CN1198184C - 成像设备的感应热辊装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种感应热辊装置，该装置可改变在热辊轴向的温度分布。这种装置包括热辊和一组感应线圈，这些线圈沿着热辊轴向分开布置。热辊包括副线圈，该线圈空心互感耦合到感应线圈上。该装置还包括一组电容器，每个电容器与一个感应线圈连接，形成谐振电路。至少一个谐振电路具有与其他谐振电路不同的谐振点。

Description

成像设备的感应热辊装置

技术领域

本发明涉及感应热辊装置以及配有该感应热辊装置的定影装置和成像设备。

背景技术

现有技术中采用了把卤素灯作为热源的热辊，来对墨粉图象进行热定影。然而，卤素灯热源是效率低的，同时还需要大量的能量。因此，正在开发用感应加热的技术来解决这个问题。

第2000-215974号日本公开的专利申请中描述了励磁线圈，该线圈布置在被加热物体附近。励磁线圈在被加热物体内产生感应电流，该被加热物体为磁性热辊。通过把线圈沿着被加热物体的曲面以平面方式缠绕形成励磁线圈。磁芯沿着励磁线圈的曲面在被加热物体相对一侧布置，其中该被加热物体位于励磁线圈的纵向末端(现有技术第一实例)。

第2000-215971号日本公开的专利申请中描述了具有加热转子或热辊的感应加热装置和磁通发生机构，感应加热装置通过电磁感应来产生热，而磁通发生机构布置在加热转子内。磁通发生机构包括磁芯和电磁转换线圈，该电磁转换线圈缠绕在磁芯上。磁芯包括缠绕有电磁转换线圈的芯部和磁通感应芯部。磁通感应芯部在其末端之间具有磁隙，该磁通集中到加热转子部分上，而不是芯部上(现有技术的第二实例)。

第一和第二现有技术实例采用了加热技术，该技术利用了涡流损耗(在后面称为涡流损耗技术)。这种加热技术与IH罐(IH jar)中采用的原理相同。在涡流损耗技术中采用高频的频率大约为20到100kHz。

相比之下，第59-33787号日本公开专利申请中描述了高频感应热辊。该高频感应热辊包括由导电元件制成的圆柱辊体或热辊，布置在辊体上与辊体同心的圆柱线圈轴，以及螺旋缠绕在线圈轴圆周上的感应线圈。当电流经过感应线圈流过时，使辊体上产生感应电流的感应线圈被加热(现有技术的第三实例)。

在现有技术的第三实例中，圆柱辊起到副线圈的作用，该线圈是一个闭合回路，而感应线圈起到主线圈的作用。这样就在主线圈和副线圈之间产生互感耦合(transformer coupling)，同时在圆柱辊体的副线圈上产生副电压。基于该副电压，副电流在副线圈的闭合电路中流过。这是使第二电阻器加热的加热技术(以下称为互感技术)，该电阻器使圆柱辊体加热。互感技术由于其磁耦合比涡流损耗技术要强，因此具有较高的静态效率，该技术充分地使热辊加热。这样，互感技术的好处在于，它使定影装置结构相比第一和第二现有技术实例要简单。另外，当工作频率是100kHz或更大时，最好为1MHz或更大的高频时，感应线圈的Q增加，从而使能量传输效率增加。这就增加了总的加热效率，减少了能量损耗。另外，热容比涡流损耗技术中的更小。因此，互感技术对于提高热定影速度是最好的。

发明人已经发明了使热辊有效加热的互感耦合技术。在互感耦合技术中，通过形成闭合电路，副电抗基本上等于热辊的副电阻，该热辊与感应线圈空心互感耦合，于是把能量从感应线圈传送到热辊的效率提高了。这就有效地使热辊加热。这个发明的专利应用在第2001-016335号的日本专利申请中。该发明减少了用于热辊感应加热的能量消耗，并提高了热定影的速度。

在如复印机或打印机的成像设备中，形成图象的纸张从多个尺寸中选择。为了适应这种功能，热辊的加热区域必须根据纸张的尺寸来变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种感应热辊装置，该装置可改变在热辊轴向的温度分布，同时本发明还提供一种采用这种感应热辊装置的定影装置和成像设备。

本发明的另一个目的是提供一种这样的感应热辊装置，该装置可在互感器技术中改变在热辊纵向的温度分布，同时本发明还提供一种采用这种感应热辊装置的定影装置和成像设备。

为了达到上述的目的，本发明提供一种感应热辊装置，该装置包括热辊和一组沿着热辊轴向分开布置的感应线圈。其中热辊包括与感应线圈空心互感耦合的副线圈。感应热辊装置还包括一组电容器，每个电容器与一个感应线圈连接，形成谐振电路。其中至少一个谐振电路具有与其他谐振电路不同的谐振点。

下面对用来描述本发明的术语进行定义。

[热辊]

