CN113459668B - 高频感应加热装置及记录装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供高频感应加热装置及记录装置。一种高频感应加热装置，具备：高频电源，产生高频电压；第一共振电路，与高频电源电连接，输出基于高频电压的第一共振电压；以及天线，具有包括第一电极和第二电极的电容器及线圈，与第一共振电路电连接，被供给第一共振电压，线圈的一端与第一电极电连接，另一端与第一共振电路串联地电连接，第一共振电路包括静电电容值固定的电容器，第一共振电路的共振频率与天线的共振频率不同，第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带和天线的回波损耗为0.1dB以下的频带重叠，高频电压的频率存在于第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带中。

Description

高频感应加热装置及记录装置
技术领域
本发明涉及高频感应加热装置及记录装置。
背景技术
已研发出各种类型的记录装置。并且，不仅仅是记录装置，还对记录装置所具备的结构分别进行了研究。例如，已对使附着于记录装置的油墨尽快干燥的机构进行了研究。例如，在专利文献1中公开了高频感应加热装置，通过对介质施加交流电场而对附着的油墨进行感应加热使之干燥。
专利文献1：日本特开2018-010842号公报
但是，干燥的对象即液体作为高频感应加热装置的加热器(天线)的一部分发挥作用的结果是，高频感应加热装置的加热的效率会根据液体的形状和组成发生变化。
另外，在将小型高频感应加热装置的加热器(天线)用于记录装置的情况下，需要使加热器相对于记录介质移动着进行加热，随着记录装置的高速化，记录介质和高频感应加热装置的相对移动速度上升。由此，高频感应加热装置的加热的效率快速且发生复杂的变化。
关于高频感应加热装置的加热的效率，由于作为加热对象的液体的形状和组成的变化，加热器的阻抗发生变化，由此导致从高频信号源朝向加热器的信号传输量发生变化及变动。因此，虽然通过追随液体的形状和组成来变更加热器的阻抗，能够使加热的效率始终达到最大，但是在液体的形状和组成快速变化时，有可能对调整阻抗的整合器及其控制产生较大的负荷。
发明内容
本发明涉及的高频感应加热装置的一个方式，所述高频感应加热装置具备：
高频电源，产生高频电压；
第一共振电路，与所述高频电源电连接，输出基于所述高频电压的第一共振电压；以及
天线，具有线圈和包括第一电极和第二电极的电容器，所述天线与所述第一共振电路电连接而被供给至所述第一共振电压，
所述线圈的一端与所述第一电极电连接，所述线圈的另一端与所述第一共振电路串联地电连接，
所述第一共振电路包括静电电容值固定的电容器，
所述第一共振电路的共振频率与所述天线的共振频率不同，
所述第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带和所述天线的回波损耗为0.1dB以下的频带重叠，
所述高频电压的频率存在于所述第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带中。
本发明涉及的记录装置的一个方式，所述记录装置具备：
上述方式的高频感应加热装置；
滑架；以及
液体喷出头，
所述滑架至少搭载有所述高频感应加热装置中的加热器及所述液体喷出头，
通过所述高频感应加热装置，使从所述液体喷出头喷出并附着于记录介质的液体的薄膜干燥。
附图说明
图1是实施方式涉及的高频感应加热装置的电极附近的示意图。
图2是实施方式涉及的高频感应加热装置的等效电路图。
图3是实施方式涉及的高频感应加热装置的电极附近的示意图。
图4是实施方式涉及的高频感应加热装置的等效电路图。
图5是实施方式涉及的记录装置的主要部分的示意图。
图6是表示天线的回波损耗的频率特性的图表。
图7是表示共振电路的回波损耗的频率特性的图表。
图8是表示高频感应加热装置的回波损耗的频率特性的图表。
图9是表示高频感应加热装置的回波损耗的频率特性的图表。
图10是天线的电磁场模拟的图表。
图11是共振电路的电磁场模拟的图表。
图12是高频感应加热装置的电磁场模拟的图表。
图13是天线的阻抗的史密斯图。
图14是天线的回波损耗的频率特性的图表。
图15是实验例涉及的高频感应加热装置的等效电路图。
图16是实验例涉及的从高频电源朝向加热物的能量传输特性(C1＝1.5pF)。
图17是实验例涉及的从高频电源朝向加热物的能量传输特性(C1＝0.5pF)。
附图标记说明
4a…内部导体；4b…外部导体；10…第一电极；20…第二电极；22…连接部；30…线圈；40…第一共振部；42…筒状导电体；44、64…环状导电体；46、66…柱状导电体；47、48、67…绝缘体；50…天线；60…第二共振部；100…高频感应加热装置；150…滑架；160…液体喷出头；200…记录装置；B…高频电压产生电路；M…记录介质；L1～L3…线圈；C1～C5…电容器；MS…扫描方向；SS…移动方向；R1～R3…电阻。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式进行说明。下面说明的实施方式是说明本发明的例子的方式。本发明不受下面的实施方式任何限定，还包括在不变更本发明的主旨的范围中实施的各种变形方式。另外，下面说明的结构未必全都是本发明的必要结构。
1.高频感应加热装置
本实施方式涉及的高频感应加热装置具备高频电源、第一共振电路和天线。图1是作为本实施方式涉及的高频感应加热装置的一例的高频感应加热装置100的示意图。图2是高频感应加热装置100的等效电路图。高频感应加热装置100具备包括第一电极10、第二电极20及线圈30的电磁波产生部、以及构成第一共振电路的第一共振部40。
1.1.高频电源
