DE112004000086T5

DE112004000086T5 - Elektrische Leistungsvorrichtung, elektromagnetische Iduktionsfixiervorrichtung und Bilderzeugungsvorrichtung, die diese verwendet

Info

Publication number: DE112004000086T5
Application number: DE112004000086T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Tosu Nonaka; Tomoyuki Kasuga Noguchi; Tadayuki Chikushino Kajiwara
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-11-03
Also published as: US7146116B2; US20040240898A1; WO2004068904A2; WO2004068904A3; WO2004068245A3; GB0510685D0; GB2413443A; WO2004068245A2; US20040238530A1

Abstract

Leistungsvorrichtung für ein elektromagnetisches Induktionsheizmittel, das ein Wärmeerzeugungselement und eine Erregerspule umfasst, die in der Nähe des Wärmeerzeugungselements vorgesehen ist und dazu dient, zu bewirken, dass das Wärmeerzeugungselement durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugt, wobei die Leistungsvorrichtung umfasst:
eine Schalteinheit, die der Erregerspule eine Leistung liefert;
einen Schalteinheitsspannungs-Detektionsschaltkreis, der detektiert, dass eine Spannung, die an die Schalteinheit angelegt werden soll, einen sicheren Betriebsspannungsbereich übersteigt; und
einen Steuerschaltkreis, der eine Leistung, die der Spule geliefert werden soll, in Ansprechen auf ein Detektionssignal des Schalteinheitsspannungs-Detektionsschaltkreises steuert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsvorrichtung, die in einer Heizvorrichtung verwendet werden soll, welche ein elektromagnetisches Induktionsheizen verwendet.
Technischer Hintergrund
Bei Bilderzeugungsvorrichtungen wie beispielsweise einem Drucker; einem Kopiergerät oder einem Faxgerät wurde in den letzten Jahren die Nachfrage auf dem Markt nach Energieersparnis und Geschwindigkeitserhöhung stärker. Um dieser Nachfrage nachzukommen, ist es wichtig, dass der thermische Wirkungsgrad einer Fixiervorrichtung, die in der Bilderzeugungsvorrichtung verwendet werden soll, verbessert wird.
In der Bilderzeugungsvorrichtung wird durch ein Bildübertragungsverfahren oder ein direktes Verfahren über einen Bilderzeugungsprozess wie beispielsweise elektrofotographisches Aufzeichnen, elektrostatisches Aufzeichnen oder magnetisches Aufzeichnen ein unfixiertes Tonerbild auf einem Aufzeichnungsmaterial wie beispielsweise einem Aufzeichnungsmaterialblatt, einem Druckpapier, einem empfindlichen Papier oder einem elektrostatischen Aufzeichnungspapier gebildet. Als Fixiervorrichtung zum Fixieren des unfixierten Tonerbilds wird eine Fixiervorrichtung, die ein Kontaktheizverfahren wie beispielsweise ein Heizwalzenverfahren, ein Filmheizverfahren oder ein elektromagnetisches Induktionsheizverfahren verwendet, weit verbreitet eingesetzt.
In dem elektromagnetischen Induktionsheizverfahren wird insbesondere Joulesche Wärme direkt durch einen Wirbelstrom erzeugt, der durch das Wechselfeld eines Induktionsheizmittels, das eine Erregerspule umfasst, in einem Wärmerzeugungselement erzeugt wird, das ein magnetisches Metallelement ist. Aus diesem Grund sind Energieersparnis und Geschwindigkeitserhöhung hervorragend. In den letzten Jahren wurde dieses System weit verbreitet eingesetzt.
Bei dem elektromagnetischen Induktionsheizverfahren ist der Erregerstrom einer Spule sehr groß. Um den Verlust einer Schalteinheit zu verringern wird deshalb im Allgemeinen eine Energiequelle vom Spannungsresonanztyp eingesetzt.
26 und 27 zeigen den Betrieb einer herkömmlichen Energiequelle vom Spannungsresonanztyp.
26 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb einer Leistungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, und 27 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb einer Leistungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