热辊包括副线圈，该线圈形成了闭合回路。副线圈空心互感耦合到主线圈。优选的是，闭合回路的副侧电阻值大致与副线圈的副电抗相等。副侧电阻和副电抗“大致相等”是指，当副侧电阻由Ra表示，副电抗由Xa表示，而且α＝Ra/Xa时，其范围满足公式1。另外，副侧电阻可通过测量来获得。副侧电抗可通过计算来获得。

25＜α＜4                    公式1

热辊可包括一个或更多副线圈。当只有一个副线圈时，优选副线圈在轴向沿着热辊的整个有效长度延伸。另外，当有多于一个副线圈时，优选的是，副线圈在轴向彼此分开布置。

另外，副线圈可由导电体制成，例如由导电层、导电线或导电板制成。为了获得需要的副侧电阻，导电层以下列方式从下列材料中制成。当通过薄膜形成技术(敷贴和烧结)形成导电层时，优选的是，材料从Ag、Ag+Pd、Au、Pt、RuO₂和C中选择。为了敷贴这些材料，可采用丝网印刷技术、辊涂技术或喷射技术。相比之下，当通过汽相淀积或喷镀形成导电层时，优选的是，导电层从Au、Ag、Ni和Cu+(Au、Ag)中选择。优选的是，采用铜和铝来形成导线和导电板。

为了获得另外的有效的热辊，最好加入下面的元件。

1.辊基座

由绝缘材料制成的辊基座用于支撑副线圈。在这种情况下，副线圈可布置在辊体的外表面和内表面或内部。绝缘辊体可由陶瓷或玻璃制成。考虑到辊体的阻热特性、防撞击特性和机械强度，可采用以下材料。例如，陶瓷可以是氧化铝、富铝红柱石、氮化铝或氮化硅。例如，玻璃可以是结晶玻璃、石英玻璃或硼硅酸耐热玻璃。

2.散热层

散热层是作为改进在热辊轴向上温度不均匀的手段，当必要时，设置在导电层的上面。于是，就在热辊轴向采用表现良好导热特性的物体。具有较高电传导率的金属，如Cu、Al、Au、Ag和Pt，通常是具有较高热传导率的物质。散热层的热传导性要等于或大于导电层材料的热传导性。因此，散热层可以与导电层材料相同。

另外，当散热层由导电物质制成时，散热层可以与导电层导电地接触。然而，通过把散热层布置在绝缘膜上，就隔开了噪音。由于高频的磁场没有到达散热层，于是在散热层中没有产生可引起发热的副电流。

3.保护层

必要时采用保护层，以便机械保护和电绝缘热辊，或者提高弹性接触特性或热辊的墨粉分离特性。可采用玻璃作为保护层材料，以便机械保护和电绝缘热辊。可采用合成树脂作为保护层材料，以提高弹性接触特性或热辊的墨粉分离特性。玻璃材料可从硼硅酸锌玻璃、硼硅酸铅玻璃、硼硅酸盐玻璃和铝矽酸盐玻璃中选择。合成树脂可从硅树脂、氟树脂、聚酰亚胺树脂+氟树脂以及聚酰胺树脂+氟树脂中选择。当采用聚酰亚胺树脂+氟树脂或聚酰胺树脂+氟树脂时，氟树脂布置在外侧。

4.热辊形状

如果必要的话，在热辊上形成有轴冠。轴冠可以是鼓状或桶状。

5.热辊的旋转机构

公知的机构可用作旋转热辊的机构

[感应线圈]

感应线圈彼此分开地布置在热辊轴向上，该线圈通过高频电源受激励。另外，感应线圈用来在热辊中产生高频AC磁场，并用来把高频能量传送到副线圈上。每个感应线圈都插入到空心热辊的内部，作为互感器的主线圈，与热辊的副线圈进行空心互感耦合。感应线圈可以相对于旋转热辊静止，与热辊一起旋转，或者与热辊分开旋转。当感应线圈转动时，在高频电源和感应线圈之间设置有旋转收集器机构。术语“空心互感耦合”不仅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，这种情况是指当磁性体没有在感应线圈内部时。

感应线圈可用作线圈轴，该线圈轴可由最小可能的感应损耗的材料制成，以使感应线圈保持预定的形状和在预定位置上。线圈轴具有用来正确缠线的缠线槽或用来夹持导线的轴向沟槽。作为采用线圈轴的替代，感应线圈可设计成通过用合成树脂或玻璃对感应线圈成型或采用合成树脂或玻璃作为粘接剂来维持预定的形状。

