在圖10中，橫軸表示頻率，縱軸表示阻抗。圖中的曲線，右側(cè)的呈山形的部分表示第1諧振電路RCA的諧振特性，另外左側(cè)的呈山形的部分表示第2諧振電路RCB的諧振特性。
高頻電源HFS，其高頻輸出的頻率被構(gòu)成為可變。
這樣，根據(jù)本實施方式，當將高頻電源HFS的頻率設(shè)為f1時，因為感應線圈選擇裝置ICS的頻率特性，感應線圈ICA作為主要對象而被選擇加載，感應線圈ICB因為沒有被選擇所以實質(zhì)上不被加載。其結(jié)果是，實質(zhì)上僅加熱輥HR的加熱區(qū)域A被加載。
其次，如果將頻率設(shè)為f2，則基于同樣的理由，感應線圈ICB作為主要對象被選擇，僅加熱區(qū)域B1、B2被加熱。
圖12是表示本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第六實施方式的感應線圈裝置的正視圖。本實施方式與圖11所示的第五方式相反，中央的感應線圈ICA的匝數(shù)少，兩端的感應線圈ICB的匝數(shù)多。
如根據(jù)第五實施方式的說明所能夠理解的那樣，通過對應加熱區(qū)域使單位感應線圈UIC的匝數(shù)變換，能夠較容易地設(shè)計具有所期望的頻率特性的感應線圈選擇裝置ICS。因此，能夠相對于多個加熱區(qū)域?qū)崿F(xiàn)所期望的加熱分配。
圖13是表示本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第七實施方式的電路框圖。在本實施方式中，感應加熱輥裝置，具備包括輸入端與低頻交流電源AC相連接的整流直流電源RDC、將整流直流電源RDC的直流輸出變換為高頻的高頻發(fā)生電路HFI、高頻發(fā)生電路HFI的驅(qū)動電路GDC及控制電路CC的高頻電源HFS；施加高頻電源HFS的高頻輸出的感應線圈裝置IC；和與感應線圈裝置IC磁耦合而被感應電流加熱的加熱輥HR；將上述整流直流電源RDC以及高頻發(fā)生電路HFI設(shè)為初級側(cè)電路PC，將上述驅(qū)動電路GDC及控制電路CC設(shè)為次級側(cè)電路SC，將初級側(cè)電路PC和次級側(cè)電路SC之間設(shè)成絕緣構(gòu)造。
另外，作為上述絕緣構(gòu)造，可以采用已知的電路裝置、例如絕緣變壓器、光耦合器等。另外，作為控制電路CC，例如可以采用以微型計算機為主體的構(gòu)成。進而，對于高頻電源HFS、感應線圈裝置IC及加熱輥HR，可以選擇地采用所述的第一至第六的實施方式。但是也可以根據(jù)要求而不選為這些方式。
圖14及圖15表示本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第八實施方式，圖14是電路框圖，圖15是用于進行與低頻交流電源電壓相對應的控制的電路圖。在本實施方式中，感應加熱輥裝置，除了第七實施方式的結(jié)構(gòu)以外，初級側(cè)電路還包括檢測從低頻交流電源AC流入的電流以及所施加的電壓的電流·電壓檢測電路SDC、以及將從電流·電壓檢測電路SDC輸出的模擬形式的檢測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D；次級側(cè)電路還具備將從模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D送出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬形式的檢測信號的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器D/A。
作為電流·電壓檢測電路SDC、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D以及數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器D/A，采用如圖15所示的電路結(jié)構(gòu)。即，電流·電壓檢測電路SDC之中的電壓檢測電路，由全波整流電路FBR及分壓器VD構(gòu)成。分壓器VD通過將電阻R1、R2及電容器C如圖所示的那樣連接而構(gòu)成，對來自全波整流電路FBR的直流輸出電壓進行分壓，從而輸出在電容器C的兩端間作為被平滑化的直流電壓而被檢測到的電源電壓信號。
模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D由差動放大器OA構(gòu)成。即，差動放大器OA，將上述電源電壓信號與三角波進行比較而變換成功能信號(デュ一テイ信號)。另外，在本實施方式中，功能信號設(shè)為被包含在數(shù)字信號中。