本实施方式的高频感应加热装置100具备高频电源。高频电源包括高频电压产生电路B。高频电源产生用于施加给天线的高频电压。在图1中，高频电源例如由晶体振荡器、PLL(Phase Locked Loop，锁相环)电路、大功率放大器构成，但省略图示。通过高频电源产生的高频电压经由例如同轴线缆被供电给第一共振部4。
本实施方式的高频感应加热装置100的高频电源的基本的周边电路结构，是将在PLL产生的高频信号在大功率放大器进行放大并供电给天线的结构。当在天线50中使用第一电极10及第二电极20的多个组的情况下，例如针对一个组使用一个大功率放大器将PLL的输出进行分割并发送给大功率放大器，由此使电磁波独立地产生。另外，在使用天线和大功率放大器的多个组的情况下，能够更容易独立控制各天线的高频输出。
1.2.天线
本实施方式涉及的高频感应加热装置100具有天线50。天线50具有包括第一电极10和第二电极20的电容器C1及线圈30，并与第一共振部40电连接。并且，线圈30的一端与第一电极10或者第二电极20电连接，另一端与第一共振部40串联地电连接。
1.2.1.第一电极及第二电极
高频感应加热装置100具备第一电极10及第二电极20。第一电极10及第二电极20具有导电性。由第一电极10及第二电极20构成电容器C1。第一电极10以及第二电极20中一方被施加基准电位。第一电极10以及第二电极20中另一方被施加高频电压。第一电极10及第二电极20的选择方法是任意的，对两个电极中一方施加基准电位，对另一方施加高频电压。在本说明书中，有时将被施加基准电位的电极称作“基准电位电极”，将被施加高频电压的电极称作“高频电极”。
基准电位是指成为高频电压的基准的恒定电位，例如可以是接地电位。作为特殊的例子，如果产生输入高频感应加热装置100的高频电压的高频电压产生电路的输出是差分电路，则不存在第一电极10和第二电极20的区别。另外，线圈30不一定与第一共振电路连接，还可以与基准电位连接。在这种情况下，线圈所连接的是第一电极，需要将第二电极与第一共振电路连接。作为高频的频率，只要频率在1MHz以上就具有加热效果，但如果在20GHz附近且加热物是水，其介质损耗角为最大，所以起因于介质损耗角的加热效率也达到最大。特别是从加热油墨的观点来看，即使频率低至例如作为ISM频段之一的40.68MHz时，也能够得到良好的加热效率。因为在40.68MHz时，虽然油墨中的水的介质损耗角非常低，但是通过由油墨的电气电阻中流过的涡流形成的电阻损耗能够得到较大的发热。并且，在高频电压越高时，供给液体的热量越大，但由于通常是在50Ω的传输线路中向高频感应加热装置100传输，所以在高频感应加热装置100的高频电压输入中达到用“高频功率＝V^2/R＝V^2/50”表示的电压。另外，为了抑制在高频感应加热装置100的寄生电阻产生的热量，且抑制电晕放电产生，优选使用每个高频感应加热装置100的功率约为数百W的多个高频感应加热装置100，以确保液体的干燥所需的功率。此外，液体通过基于在第一电极10和第二电极20之间产生的电场的感应电加热被加热。此时的电场达到约1×10^6V/m的非常大的值。这使第一电极10和第二电极20之间的电场达到线圈30的上升电压效果和电极间的电容的效果。
所谓施加高频电压是指将第一电极10或者第二电极20的与液体对置的面的相反侧的面的中心部作为供电部位，对该供电部位供给上述的高频电压的电力。
在图示的例子中，第一电极10及第二电极20具有平板状的形状。第一电极10及第二电极20的平面形状是任意的，例如能够设为正方形、长方形、圆形、将这些形状组合而成的形状。另外，在图示的例子中，以在俯视观察时第二电极20包围第一电极10的方式进行配置。此处所讲的俯视观察是指从图1中沿着z方向的方向观察的状态。这样，通过第二电极包围第一电极，第一电极10和第二电极的间隔比使用频率的电磁波的波长小，能够将远电磁场的辐射抑制得极小。由此，即使是辐射了约1kW的高频的情况下，也无需使用电磁屏蔽，就能够将对周围人的辐射保持在安全的水平。
高频感应加热装置100的第一电极10俯视观察具有细长矩形的形状。在高频感应加热装置100中，以俯视观察时第二电极20包围第一电极10的方式，使第二电极20形成为中空的正方形形状。虽然没有图示，可以设为第一电极10俯视观察呈圆形形状，第二电极20俯视观察呈圆环形状，还可以设为外周为六边形的形状。作为基本特性，由于较强的电场集中在第一电极10的矩形的角部，在此处引发有害的电晕放电的可能性较大，所以期望设为尖尖的角较少的形状。
另外，第一电极10及第二电极20都可以设为俯视观察呈任意形状，且相邻配置，但没有图示。在这种情况下，第一电极10及第二电极20的平面尺寸是在一方电极中俯视观察时的面积为0.01cm2以上100.0cm2以下，优选0.1cm2以上10.0cm2以下，更优选0.5cm2以上2.0cm2以下，特别优选0.5cm2以上1.0cm2以下。以上记述的面积是使用频率2.45GHz时的，呈现当降低使用频率时增大的倾向。另外，第一电极10及第二电极20的俯视观察时的面积可以相同，也可以不同。
在高频感应加热装置100中，在俯视观察时被配置在中心部的矩形的第一电极10、和包围第一电极10的中空的矩形形状(边框状)第二电极20，分别被供给高频电位和基准电位。线圈30被插入在第一电极10和同轴线缆的内部导体4a之间，并位于与第一电极10极近的位置。
在高频感应加热装置100中，在将第二电极20设为俯视观察呈中空的矩形形状的情况下，外周的一条边的长度例如为0.1cm以上10.0cm以下，优选0.3cm以上5.0cm以下，更优选0.4cm以上1.0cm以下。并且，在这种情况下，第二电极20的俯视观察时的宽度为1.0mm以上2.0mm以下，优选1.4mm以上1.6mm以下，更优选约1.5mm。以上记述的外周的一条边的长度是使用频率2.45GHz时的，呈现当降低使用频率时增大的倾向。