另外，感应线圈可通过导线串联或并联到共用的高频电源上。如果必要的话，感应线圈可连接到不同的高频电源上。在一些情况下，优选的是，导线布置在靠近感应线圈的内部或外部的位置，其中导线把高频从高频电源发送到感应线圈上，同时导线也可连接到电容器上。当导线延伸到感应线圈内部时，如果导线靠近感应线圈轴时，与导线交连的磁通增加。这就在感应线圈内部产生了涡流损耗，降低了能量传输效率。这种状态是不期望的。相比之下，上面结构使得与导线交连的磁通减少。这样就抑制了能量传输效率的相对降低。

[电容器]

一组电容器连接到感应线圈上，并与感应线圈分别形成了谐振电路。谐振电路的谐振点不是一致的。术语“谐振点不是一致的”是指这样的情况，即每个感应线圈和相关电容器组形成谐振电路，在所有的谐振电路中，没有相同的谐振点。例如，当有两个感应线圈时，相关的谐振电路具有不同的谐振点。当有三个感应线圈时，其中一个谐振电路由至少一个感应线圈和对应的电容器形成，该谐振电路具有与其他两个谐振电路的谐振点不同的谐振点。某些谐振电路具有相同的谐振点。

电容器的位置没有限制。根据阻热温度和热辊的空间，电容器可布置在热辊中的感应线圈附近。可选择的是，电容器可与感应线圈和热辊分开。

[其他元件]

虽然以下元件不是本发明的必需元件，但是可选择以下元件来获得更有效的感应热辊装置。

1.高频电源

高频电源最好是这样的，即它输出100KHz或更高的高频。然而，高频电源的输出频率一般不受限制。当采用100kHz或更高的高频时，可通过进一步提高电能的传输效率来增加感应线圈的Q。当能量传输效率提高时，整个的加热效率就增加了，同时减少了能量消耗。从适当的有源器件(如MOSFET)的经济观点以及抑制噪音的简化观点来看，优选的频率为1到4MHz。

为了产生高频，利用有源器件，如半导体切换器件把DC或低频AC直接或间接转换到高频是很实际的。为了从低频AC中获得高频能量，整流装置可用于临时把低频AC转换成DC。DC可以是平流滤波电路或非平流滤波电路形成的滤波DC。为了把DC转换成高频，可采用如放大器和变换器的电路装置。具有高能量转换效率的E级放大器可作为放大器。也可采用半桥变换器。另外，最佳有源器件为MOSFET，该器件具有极好的高频特性。一组并联的高频电源电路可对每个高频电源的高频输出在其提供给感应线圈前进行合成。这样就使每个高频电源电路输出变小，同时采用MOSFET作为有源器件，同时获得需要的能量。这样就能很便宜和有效地产生高频。

当高频电源的频率变化时，提供给每个感应线圈上的能量可单独控制。另外，必要时，当装置驱动时，提供给装置的能量比在正常工作期间的要大，而使辊子迅速加热。

另外，高频电源可由一组感应线圈来共用。然而，必要的话，可为每个感应线圈提供有频率变化的高频电源。

2.预热控制

当开始进行装置的操作时，或者当在开始供电后装置预热时，对热辊进行控制，于是该热辊可比正常操作时较低速度旋转。

3.热辊的温度控制

为了使热辊温度保持在预定范围内的恒定值，例如为200℃，热辊的表面以热传导方式与热敏器件接触。具有负温度特性的热敏电阻或具有负温度特性的非线性电阻器可作为热敏器件。

4.复制纸

当用热辊加热被加热物体时，热辊可直接压在被加热物体上。然而，必要的话，复制纸可放在热辊和被加热物体之间。此时，复制纸可以是环状或辊状的。通过采用复制纸，可平稳地进行被加热物体的加热和传送。

[本发明的操作]

当在感应线圈上加有高频电压时，感应线圈产生高频磁场，该磁场可与热辊副线圈产生交连。也就是说，感应线圈起到了主线圈作用，同时在感应线圈和副线圈之间进行空心互感耦合。结果，副线圈形成了闭合回路。这样，副电流在热辊中循环流动。由于副线圈具有适当的副侧电阻，副线圈利用副电流产生焦耳热，同时热辊的温度增加。另外，如果以100KHz或更大的高频进行互感耦合时，空心互感耦合就使能量传输效率增加95％或更多。于是，减少了能量消耗。

在本发明中，通过用感应线圈和电容器组形成谐振电路以及具有非均一的谐振点，可获得下面效果。由感应线圈产生的高频能量随着感应线圈的端电压波动。在由感应线圈和对应的电容器形成的谐振电路中，加在感应线圈上的电压随着谐振电路谐振特性曲线的位置变化，谐振电路工作在该曲线位置。例如，在感应线圈端部的电压随着谐振程度来变化，同时端电压在靠近谐振点位置处增加。为谐振电路的Q增加时，谐振特性就更明显。因此，当由感应线圈和对应的电容器构成的谐振电路具有不同的谐振点，某些频率的相同高频电压加在每个谐振电路上时，在每个谐振电路谐振特性曲线靠近谐振点的工作位置，加在感应线圈的能量比加在远离谐振点的工作位置处的要大。当谐振点不同时，加在每个感应线圈上的能量差就形成了。另外，当高频的频率变化时，在谐振特性曲线上的工作位置就变化。这样，施加的能量以不同方式在不同感应线圈之间变化。另外，如上所述，感应线圈在热辊轴向散开。于是，由于互感耦合在热辊轴向产生的热量分布不是均一的。