為了將在初級側(cè)電路中形成的上述功能信號絕緣地傳送到次級側(cè)電路SC，作為絕緣構(gòu)造采用了光耦合器PCC。即，上述的功能信號由光耦合器PCC的發(fā)光二極管LD轉(zhuǎn)換成光，由光敏晶體管PT感光，在電阻R3的兩端產(chǎn)生電壓降。然后，通過例如由積分電路構(gòu)成的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器D/A復歸成模擬信號，然后控制輸入到控制電路CC中。
圖16是表示本發(fā)明的感應加熱輥裝置的第七實施方式的變形例的電路圖。在本變形例中，構(gòu)成為將模擬信號在模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D中轉(zhuǎn)換成作為數(shù)字信號的頻率，另外將作為數(shù)字信號的頻率在數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器D/A中復歸成模擬信號。其他的構(gòu)成與圖15相同。
另外，在圖15及圖16所示的方式及其變形例中，在進行電流的檢測時，只要利用電流變量器等電流檢測裝置，將其輸出連接在全波整流電路FBR的輸入端上即可。
圖17及圖18表示本發(fā)明的圖像形成裝置的一個實施方式，圖17是概念性的剖面圖，圖18是定影裝置的剖面圖，在各圖中，對于與圖2相同的部分標以相同的標號而省略說明。
在本發(fā)明中，圖像形成裝置，被構(gòu)成為包括具備在記錄介質(zhì)上形成圖像的圖像形成裝置32的圖像形成裝置本體30，和具備第一方案中所記載的感應加熱輥裝置33a的定影裝置33。在圖示的實施方式中，作為圖像形成裝置32，其一例是被構(gòu)成為根據(jù)圖像信號在感光磁鼓32a上形成靜電潛像，使調(diào)色劑附著在該靜電潛像上而形成反轉(zhuǎn)圖像，將其轉(zhuǎn)印在紙等記錄介質(zhì)上而形成圖像。另外，圖示的圖像形成裝置構(gòu)成復印機，具備讀取裝置31。另外，圖像形成裝置本體30中的圖像形成裝置殼體34，將讀取裝置31、圖像形成裝置32以及定影裝置33收容在其內(nèi)部，并且除此以外還具備輸送裝置、電源裝置以及控制裝置。
由從圖像形成裝置中除去了定影裝置33后的其余部分構(gòu)成圖像形成裝置本體30。另外，可以由對在記錄介質(zhì)SP上利用間接方式或直接方式形成圖像信息的圖像進行形成的裝置，構(gòu)成圖像形成裝置32。另外，間接方式意味著通過轉(zhuǎn)印而形成圖像的方式。作為圖像形成裝置，例如有電子照相復印機、打印機、傳真機等。作為記錄介質(zhì)SP，例如有轉(zhuǎn)印材料片、印刷紙、電子攝影片(エレクトロフアツクスシ一ト)、靜電記錄片等。
這樣，定影裝置33，將附著調(diào)色劑24而形成圖像的記錄介質(zhì)SP，如圖18所示地，插入在感應加熱輥裝置33a的加熱輥HR和加壓輥PR之間而被輸送，并同時吸收加熱輥HR的熱而使調(diào)色劑24被加熱、熔融，進行熱定影。
權(quán)利要求
1.一種感應加熱輥裝置，其特征在于，具備感應線圈裝置，該感應線圈裝置具備感應線圈以及線圈骨架，在靜止狀態(tài)下工作，其中所述的線圈骨架，外周包括圓形部以及比圓形部的圓形輪廓向內(nèi)側(cè)退縮的非圓形部，被插入在感應線圈的內(nèi)部而主要在圓形部支撐感應線圈；加熱輥，該加熱輥呈圓筒狀，以在內(nèi)部插入有感應線圈裝置的狀態(tài)與感應線圈裝置磁耦合，從而通過感應電流而發(fā)熱；加壓輥，該加壓輥以在與感應線圈裝置的線圈骨架的圓形部相對向的位置與加熱輥壓接的方式配設(shè)；以及高頻電源，該高頻電源向感應線圈供給高頻電力。
2.一種圖像形成裝置，其特征在于，具備圖像形成裝置本體，該圖像形成裝置本體具備在記錄介質(zhì)上形成圖像的圖像形成裝置；和定影裝置，該定影裝置具備權(quán)利要求1所述的感應加熱輥裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過增強由加熱輥和加壓輥形成的咬送部的加熱、從而提高了加熱性能的感應加熱輥裝置以及具備它的圖像形成裝置。其具備感應線圈裝置IC，該感應線圈裝置具備感應線圈ICa以及線圈骨架CB，在靜止狀態(tài)下工作，其中所述的線圈骨架，外周包括圓形部及比圓形部的圓形輪廓向內(nèi)側(cè)退縮的非圓形部，被插入在感應線圈的內(nèi)部，從而主要在圓形部支撐感應線圈；和呈圓筒狀、以在內(nèi)部插入有感應線圈裝置的狀態(tài)與感應線圈裝置磁耦合、通過感應電流而發(fā)熱的加熱輥HR；和以在與感應線圈裝置的線圈骨架的圓形部相對向的位置與加熱輥壓接的方式配設(shè)的加壓輥PR；以及向感應線圈供給高頻電力的高頻電源HFS。
文檔編號H05B6/14GK1678137SQ20051005982
公開日2005年10月5日 申請日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者前田祥平, 田中貴章, 小笠原崇行, 土井洋幸, 橫關(guān)一郎 申請人:哈利盛東芝照明株式會社