第一电极10及第二电极20优选以俯视观察不重叠的方式进行配置。另外，在图示的例子中，第一电极10及第二电极20被排列配置在同一个平面上。通过这样配置，能够使效率良好地产生预定的电磁波。
第一电极10及第二电极20由导电体形成。作为导电体，可以示出金属、合金、导电性氧化物等。第一电极10及第二电极20可以是相互相同的材质，也可以是不同的材质。第一电极10及第二电极20可以选择能够自立的厚度和强度适当构成，在该强度保持困难的情况下，还能够形成在透射电磁波的由未图示的介质损耗角较低的材料构成的基板等的表面上。在图1的例子中，第一电极10及第二电极20分别经由同轴线缆(未图示)的内部导体4a及外部导体4b与高频电源电连接。
另外，在第一电极10与同轴线缆的内部导体4a电连接、第二电极20与外部导体4b连接的情况下，优选第一电极10被施加第一共振电压，第二电极20被施加基准电位。这样，针对噪声等外部干扰，使高频电压不易受到影响，所以能够更稳定地对天线50施加电力。
1.2.2.电极的间隔
优选的是，第一电极10和第二电极20之间的最小间隔距离是从高频感应加热装置100输出的电磁波的波长的1/10以下。例如，在从高频感应加热装置100输出的电磁波的频率是2.45GHz的情况下，高频的波长是约12.2cm，所以在这种情况下，优选第一电极10和第二电极20之间的最小间隔距离是约1.22cm以下。
通过将第一电极10和第二电极20之间的最小间隔距离设为所输出的电磁波的波长的1/10以下，能够使在被施加高频电压时产生的电磁波在第一电极10及第二电极20附近几乎衰减完。由此，能够减小从第一电极10及第二电极20到达远处的电磁波的强度。
即，从高频感应加热装置100辐射的电磁波在第一电极10及第二电极20的附近非常强，在远处非常弱。在本说明书中，有时将通过高频感应加热装置100在第一电极10及第二电极20的附近产生的电磁场称为“近电磁场”。并且，在本说明书中，有时将通过诸如以使电磁波传播到远处为目的的普通天线(空中线)产生的电磁场称为“远电磁场”。另外，附近和远处的边界是指距离高频感应加热装置100为所产生的电磁波的波长的大约1/6的位置。
高频感应加热装置100在电视机和便携式电话等用途中使用，不是以m单位的间隔传播电磁波，所产生的电磁波的电场密度在传播其波长的1/6距离的期间衰减到第一电极10和第二电极20之间的电场密度的30％以下。即，高频感应加热装置100不适合作为通信用。另外，通过高频感应加热装置100产生的电磁波因衰减率较高，电场的范围被抑制。因此，在距离装置为比所产生的电磁波的波长程度的距离更远的区域中不容易产生不必要的辐射。因此，不需要应对或者容易应对基于电波法等的限制，即使是应该应对的情况下，也能够通过简易的电磁波屏蔽等降低电磁波向高频感应加热装置100的周围飞散。高频感应加热装置100的这种性质起因于电极的尺寸较小、电极间的距离较近、设为第二电极包围第一电极的形状等。
另外，换言之，本实施方式的高频感应加热装置100不是用于产生如偶极天线那样的远电磁场的装置，可以说相当于通过负片正片相对于偶极天线反转的缝隙天线使缝隙宽度相对于波长足够小，使难以产生远电磁场。本构造仅产生如电容器那样的电场，该电场不会产生派生的电场。因此，不会产生电场和磁场连锁产生、电磁波传播到远处的所谓远电磁场。
1.2.3.线圈
高频感应加热装置100具备线圈30，线圈30经由电线(未图示)与第一电极10或者第二电极20串联连接。第一电极10或者第二电极20经由线圈30被连接于被施加高频电压的路径中。在图示的例子中，线圈30的一端与第一电极10电连接，另一端与第一共振部40串联地电连接。
线圈30即使是相同电感值时，液体的加热能量效率也因其串联插入位置而大不相同，期望设置在尽可能地接近电极的部位。线圈30通过以使第一电极10或者第二电极20为曲折形状等方法使电极自身具有电感值，还能够省略线圈30。
通过高频感应加热装置100的天线50具有线圈30能够期待如下效果：第一共振电路和天线50的阻抗的匹配，在电极之间产生的电场的增大，对在电极之间产生的电场添加在线圈30产生的电场进行强化。下面，对线圈30的主要的功能、效果进行说明。
线圈的作用(1)：匹配
通常施加给天线的电压通过同轴线缆(例如特性阻抗50Ω)被传输至天线。优选的是，天线的阻抗与高频电压的产生电路或从该电路传输至天线的同轴线缆的阻抗一致。通过使天线的阻抗与线缆等的阻抗一致或者接近，能量的传输效率提高。相反，在向天线输入正弦波的高频电压、天线和高频电压产生电路的阻抗不匹配的情况下，在阻抗的不连续部位产生信号的反射，信号不易输入到天线。因此，在容易产生阻抗的不连续的同轴线缆和天线的连接部位，在同轴线缆的内部导体和天线的电极之间或者外部导体和天线的电极之间，插入包括线圈和电容器的匹配电路来调节天线的阻抗，实现使能量的传输效率提高。同轴线缆通常是50Ω，以使天线也达到50Ω的方式调整匹配电路。假设在同轴线缆是虚数的阻抗的情况下，以使天线达到与其共轭的虚数的阻抗的方式进行调整。这种线圈被称作所谓匹配线圈。
线圈的作用(2)：电极间电场密度的增大
图2表示高频感应加热装置100的等效电路。天线50的电容器C1与第一电极10及第二电极20的一对相当，天线50的电阻R1与所辐射的电磁波的辐射电阻相当。高频电源与高频电压产生电路B相当，高频电压产生电路B的电阻R2是高频电压源的内部电阻。高频电压产生电路B和天线50的线圈L1与被串联连接于第一电极10或者第二电极20的线圈30相当。
这样，电容器C1被包含在天线50中，所以通过以与这种电容器C1串联的方式连接线圈L，能够得到特定的共振频率。另外，如果增大线圈L1的电感值、尽可能减小电容器C1的电容值，则能够增强在第一电极和第二电极之间产生的电场，其结果是，加热效率提高。线圈L1的电感值和电容器C1的电容值可以适当设计。
辐射电阻比同轴线缆的阻抗(例如50Ω)小(例如约7Ω)，由第一电极10及第二电极20形成的表观上的电容器C1的电容值例如是约0.5pF。