因此，对在相应纸张的区域优先使热辊的温度升高。通过选择与每个感应线圈端电压相同的频率，而使每个感应线圈在大致相同温度下加热。这样就使加热与较大纸张尺寸一致。

本发明描述了与对应感应线圈形成谐振电路的每个电容器的最佳位置。换句话说，电容器布置在热辊的外侧，该热辊与感应线圈相对分开。电容器可市置在任何位置上，只要是位于热辊的外侧。用导线把位于热辊内部的感应线圈和位于热辊外侧的电容器连接起来。

另外，电容器可安装在相同的电路基板上。可选择的是，电容器可彼此分开布置，而不用电路基板。

这种结构具有以下优点。

1.电容器周围温度比热辊内部要低。于是，可采用具有较低热阻等级以及便宜的电容器。这就使热辊装置成本减少。

2.热辊的直径减少了。电容器使布置在热辊中的元件数量减少。这就使热辊直径减少了。于是，本发明有助于制造出更紧凑的热辊装置。

本发明描述了用于改变加在感应线圈上高频率的频率的最佳结构，并使热辊的加热区域是可变的。换句话说，高频电源的输出频率是可变的。另外，感应线圈共用同一电源。为了改变频率，可改变高频电源的励磁频率。为了改变频率，把外部信号加到高频电源上。当外部信号是数字信号时，可通过A/D转换器来控制高频电源的励磁振荡器。

在本发明中，通过采用相同的高频电源，可在不对高频输出电路进行切换的情况下，单独控制加在至少一些感应线圈上的电能。这就能控制在热辊轴向上的加热区域。于是，当在定影装置中采用本发明的热辊时，可选择地增加对应于纸张尺寸的轴向区域温度。

在不切换电路的情况下控制加热区域。这就使电路结构简化，同时使感应加热装置更便宜。

另外，同一高频电源用于一组感应线圈。这就节约了涉及高频电源的成本。

本发明的另一个方面是一种定影装置，该装置包括压辊和感应热辊装置，热辊装置包括被压辊挤压的热辊。感应热辊装置把记录媒质保持在压辊和热辊之间，其中在该媒质上形成有墨粉图象，从而传送记录媒质并把在记录媒质上的墨粉图象定影。感应热辊包括：沿着热辊轴向分开布置的一组感应线圈。热辊包括副线圈，该线圈空心互感器耦合到感应线圈上。感应热辊还包括一组电容器，每个电容器连接到一个感应线圈上，形成谐振电路。至少一个谐振电路具有与其他谐振电路不同的谐振点。

压辊和热辊可直接地彼此挤压。然而，必要的话，复制纸可布置在压辊和热辊之间，于是它们可彼此间接挤压。复制纸可以是环状或辊状的。

在本发明中，墨粉图象高速定影，同时在压辊和热辊之间夹持状态下传送形成有墨粉图象的记录媒质。

本发明的再一个方面是一种成像设备，该设备包括：用于在记录媒质上形成墨粉图象的成像单元，和用于传送形成有墨粉图象的记录媒质并把在记录媒质上的墨粉图象定影的定影装置。定影装置包括：感应热辊装置，该装置具有压辊和被压辊挤压的热辊。感应热辊装置把记录媒质保持在压辊和热辊之间，其中在该媒质上形成有墨粉图象，从而传送记录媒质并把在记录媒质上的墨粉图象定影。感应热辊具有沿着热辊轴向分开布置的一组感应线圈。热辊包括副线圈，该线圈空心互感器耦合到感应线圈上。热辊还包括一组电容器，每个电容器连接到一个感应线圈上，形成谐振电路。至少一个谐振电路具有与其他谐振电路不同的谐振点。

在本发明中，成像单元形成这样的图象，该图象通过间接技术或直接技术把图象信息形成在记录媒质上。术语“间接技术”是指通过转录形成图象的技术。

成像设备指电子照片复印机、打印机或传真机。

记录媒质指复印纸，打印纸，电传纸，或静电记录纸。

本发明使成像设备在用于高速情况下是最佳的。

附图说明

通过参照下面对目前优选实施例的描述以及附图，可以最好地理解本发明及其目的和优点。

图1为本发明第一实施例的感应热辊装置的电路方框图；

图2为感应线圈和热辊的局部正面剖视图；

图3为感应线圈和热辊的侧面剖视图；

图4为电路图；

图5示出了三个谐振电路谐振特性的图象；

图6示出了在本发明第一实施例的热辊装置中，当频率为f1和f2时，在热辊轴向的温度分布图象；

图7为在本发明第二实施例的热辊装置中，三个谐振电路的谐振特性的图象；

图8为当频率为f1和f2时，在热辊轴向的温度分布图象。

图9示出了在本发明第三实施例的热辊中谐振电路和副线圈之间关系的电路图，其中该谐振电路由感应线圈和电容器构成；

图10示出了两个谐振电路谐振特性的图象；

图11为当频率为f1和f2时，在热辊轴向的温度分布图象；

图12为结合的透视图和电路图，其中示出了在本发明第四实施例的热辊中的感应线圈和电容器；

图13为本发明优选实施例的定影装置的竖向剖面图；及

图14为作为本发明成像设备的复印机的剖面图。

具体实施方式

下面参照附图来讨论本发明的优选实施例。

图1为本发明第一实施例的感应热辊装置的电路方框图。

图2为感应线圈和热辊的局部正面剖视图。

图3为感应线圈和热辊的侧面剖视图。

图4为电路图。

图5示出了三个谐振电路谐振特性的图象。在该图象中，水平轴表示频率，竖直轴表示阻抗的绝对值。

感应热辊装置包括热辊HR、三个感应线圈IC1、IC2、IC3和三个电容器C1、C2、C3。热辊HR组成旋转机构RM，该旋转机构在图2中已示出。旋转机构RM驱动热辊HR，并使其旋转。三个感应线圈IC1、IC2、IC3和三个电容器C1、C2、C3分别形成三个谐振电路。谐振电路RC1、RC2、RC3由高频电源HFS加偏压。高频电源HFS为感应线圈IC1、IC2、IC3提供高频电压。高频电源具有输入端子，该端子与DC电流源DC的输出端子连接。DC电流源DC具有输入端子，该输入端子与低频AC电源AS连接。下面详细讨论每个器件的结构。

[热辊HR]

热辊HR由旋转机构RM驱动，包括滚筒基座1、副线圈ws和保护层2。

辊基座1是由氧化铝陶瓷制成的空心圆柱体，长度为300mm，厚度为3mm。

副线圈ws为CU汽相淀积膜，它是由膜状圆筒单匝线圈制成的，在辊基座1的外表面上，在轴向整个有效长度上布置。副线圈ws的厚度设定成在热辊HR圆周方向上的副侧电阻(side resistance)为1Ω，该值大致与副电抗的相同。

保护层2由氟树脂制成，通过对副线圈ws的外表面进行涂覆而形成。

旋转机构RM为使热辊HR旋转的机构。如图2和3所示，旋转机构RM包括第一末端元件3A、第二末端元件3B、两个轴承4、伞齿轮5、花键齿轮(spline gear)6和电机7。

第一末端元件3A包括端盖3a、驱动轴3b和内端部3c。从图2中可以看出，端盖3a的左端嵌入在热辊HR中，并通过螺栓(图中未示出)固定到热辊HR中。驱动轴3b从端盖3a的外侧中心部向外伸展。内端部3c从端盖3a的内侧中心部向内伸展。

第二末端元件3B包括圆环3d。该圆环的右端通过螺栓(未示出)嵌入在热辊HR上。

两个轴承4中的一个可转动地支撑着第一末端元件3A的端盖3a的外表面。而另一个轴承4可转动地支撑着第二末端元件3B的外表面。因此，热辊HR就通过第一和第二末端元件3A、3B以及一对轴承4可转动地被支撑着，而第一和第二末端元件与热辊HR的端部联接。

伞齿轮5固定到第一末端元件3A的驱动轴3b上。花键齿轮6与该伞齿轮5啮合。电机7具有直接与花键齿轮6联接的转子轴。

[三个感应线圈IC1、IC2、IC3]

三个感应线圈IC1、IC2、IC3与热辊HR的副线圈ws磁连接。如图2和3所示，感应线圈IC1、IC2、IC3围绕线圈轴8而缠绕，并在热辊HR的轴向彼此隔开布置。另外，感应线圈IC1、IC2、IC3在两根导线之间串联。导线9把感应线圈IC1、IC2、IC3连接到高频电源HFS的输出端子上。

线圈轴8是由氟树脂制成的实心圆柱体，具有凹口8a、支撑部8b和沟槽8c。凹口8a形成在线圈轴8的末端中心，并以相对转动方式与旋转机构RM配合。支撑部形成在线圈轴8的基部，并固定在紧固部(未示出)上。沟槽8c为桶状(cask-like)，形成在线圈轴8轴向的一部分外表面上，从而容纳导线9。如图3所示，导线9被容纳在凹槽1c内，从线圈轴8的基部延伸出，并通过同轴电缆与高频电源HFS的输出端子连接。