在高频感应加热装置100中，根据模拟可知，在将第一电极10及第二电极20的平面形状设为5mm×5mm的正方形、设最小间隔距离为5mm、将10nH的线圈L与第二电极20串联连接、且在如图2所示使从高频电压产生电路B产生1V电压的情况下，施加给天线端子的电压(施加在电容器C1的线圈L1侧的点和GND之间的电压)达到约2V。其中，电阻R1表示天线的辐射电阻。并且，可知随着线圈L1的电感值提高，对天线50施加更高的电压。这样，如果设为包括第一电极10及第二电极20和线圈L1、线圈L1被与同轴线缆串联地插入的天线50，则能够提高天线50的电极之间的电压。由此，第一电极10和第二电极20之间的电场增强。由此，作为加热对象的液体被施加的电场增强，液体以非常良好的效率被加热。其中，在线圈的第一电极10连接端子侧产生高电压，所以有可能在线圈和第一电极10之间、或者在连接线圈L1和第一电极10的电线与第二电极之间产生较强的电场。这样的电场不能对加热做出贡献，所以线圈和第一电极需要以最短距离进行连接。
线圈的作用(3)：对在电极之间产生的电场添加在线圈产生的电场进行强化
线圈30通常构成为铜等金属的具有长度的电线的绕组，其具有电感成分还有寄生电阻。例如，在电感成分约是30nH时，寄生电阻通常大致达到约3Ω。根据电感和内部电阻，在线圈30的两端产生电位差，在具有电位差的部位产生电场。如图1所示，当在第一电极10的近跟前设置线圈30的情况下，在上述“线圈的作用(2)”示出的提高后的电压全部施加给第一电极10，在第一电极10附近产生较强的电场。另外，当线圈30的电场与在第一电极10和第二电极20之间产生的电场的朝向一致的情况下，有时在线圈30产生的电场与在第一电极10和第二电极20之间产生的电场重叠，从而进一步增强第一电极10附近的电场。这样，将线圈30配置在第一电极10的尽可能附近更加有效。为了此目的，如果将第一电极10的形状设为例如曲折状使之具有电感，使第一电极10自身具有与线圈相同的作用，则无需配置线圈30，还能够实现使天线50包含线圈，而且在与第一电极10非常近的位置配置线圈的结构。
1.3.第一共振电路
第一共振电路与高频电源电连接，输出基于从高频电源输入的高频电压的第一共振电压。第一共振电路由第一共振部40构成。第一共振部40如图1所示由以下部分构成：圆筒状的筒状导电体42；圆环状的环状导电体44；将筒状导电体42和环状导电体44电连接的柱状导电体46；以贯通筒状导电体42及环状导电体44的方式配置的内部导体4a；以及在筒状导电体42和内部导体4a之间设置的绝缘体47。
筒状导电体42与第二电极20的连接部22及柱状导电体46电连接。环状导电体44与柱状导电体46及外部导体4b电连接。第一共振部40生成第一共振电压，该第一共振电压被供给至天线50。另外，还可以在柱状导电体46和内部导体4a之间配置绝缘体。
在图2所示的等效电路中，第一共振电路P1包括电容器C2、电容器C3、线圈L2及电阻R3。电容器C2表示在内部导体4a及筒状导电体42之间设置的绝缘体47，电容器C3表示在内部导体4a及环状导电体44之间设置的绝缘体48。另外，线圈L2表示在内部导体4a等效地产生的电感(未图示)。
贯通筒状导电体42及环状导电体44的内部导体4a利用树脂等被支承于筒状导电体42及环状导电体44，并被保持在筒或者环的中心。树脂等具有作为电介质的性质，所以由电容器C2及电容器C3的追加成分构成。并且，由此产生等效损耗作为介质损耗角。该等效损耗在图2的等效电路中用电阻R3表示。因此，电阻R3在图1中未被表示为物体。
具体在实施例中进行描述，图2的等效电路的电阻R1关于天线整体的回波损耗具有如下所述的意义。在从第一共振电路P1对天线50供给第一共振电压时的回波损耗依赖于高频电源的频率。回波损耗例如在第一共振电路和/或天线50的共振频率附近达到最小，但在电阻R1不存在时，天线的阻抗达到虚数成分的量，不可能产生这种最小的频率。另外，电阻R3为从高频电源输出的电能在油墨等加热物处变为热能前的损耗，需要调整使用材料的介质损耗角或其形状，以便极力减小损耗。
第一共振电路P1中的电容器C2及电容器C3的静电电容值都被固定。在本实施方式的高频感应加热装置100中，不需要将电容器C2及电容器C3的电容值设为可以变化的。由此，例如能够削减制造成本。另外，即使是电容器C2及电容器C3的电容值固定时，只要满足后述的回波损耗的关系，就能够以足够良好的效率驱动天线50。
另外，第一共振电路P1是将线圈L2和电容器C2及电容器C3连接成π形构成的。根据上述结构能够得到可以应对各种各样的天线50的阻抗的共振电路。
1.4.各结构的共振频率及回波损耗的相互关系
在本实施方式的高频感应加热装置100中，第一共振电路P1即第一共振部40的共振频率与天线50的共振频率不同，通过由高频电源观察的高频感应加热装置100的回波损耗，能够得到前述两个的频率峰值。这里，以使两者的共振频率相互不同的方式选择上述的各结构的尺寸、材质、电容值。通常在应该供给高频电源的共振频率作为天线的共振频率的时候，供给高频电源的共振频率作为第一共振电路P1的共振频率。天线50的共振频率因加热物的形状和组成而大幅变动。对此，第一共振电路P1的共振频率由于大大依赖于共振电路内的固定常数，所以比天线的共振频率稳定。此外，在电阻R3较小的情况下，能够供给高频电源的共振频率作为天线50的共振频率或者第一共振电路P1的共振频率。由此，能够以第一共振电路P1的共振频率驱动天线50，在伴随加热物的变化的共振频率的变动较小的状态下稳定地进行加热。
另外，以第一共振电路P1的回波损耗为0.1dB以下的频带、和天线50的回波损耗为0.1dB以下的频带重叠的方式进行设计。并且，以从高频电源供给的高频电压的频率存在于第一共振电路P1的回波损耗为0.1dB以下的频带中的方式进行设计。
1.5.多级的结构
高频感应加热装置100还可以包括第二共振电路P2，第二共振电路P2被电连接于高频电源即高频电压产生电路B和第一共振电路P1之间，输出基于高频电源的高频电压的第二共振电压。同样地，还能够包括第三共振电路或者更多数量的共振电路，但没有图示。
图3是作为本实施方式涉及的高频感应加热装置的一例的高频感应加热装置120的示意图。图4是高频感应加热装置120的等效电路图。高频感应加热装置120具备包括第一电极10、第二电极20及线圈30的电磁波产生部、以及构成第一共振电路的第一共振部40，还包括第二共振部60，被电连接于高频电源和第一共振部40之间，输出基于高频电源的高频电压的第二共振电压。
关于高频感应加热装置120的高频电源、天线，与上述的高频感应加热装置100相同，所以标注相同的标记并省略说明。高频感应加热装置120包括构成第二共振电路P2的第二共振部60，这一点与上述的高频感应加热装置100不同。
第二共振电路P2被电连接于高频电源即高频电压产生电路B和上述的第一共振电路P1之间，输出基于从高频电源输入的高频电压的第二共振电压。第二共振电路P2由第二共振部60构成。第二共振部60如图3所示由以下部分构成：圆环状的环状导电体64；将环状导电体44和环状导电体64电连接的柱状导电体66；以贯通环状导电体44及环状导电体64的方式配置的内部导体4a；以及在内部导体4a及环状导电体44之间设置的绝缘体48。
环状导电体64与柱状导电体66及外部导体4b电连接。第二共振部60生成第二共振电压，该第二共振电压被供给至第一共振部40。并且，构成第一共振电路P1的第一共振部40根据第二共振电压输出上述的第一共振电压，天线50通过第一共振电压被进行驱动。另外，还可以在柱状导电体66和内部导体4a之间配置绝缘体。
在图4所示的等效电路中，第二共振电路P2包括电容器C4及线圈L3。电容器C4表示图3的绝缘体67。另外，线圈L3表示在内部导体4a寄生地产生的电感。
第二共振电路P2中的电容器C4的静电电容值固定。在本实施方式的高频感应加热装置120中，不需要将电容器C4的电容值设为可以变化的。由此，例如能够削减制造成本。另外，即使是电容器C4的电容值固定时，只要满足后述的回波损耗的关系，就能够以足够良好的效率驱动天线50。
另外，是将第二共振电路P2的线圈L3和电容器C4与第一共振电路P1的电容器C3连接成π形构成的。根据上述结构能够得到可以应对各种各样的天线50的阻抗的共振电路。
在本实施方式的高频感应加热装置120中，第二共振电路P2即第二共振部60的共振频率与第一共振电路P1的共振频率不同。以使两者的共振频率相互不同的方式，选择上述的各结构的尺寸、材质、电容值。由此，能够以第二共振电路P2及第一共振电路P1的共振频率驱动天线50，通过第二共振电路P2及第一共振电路P1决定性地确定天线50的共振频率。
另外，以第二共振电路P2的回波损耗为0.1dB以下的频带、和第一共振电路P1的回波损耗为0.1dB以下的频带重叠的方式进行设计。并且，以从高频电源供给的高频电压的频率存在于第二共振电路P2的回波损耗为0.1dB以下的频带中的方式进行设计。
在本实施方式的高频感应加热装置120中具备两个共振电路。通过这样将共振电路与天线50并联连接，使更加难以受到天线50的共振频率的变动和阻抗的变动的影响。并且，通过并联连接多个共振电路，高频感应加热装置120的共振电路的共振频率更加依赖于固定常数，对天线50的变动常数的依赖性降低而变稳定。由此，能够以并联共振电路的共振频率驱动天线50，在伴随加热物的变化的共振频率的变动较小的状态下稳定地进行加热。
2.记录装置
本实施方式的记录装置具备上述的高频感应加热装置、滑架和液体喷出头。并且，滑架上搭载高频感应加热装置及液体喷出头，通过高频感应加热装置，使从液体喷出头喷出并附着于记录介质的油墨的油墨薄膜干燥。下面，按照滑架、液体喷出头的顺序进行说明。
图5是本实施方式的记录装置200的主要部分的示意图。图5示出了滑架150及记录介质M。记录装置200具备高频感应加热装置100、液体喷出头160和滑架150。
记录装置200在滑架150具备液体喷出头160和多个高频感应加热装置100。高频感应加热装置100及液体喷出头160被搭载于滑架150。记录装置200具备驱动各高频感应加热装置100的高频电源，但没有图示。另外，多个高频感应加热装置100以在记录介质M的移动方向SS上覆盖液体喷出头160的喷嘴列的长度以上的区域的方式进行配置，但没有图示。记录装置200是串行式的打印机，具有使记录介质M移动的机构、和使滑架150往复动作的机构。
记录装置200通过反复多次进行使记录介质M移动并配置在预定位置，以及一边沿与记录介质M的移动方向SS相交的方向扫描滑架150，一边从液体喷出头160喷出油墨并以预定量附着在记录介质M的预定位置，在记录介质M上形成预定的图像。
高频感应加热装置100在滑架150内，被配置在滑架150的扫描方向MS上液体喷出头160的一侧或者两侧。在图示的例子中，在液体喷出头160的扫描方向MS的两侧分别配置有多个高频感应加热装置100。通过这样配置，能够使从液体喷出头160喷出并附着于记录介质M而成为薄膜的液体，在经过与滑架150的移动速度及从液体喷出头160的喷嘴到高频感应加热装置100的在扫描方向MS的距离等相应的时间后，在短时间内尽快干燥。
在图5中，高频感应加热装置100在滑架150的扫描方向MS上，在液体喷出头160的两侧分别被配置了4列。这是因为在对高频感应加热装置100输入9W的高频功率的条件下为使油墨薄膜干燥需要1/20秒，而5mm的高频感应加热装置100以1m/s通过特定的坐标的时间是1/200秒，并不足1/20秒。这里，将5mm的高频感应加热装置100的油墨加热范围设为12.5mm×12.5mm，将该高频感应加热装置100排列4个，由此能够同时加热50mm×50mm的范围。50mm的高频感应加热装置100通过特定的坐标需要1/20秒，由此能够确保干燥所需要的时间。