三个感应线圈IC1、IC2、IC3在静态下使用，导线I容纳在感应线圈IC1、IC2、IC3附近的凹槽1c内。这样，就不会发生磁通交连。于是，在导线中几乎没有涡流损耗。

三个感应线圈IC1、IC2、IC3从第二末端元件3B的圆环3d插入到热辊HR内。形成在线圈轴8末端的凹口1a与第一末端元件3A的内端啮合。形成在基部的支撑部8b固定到紧固部上。因此，即使是当热辊HR旋转时，三个感应线圈IC1、IC2、IC3与热辊HR也被同轴地支撑并保持在静止状态。

[三个电容器C1、C2、C3]

如图1和4所示，三个电容器C1、C2、C3并联到三个感应线圈IC1、IC2、IC3上，形成三个谐振电路RC1、RC2、RC3。在图4和图5中，R_ws表示由热辊HR的副线圈ws形成的闭合电路的等效电阻。

[三个谐振电路RC1、RC2、RC3]

参见图5，在三个谐振电路RC1、RC2、RC3中，谐振电路RC1、RC2具有由曲线A示出的谐振点，而谐振电路RC3具有由曲线B示出的谐振点。也就是说，曲线A的谐振点与曲线B的谐振点有偏离。

[高频电源HFS]

参见图4，高频电源HFS包括高频过滤器HFF、频率变化的高频振荡器OSC、驱动电路DC、半桥变换器主电路HBI、负载电路LC和外部信号源OSS。

高频过滤器HFF布置在DC电源DC和半桥变换器主电路HBI之间，阻止高频进入到低频AC电源AS。

高频振荡器OSC使振荡频率变化，形成具有预定频率的高频信号，并把该高频信号发送到驱动电路DC上。

驱动电路DC为前置放大器，该放大器把从高频振荡器OSC发送来的高频信号放大，输出驱动信号。

半桥变换器主电路HBI包括两个MOSFETs(金属氧化物半导体场效晶体管)Q1、Q2，这两个管子串联在DC电源DC的输出端子和两个电容器C4、C5之间，而两个电容器C4、C5并联到MOSFETs Q1、Q2。MOSFETs Q1、Q2通过驱动电路DC的驱动信号可选择地切换。半桥变换器主电路HBI把DC电源DC的DC输出变换成具有大致为矩形波的高频。当进行变换时，电容器C4、C5起到高频旁路的作用。

负载电路LC包括DC截断电容器C6、电感器L1和三个电容器C1、C2、C3。DC截断电容器C6阻止DC成分从DC电源DC一侧通过MOSFETs Q1、Q2进入到负载电路LC上。电感器L1和三个电容器C1、C2、C3形成了串联的谐振电路，波形使加在三个感应线圈IC1、IC2、IC3末端上的高频电压得到整形。被波形整形的高频电压对三个感应线圈IC1、IC2、IC3加偏压。

外信号源OSS使高频电源HFS的输出频率变化，同时控制振荡器OSC，使振荡器OSC的振荡频率变化。

[DC电源DC]

DC电源DC为整流电路，具有输出端子，该端子连接到低频SC电源AS上。DC电源DC把低频AC电压隐藏到非平流的DC电压中，该非平流的电压从DC电源DC的DC输出端子输出。

[低频AC电源AS]

低频AC电源是由例如100V商业AC电源构成的。

[感应热辊装置的操作]

低频AC电源AS的低频AC电压被转换成DC电源DC的DC电压，该DC电压通过高频电源HFS被进一步转换成高频电压。高频电压提供给三个感应线圈IC1、IC2、IC3。

由感应线圈IC1和电容器C1形成谐振电路RC1的谐振特性，该特性可根据图5中的曲线A预先设定。相比之下，由感应线圈IC2、IC3和电容器C2、C3形成谐振电路RC2和RC3的谐振特性，该特性可根据图5中的曲线B预先设定。因此，两个谐振特性是彼此不同的。这样，由于当频率为f1时，感应线圈IC1、IC2、IC3的阻抗绝对值大致相等，于是通过把高频电压加到感应线圈IC1、IC2、IC3上而产生的热量就基本上相同。结果，如图6中曲线C所示，热辊HR的温度在整个有效长度上基本上是一致的。

图6示出了在本发明第一实施例的热辊中，当频率为f1和f2时，在热辊轴向的温度分布图象。在该图象中，水平轴代表热辊的位置(轴向)，而竖直轴表示温度。

当外部信号源OSS控制高频电源HFS使输出频率变化到f2时，谐振电路RC2和RC3在谐振特性的谐振点处被偏压。然而，由于谐振电路RC1明显地与谐振点不同，谐振电路RC2、RC3的端电压增加，而谐振电路RC1的端电压减少。结果，如图6中曲线D所示，热辊HR的温度分布成图中的中心和右边区域较高，而左边区域较低。

图7为在本发明第二实施例的热辊装置中，三个谐振电路的谐振特性的图象。在该图象中，水平轴表示频率，而竖直轴表示温度。

图8为当频率为f1和f2时，在热辊轴向的温度分布图象。在该图象中，水平轴表示热辊的位置(轴向)，而竖直轴表示温度。

在与第一实施例相同的方式中，第二实施例具有三个谐振电路RC1、RC2、RC3。另外，除了谐振电路RC1、RC2、RC3的谐振特性外，其他部分也与第一实施例中的相同。由感应线圈IC1、IC3和电容器C1、C3分别形成谐振电路RC1和RC3的谐振特性，该特性可如图7中的曲线A示出的那样来预先设定。另外，由感应线圈IC2和电容器C2形成谐振电路RC2的谐振特性，该特性可如曲线B示出的那样预先设定。

当频率为f1时，在曲线A和B中阻抗的绝对值是相等的。于是，相应于加在感应线圈IC1、IC2、IC3上的高频电压，在这些线圈上产生的热量值大致相同。结果，如图1中曲线C所示，热辊HR的温度在整个有效长度上基本上是一致的。

当高频电源FS的频率变化到f2时，谐振电路RC2大约在谐振特性的谐振点处被偏压。然而，由于谐振电路RC1和RC3明显地与谐振点不同，谐振电路RC2的端电压增加，而谐振电路RC1、RC3的端电压减少。结果，如图8的曲线E所示，热辊HR的温度分布成中心区域较高，而左边和右边区域较低。

图9示出了在本发明第三实施例的热辊中谐振电路和副线圈之间关系的电路图，其中该谐振电路由感应线圈和电容器构成。与图4中相同或者相似的部件用相同或者相似的标号来表示，下面对这些部件就不再讨论了。

图10示出了两个谐振电路谐振特性的图象。在该图象中，水平轴表示频率，而竖直轴表示阻抗的绝对值。；

图11为当频率为f1和f2时，在热辊轴向的温度分布图象。在该图象中，水平轴表示热辊的位置(轴向)，竖直轴表示温度。

第三实施例与上面实施例不同的是，它有两个谐振电路RC1、RC2。在图11的图象中，曲线A表示谐振电路RC1的谐振特性，曲线B表示谐振电路RC2的谐振特性。

当频率变化到f1时，感应线圈IC1的阻抗与感应线圈IC2的阻抗相同。于是，热辊HR的温度分布是这样的，即温度沿着有效长度大致是均一的。

当频率变化到f2时，感应线圈IC1的端电压增加，而感应线圈IC2的端电压减少。于是，如图11中曲线G所示，在左边区域温度较高，而在右边区域温度较低。

图12为结合的透视图和电路图，其中示出了在本发明第四实施例的热辊中的感应线圈和电容器。与图2和图3中相同或者类似的部分采用相同或者类似的标号。下面对这些部分就不再讨论了。

第四实施例与其他实施例不同的是，电容器C1、C2、C3布置在感应线圈IC1、IC2、IC3的线圈轴8的外面。

图13为本发明优选实施例的定影装置的竖向剖面图。

定影装置包括感应热辊装置21、压辊22、记录媒质23、墨粉24、支撑件25和感应线圈IC。

在图1到图5所示的第一实施例中采用了感应热辊装置21。

设置压辊22来挤压感应热辊装置21的热辊HR。压辊22通过夹持记录媒质23把记录媒质与热辊HR一起传送。

墨粉24施加在记录媒质23的表面上，形成图象。

支撑件25把每个元件(除了记录媒质外)保持在预定位置。

在定影装置中，记录媒质23上施加有墨粉，形成图象，该记录媒质23插入在感应热辊装置21的热辊HR和压辊22之间。另外，热辊HR对墨粉24加热并使其熔化，完成热定影。

图14为作为本发明优选实施例的成像设备的复印机剖面图。

复印机包括阅读装置31、成像机构32、定影装置33和成像设备壳体34。

阅读装置31用光阅读原始纸件，并产生图象信号。

成像机构32根据图象信号在感光磁鼓32a上形成静电潜在图象，并把墨粉加在静电潜在图象上，形成负象。然后成像机构32把图象转录到例如纸的记录媒质上。

定影装置33对加在记录媒质上的墨粉加热并使其熔化，完成热定影。

成像设备壳体34把包括阅读装置31、成像机构32和定影装置33的上述装置包容起来。另外，成像设备包括传送装置、电源装置和控制装置。

对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明可体现在许多其他具体的形式中。因此，可把本实例和实施例看成是示意性和非限制性的，同时本发明并不限于这里给出的细节，而可以在附加的权利要求书中的范围及等同物内进行改型。

Claims (21)