在图5中，高频感应加热装置100沿与滑架150的扫描方向MS垂直的方向排列了5个。这是因为油墨头60的喷嘴列是有长度的，5mm×5mm的一个高频感应加热装置100覆盖不住该长度。这里，设喷嘴列的长度为70mm，排列5个高频感应加热装置100，由此来覆盖该长度。
本实施方式的记录装置200对记录介质M是膜等、油墨等液体不渗入或者几乎不渗入的材质的情况特别有效。另外，即使是纸等吸收液体的记录介质M，也能够充分得到干燥效果。
3.实验例
下面，通过实验例更具体地说明本发明，但本发明不限于这些实验例。
3.1.高频感应加热装置的各要素的频率特性
图6表示天线的等效电路的回波损耗的模拟结果。在图6中，注有m1及m2的表示以下情况。
m2：记录介质和液体都没有的状态，天线50等效于约0.5pF的电容器的情况。
m1：在记录介质(聚对苯二甲酸乙二酯)上存在21μm厚的液体的涂膜的状态，天线50等效于约1.0pF的电容器的情况。
天线与图1及图2所示的天线50相同。图7表示第一共振电路的回波损耗的模拟结果。第一共振电路与图1及图2所示的第一共振电路P1相同。图8表示具有第一共振电路的高频感应加热装置的回波损耗的模拟结果。高频感应加热装置与图1及图2所示的高频感应加热装置100相同。
首先，观察图7的第一共振电路P1的结果，在天线的回波损耗的图表中，在1.5GHz附近回波损耗为最小，但在没有电阻R1时(参照图1、图2)，该最小点不会存在。然而，通过具有电阻R1，在共振频率时S11具有实部电阻值，所以成为山谷形状的图表。
在观察图6～图8时，第一共振电路P1单体具有共振频率，在该频率时输入阻抗达到50Ω。并且，将天线50连接于第一共振电路P1，强制使天线50的共振频率偏离第一共振电路P1的共振频率，以第一共振电路P1的共振频率驱动高频感应加热装置100，由此不是以因加热物的状况而变动较大的天线50的共振频率，而是以共振频率更加稳定的第一共振电路P1的共振频率进行加热。由此，能够以固定频率稳定地进行加热，如果以电阻R3减小的方式进行设计，则加热效率和第一共振电路的共振频率和天线50的共振频率都不变化，能够实现高效率的加热。
进行了将多个共振电路与天线50并联连接的模拟。通过并联连接多个共振电路，能够抑制由液体的状态的天线50引起的共振频率的变动。图9表示关于具有第一共振电路P1及第二共振电路P2的高频感应加热装置120的回波损耗的模拟结果。高频感应加热装置与图3及图4所示的高频感应加热装置120相同。
观察图9可知，通过将共振电路由一级设为二级，能够抑制因成为加热对象的液体的状态引起的天线50的共振频率的变动。这里，在高频感应加热装置120的等效电路中，能够考虑将第一电极10及第二电极20替换为电容器C1。并且，认为在电容器C1的电容值因液体的状态而变动的情况，在进行HFSS模拟后认为是如下所述的状况。
参照图8及图9进行说明。在图8及图9中，注有m1及m2的表示以下情况。
m1：记录介质和液体都没有的状态，天线50等效于约0.5pF的电容器的情况。
m2：在记录介质(聚对苯二甲酸乙二酯)上存在21μm厚的液体的涂膜的状态，天线50等效于约1.0pF的电容器的情况。
观察图8可知，安装了一级共振电路时的等效电路的回波损耗的模拟的结果是，根据记录介质和液体的有无，存在88MHz的频率差(在具有记录介质和液体的情况下减小88MHz)。与此相对，如图9所示，在安装了二级共振电路时的等效电路的回波损耗的模拟的结果中，根据记录介质和液体的有无，达到27MHz的频率差(在具有记录介质和液体的情况下减小27MHz)，可见频率的差缩小。这表示如果在高频感应加热装置中设置二级的共振电路，则即使是加热对象的形状和组成的变动较大的情况下，无需进行复杂的控制，就能够追随变动使加热的效率良好，即，即使是天线的频率特性和阻抗变动时，通过经由第一共振电路和第二共振电路，能够稳定地给天线供给高频功率。
另外，安装了一级共振电路时的等效电路的回波损耗的模拟的结果是，根据记录介质和液体的有无，达到88MHz的频率差，然而与如图6所示没有共振电路的情况相比，频率的差充分减小，即使是安装一级共振电路，也能够得到明显效果。
3.2.等效电路的特性和模拟结果的相似性
下面示出高频感应加热装置的等效电路与在电磁场模拟(HFSS)中计算的特性相似的情况。这里，对天线50、第一共振电路P1、高频感应加热装置100这三方分别进行了验证。图10是天线50、图11是第一共振电路P1、图12是高频感应加热装置100的各自的等效电路的电磁场模拟(HFSS)。
分别对比观察图10及图6、图11及图7、图12及图8可知，电磁场模拟(HFSS)的曲线形状和回波损耗的频率特性的曲线形状相互大致一致，在本说明书中使用的等效电路适合作为高频感应加热装置的等效电路。并且，可知天线的频带通过被连接共振电路而扩大至约1.5倍。这样的举动被认为是，在成为加热对象的液体的状态变动的情况下，显示出高频感应加热装置的共振频率容易保留在频带内的作用。
图13是天线50的阻抗的史密斯图。图14是天线50的回波损耗的频率特性的图表。
在图13的史密斯图中与外周内切的实线的圆表示阻抗仅是虚数成分而没有实部，从50Ω线路决不能输入信号。另外，在图13的史密斯图中不与外周接触地被描绘在内侧的虚线的圆，表示回波损耗为0.1dB即回波达到-0.1dB的边界。另一方面，在图14的频率特性的0dB的基准线的下方用虚线描绘的直线，是与图13的史密斯图中的虚线的圆相同的意思，表示回波损耗为0.1dB即回波达到-0.1dB的边界。
在史密斯图的外周中，表示从50Ω的供电线被输入的高频在天线中被全反射。虽然尽管微小，但只要比史密斯图的外周更靠内侧，在原理上讲只要调整匹配电路的常数，便能够使反射为零。本发明的高频感应加热装置只要是比图13的史密斯图的内侧的虚线更靠内侧、即只要比图14的频率特性的曲线的虚线靠下(参照箭头)的频率，就能够使用。
另外，图13的史密斯图的外周表示图14的频率特性的曲线的0dB，图13的史密斯图的中心在图14的回波损耗的频率特性中达到-∞dB。其中，在图13的史密斯图中用实线示出的圆不通过史密斯图的中心，所以图14的回波损耗的曲线的谷底的前端达到-11dB。
图15是在上述的高频感应加热装置100的高频产生电路B和第一共振电路P1之间串联插入了电容器C5的高频感应加热装置140等效电路。例如，通过形成为如图15所示的等效电路的结构，能够形成为具有与上述的第二共振电路P2相似的效果的第二共振电路P2’，并确认到能够将第一共振电路P1和第二共振电路P2’的回波损耗的峰值重叠。在该电路结构的情况下，共振电路的共振态势进一步增强，在共振电路的共振频率时的液体的加热效率更加良好。
对于图15所示的等效电路，说明根据本发明改进了从高频产生电路B朝向油墨等加热物的能量传输量的情况。其中，作为基于油墨的类型等的天线特性的变动，C1表示由基准值1pF增加至1.5pF或者减少至0.5pF，此时的上述能量传输量的频率特性分别在图16和图17中示出。在实际设备中不会产生这么大的电容变动，为了明确示出本发明的效果而使变动±0.5pF。
这里，对天线50仅并联连接一个电容器作为匹配电路，不使用本发明的并联共振电路时的传输增益的变动是1.5pF时减少23dB、0.5pF时减少32dB。另外，在图16、图17中，在各图表中具有两个峰值，左侧表示起因于并联共振电路的峰值，右侧表示起因于天线50的峰值。在图16的情况下，并联共振电路的峰值表示通过C1仅变动+0.5pF，传输增益减少9dB，天线50的峰值减少12dB。可知，虽然相对于不使用并联共振电路时减少23dB都得到了改进，但是并联共振电路的峰值的衰减量比天线50的峰值减缓了3dB(＝12dB-9dB)。同样地，在图17的情况下，并联共振电路的峰值表示通过C1仅变动-0.5pF，传输增益减少29dB，天线50的峰值减少38dB。可知，虽然相对于天线50的峰值38dB、不使用共振电路时减少32dB而变差，但是并联共振电路的峰值减少29dB，衰减量比天线50的峰值减缓了9dB(＝38dB-29dB)，比没有并联共振电路时减缓了3dB(＝32dB-29dB)。
上述的实施方式及变形例是一个例子，不限于这些。例如，还能够将各实施方式及各变形例适当组合。
本发明包括与在实施方式中说明的结构实质上相同的结构，例如功能、方法及结果相同的结构，或者目的及效果相同的结构。并且，本发明包括对在实施方式中说明的结构中非本质性的部分进行了替换的结构。并且，本发明包括能够发挥与在实施方式中说明的结构相同的作用效果的结构或者达到相同目的的结构。本发明包括对在实施方式中说明的结构附加了公知技术的结构。
由上述的实施方式及变形例导出以下的内容。
高频感应加热装置的一个方式是，所述高频感应加热装置具备：
高频电源，产生高频电压；
第一共振电路，与所述高频电源电连接，输出基于所述高频电压的第一共振电压；以及
天线，具有包括第一电极和第二电极的电容器及线圈，与所述第一共振电路电连接而被供给所述第一共振电压，
所述线圈的一端与所述第一电极电连接，另一端与所述第一共振电路串联地电连接，
所述第一共振电路包括静电电容值固定的电容器，
所述第一共振电路的共振频率与所述天线的共振频率不同，
所述第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带和所述天线的回波损耗为0.1dB以下的频带重叠，
所述高频电压的频率存在于所述第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带中。
根据该高频感应加热装置，即使是加热对象的形状和组成的变动较大的情况下，也无需进行诸如随时调整电路常数的复杂控制，能够针对变动稳定且良好地维持加热的效率。即，即使是天线的频率特性和阻抗变动时，通过经由第一共振电路，能够稳定地给天线供给高频功率。
在上述高频感应加热装置的方式中，也可以是，
所述第一电极和所述第二电极之间的最小间隔距离是由所述天线辐射的电磁波的波长的1/10以下。
根据该高频感应加热装置，能够使由天线辐射的电磁波的强度在第一电极10及第二电极20的附近非常强。
在上述高频感应加热装置的方式中，也可以是，
向所述第一电极施加所述第一共振电压，向所述第二电极施加基准电位。
根据该高频感应加热装置，能够使针对加热物的形状的变动等所导致的外部干扰的耐受性更加良好。
在上述高频感应加热装置的方式中，也可以是，
所述高频感应加热装置包括第二共振电路，所述第二共振电路电连接于所述高频电源和所述第一共振电路之间，输出基于所述高频电压的第二共振电压，
所述第一共振电路基于所述第二共振电压输出第一共振电压，
所述第二共振电路包括静电电容值固定的电容器，
所述第二共振电路的共振频率与所述第一共振电路的共振频率不同，
所述第二共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带和所述第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带重叠，
所述高频电源的频率存在于所述第二共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带中。
根据该高频感应加热装置，即使是加热对象的形状和组成的变动较大的情况下，也无需进行复杂的控制，能够追随变动使加热的效率更加良好。即，即使是天线的频率特性和阻抗变动时，通过经由第二共振电路及第一共振电路这二级的电路，能够稳定地给天线供给高频功率。
在上述高频感应加热装置的方式中，也可以是，
所述第一共振电路是将线圈和电容器连接成π形构成的。
根据该高频感应加热装置，第一共振电路的特性更加良好，加热的效率进一步提高。
在上述高频感应加热装置的方式中，也可以是，
所述第二共振电路是将线圈和电容器连接成π形构成的。