1.一种感应热辊装置，包括

热辊；

一组沿着热辊轴向分开布置的感应线圈，其中热辊包括与感应线圈空心互感耦合的副线圈；及

一组电容器，每个电容器与一个感应线圈连接，形成谐振电路，其中至少一个谐振电路具有与其他谐振电路不同的谐振点。

2.根据权利要求1所述的感应热辊装置，其中电容器与热辊隔开。

3.根据权利要求1或2所述的感应热辊装置，还包括：

变化频率型高频电源，该电源电连接到感应线圈上，为感应线圈提供高频电能，所述高频高达100KHz或更大。

4.根据权利要求1或2所述的感应热辊装置，其中感应线圈组包括三个感应线圈，电容器组包括三个电容器，三个感应线圈和三个电容器分别形成三个谐振电路，其中第一谐振电路具有与第二和第三谐振电路不同的谐振点。

5.根据权利要求4所述的感应热辊装置，其中形成第一谐振电路的感应线圈和电容器靠近热辊纵向端部布置。

6.根据权利要求4所述的感应热辊装置，其中形成第一谐振电路的感应线圈和电容器布置在热辊的纵向中心部。

7.根据权利要求1或2所述的感应热辊装置，其中感应线圈组包括两个感应线圈，电容器组包括两个电容器，两个感应线圈和两个电容器分别形成两个谐振电路，其中两个谐振电路具有不同的谐振点。

8.一种定影装置，包括：

压辊；

感应热辊装置，该装置包括被压辊挤压的热辊，其中感应热辊装置把记录媒质保持在压辊和热辊之间，其中在该媒质上形成有墨粉图象，从而传送记录媒质并把在记录媒质上的墨粉图象定影，感应热辊包括：

沿着热辊轴向分开布置的一组感应线圈，其中热辊包括副线圈，该线圈空心互感器耦合到感应线圈上；以及

一组电容器，每个电容器连接到一个感应线圈上，形成谐振电路，其中至少一个谐振电路具有与其他谐振电路不同的谐振点。

9.根据权利要求8所述的定影装置，其中电容器与热辊隔开。

10.根据权利要求8或9所述的定影装置，其中感应热辊装置还包括可变频率型高频电源，该电源可电连接到感应线圈上，为该感应线圈提供高频电能，所述高频高达100KHz或更大。

11.根据权利要求8或9所述的定影装置，其中感应线圈组包括三个感应线圈，电容器组包括三个电容器，三个感应线圈和三个电容器分别形成三个谐振电路，其中第一谐振电路具有与第二和第三谐振电路不同的谐振点。

12.根据权利要求11所述的定影装置，其中形成第一谐振电路的感应线圈和电容器靠近热辊纵向端部布置。

13.根据权利要求11所述的定影装置，其中形成第一谐振电路的感应线圈和电容器布置在热辊的纵向中心部。

14.根据权利要求8或9所述的定影装置，其中感应线圈组包括两个感应线圈，电容器组包括两个电容器，两个感应线圈和两个电容器分别形成两个谐振电路，其中两个谐振电路具有不同的谐振点。

15.一种成像设备，包括：

用于在记录媒质上形成墨粉图象的成像单元；以及

用于传送形成有墨粉图象的记录媒质并把在记录媒质上的墨粉图象定影的定影装置；

定影装置包括：

感应热辊装置，该装置具有：

压辊；和

被压辊挤压的热辊，其中感应热辊装置把记录媒质保持在压辊和热辊之间，其中在该媒质上形成有墨粉图象，从而传送记录媒质并把在记录媒质上的墨粉图象定影，感应热辊具有：

沿着热辊轴向分开布置的一组感应线圈，其中热辊包括副线圈，该线圈空心互感器耦合到感应线圈上；以及

一组电容器，每个电容器连接到一个感应线圈上，形成谐振电路，其中至少一个谐振电路具有与其他谐振电路不同的谐振点。

16.根据权利要求15所述的成像设备，其中电容器与热辊隔开。

17.根据权利要求15或16所述的成像设备，其中感应热辊装置还包括可变频率型高频电源，该电源可电连接到感应线圈上，为该感应线圈提供高频电能，所述高频高达100KHz或更大。

18.根据权利要求15或16所述的成像设备，其中感应线圈组包括三个感应线圈，电容器组包括三个电容器，三个感应线圈和三个电容器分别形成三个谐振电路，其中第一谐振电路具有与第二和第三谐振电路不同的谐振点。

19.根据权利要求18所述的成像设备，其中形成第一谐振电路的感应线圈和电容器靠近热辊纵向端部布置。

20.根据权利要求18所述的成像设备，其中形成第一谐振电路的感应线圈和电容器布置在热辊的纵向中心部。

21.根据权利要求15或16所述的成像设备，其中感应线圈组包括两个感应线圈，电容器组包括两个电容器，两个感应线圈和两个电容器分别形成两个谐振电路，其中两个谐振电路具有不同的谐振点。

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