根据该高频感应加热装置，第二共振电路的特性更加良好，加热的效率进一步提高。
在上述高频感应加热装置的方式中，也可以是，
所述线圈的一端与所述第一电极电连接，另一端与基准电位连接，
所述第二电极与所述第一共振电路串联地电连接。
记录装置的一个方式是，所述记录装置具备：
上述方式的高频感应加热装置；
滑架；以及
液体喷出头，
所述滑架至少搭载有所述高频感应加热装置中的加热器及所述液体喷出头，
通过所述高频感应加热装置，使从所述液体喷出头喷出并附着于记录介质的液体的薄膜干燥。
根据该记录装置，即使是加热对象即液体的形状和组成的变动较大的情况下，也无需进行复杂的控制，能够追随变动使加热的效率良好。即，即使是天线的频率特性和阻抗变动时，通过经由第一共振电路，能够稳定地给天线供给高频功率。由此，能够效率良好地使附着于记录介质的液体干燥。

Claims (12)

1.一种高频感应加热装置，其特征在于，具备：
高频电源，产生高频电压；
第一共振电路，与所述高频电源电连接，输出基于所述高频电压的第一共振电压；以及
天线，具有线圈和包括第一电极及第二电极的电容器，所述天线与所述第一共振电路电连接而被供给所述第一共振电压，
所述线圈的一端与所述第一电极电连接，所述线圈的另一端与所述第一共振电路串联地电连接，
所述第一共振电路包括静电电容值固定的电容器，
所述第一共振电路的共振频率与所述天线的共振频率不同，
所述第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带和所述天线的回波损耗为0.1dB以下的频带重叠，
所述高频电压的频率存在于所述第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带中。
2.根据权利要求1所述的高频感应加热装置，其特征在于，
所述第一电极和所述第二电极之间的最小间隔距离为波长的1/10以下，所述波长是由所述天线辐射的电磁波的波长。
3.根据权利要求1或2所述的高频感应加热装置，其特征在于，
向所述第一电极施加所述第一共振电压，向所述第二电极施加基准电位。
4.根据权利要求1或2所述的高频感应加热装置，其特征在于，
所述高频感应加热装置包括第二共振电路，所述第二共振电路电连接于所述高频电源和所述第一共振电路之间，并输出基于所述高频电压的第二共振电压，
所述第一共振电路基于所述第二共振电压输出第一共振电压，
所述第二共振电路包括静电电容值固定的电容器，
所述第二共振电路的共振频率与所述第一共振电路的共振频率不同，
所述第二共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带和所述第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带重叠，
所述高频电压的频率存在于所述第二共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带中。
5.根据权利要求1或2所述的高频感应加热装置，其特征在于，
所述第一共振电路是将线圈和电容器连接成π形而构成的。
6.根据权利要求4所述的高频感应加热装置，其特征在于，
所述第二共振电路是将线圈和电容器连接成π形而构成的。
7.一种高频感应加热装置，其特征在于，具备：
高频电源，产生高频电压；
第一共振电路，与所述高频电源电连接，输出基于所述高频电压的第一共振电压；以及
天线，具有线圈和包括第一电极及第二电极的电容器，所述天线与所述第一共振电路电连接而被供给所述第一共振电压，
所述线圈的一端与所述第一电极电连接，所述线圈的另一端与基准电位连接，
所述第二电极与所述第一共振电路串联地电连接，
所述第一共振电路包括静电电容值固定的电容器，
所述第一共振电路的共振频率与所述天线的共振频率不同，
所述第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带和所述天线的回波损耗为0.1dB以下的频带重叠，
所述高频电压的频率存在于所述第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带中。
8.根据权利要求7所述的高频感应加热装置，其特征在于，
所述第一电极和所述第二电极之间的最小间隔距离为波长的1/10以下，所述波长是由所述天线辐射的电磁波的波长。
9.根据权利要求7或8所述的高频感应加热装置，其特征在于，
所述高频感应加热装置包括第二共振电路，所述第二共振电路电连接于所述高频电源和所述第一共振电路之间，并输出基于所述高频电压的第二共振电压，
所述第一共振电路基于所述第二共振电压输出第一共振电压，
所述第二共振电路包括静电电容值固定的电容器，
所述第二共振电路的共振频率与所述第一共振电路的共振频率不同，
所述第二共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带和所述第一共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带重叠，
所述高频电压的频率存在于所述第二共振电路的回波损耗为0.1dB以下的频带中。
10.根据权利要求7或8所述的高频感应加热装置，其特征在于，
所述第一共振电路是将线圈和电容器连接成π形而构成的。
11.根据权利要求9所述的高频感应加热装置，其特征在于，
所述第二共振电路是将线圈和电容器连接成π形而构成的。
12.一种记录装置，其特征在于，具备：
权利要求1至11中任一项所述的高频感应加热装置；
滑架；以及
液体喷出头，
所述滑架至少搭载有所述高频感应加热装置中的加热器及所述液体喷出头，
通过所述高频感应加热装置，使从所述液体喷出头喷出并附着于记录介质的液体的薄膜干燥。
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