26 zeigt eine Wellenform des normalen Betriebs eines Schaltkreises. Der Strom einer Schalteinheit (nicht dargestellt) wird erzeugt, wenn die Schalteinheit AN ist, und die Kollektorspannung der Schalteinheit wird erzeugt, wenn die Schalteinheit AUS ist. Die Spannungswellenform der Schalteinheit zeigt eine ähnliche Einhüllende wie eine Netzwechselspan nungswellenform. Eine Spannung, die an den Kollektor der Schalteinheit (nicht dargestellt) angelegt werden soll, umfasst einen theoretischen intrinsischen Spannungsmaximalwert. Folglich schlägt die Schalteinheit sofort durch, wenn eine höhere Spannung als der Wert angelegt wird.
27 zeigt die Betriebswellenform eines Schaltkreises in solch einem Fall. Eine an den Kollektor der Schalteinheit angelegte Spannung ist größer als ein theoretischer intrinsischer Spannungsmaximalwert der Schalteinheit. In diesem Fall schlägt die Schalteinheit sicher durch. Eine momentane Steuerungsbeeinträchtigung, die durch ein externes Rauschen und ein intern erzeugtes Rauschen bei dem Betrieb eines Schaltkreises erzeugt wird, und des weiteren eine Änderung eines intrinsischen Induktivitätswerts und eines intrinsischen Widerstandswerts in der Fixiereinrichtung sind direkt mit einer Schwankung der an den Kollektor der Schalteinheit angelegten Spannung verbunden. Um das Durchschlagen der Schalteinheit, das oben in Betrachtung dieser Faktoren beschrieben wird, zu vermeiden, muss die an den Kollektor der Schalteinheit angelegte Spannung daher bemessen sein, um einen sicheren Betriebsspannungsbereich festzulegen, der einen kleinen Wert mit einem ausreichenden Spielraum für den theoretischen intrinsischen Spannungsmaximalwert der Schalteinheit aufweist, experimentell ein Spielraum von 30 % bis 40 %. Dies führt zu der Auswahl einer Schalteinheit mit einer höheren theoretischen Maximalspannung.
Jedoch ist die Schalteinheit mit einer Erhöhung ihrer theoretischen Maximalspannung teurer. Wenn die theoretische Maximalspannung größer als ein konstanter Wert ist, wird der Preis auf mehrere 10-Male eines ursprünglichen Preises angehoben. Es besteht ein Problem darin, dass Unternehmensgewinne aufgrund einer übermäßigen Erhöhung eines Spannungsspielraums beträchtlich nachteilig beeinflusst werden.
Des weiteren zeigen 28 und 29 den Betrieb einer weiteren herkömmlichen Energiequelle vom Spannungsresonanztyp.
28 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb einer herkömmlichen Leistungsvorrichtung zeigt. Der Strom einer Schalteinheit (nicht dargestellt) wird erzeugt, wenn die Schalteinheit AN ist, und die Kollektorspannung der Schalteinheit wird erzeugt, wenn die Schalteinheit AUS ist. Die Spannungswellenform der Schalteinheit zeigt eine ähnliche Einhüllende wie eine Netzwechselspannungswellenform. Es sei angemerkt, dass die Netzwechselspannung, die in die Leistungsvorrichtung eingegeben werden soll, gleich oder kleiner wie die theoretische Maximalspannung der Leistungsvorrichtung ist, und ein Betrieb wird stabil durchgeführt.
Bei der Netzwechselspannung, die in die Leistungsvorrichtung eingegeben werden soll, werden jedoch eine Stoßspannung eines Gewitters, eine plötzliche Betriebsunterbrechung, die durch die Beeinträchtigung der Spannungsversorgung eines Elektrizitätswerks verursacht wird, und ein plötzlicher Abfall oder eine plötzliche Erhöhung erzeugt. Sogar eine höhere Stoßspannung als die theoretische Maximalspannung der Leistungsvorrichtung in solch einer Netzwechselspannung und des weiteren eine plötzliche und starke Schwankung, die die theoretische Maximalspannung der Leistungsvorrichtung nicht übersteigen, erhöhen den Durchlassstrom und die Durchlassspannung der Schalteinheit zu stark, wodurch verursacht wird, dass die Schalteinheit sofort durchschlägt. 29 zeigt die Betriebswellenform des Schaltkreises in solch einem Fall. 29 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb einer herkömmlichen Leistungsvorrichtung zeigt.
Die Netzwechselspannung, die in die Leistungsvorrichtung eingegeben werden soll, übersteigt die theoretische Maximalspannung der Leistungsvorrichtung plötzlich und ist somit erhöht. In der Erhöhungsperiode sind die Durchlassspannung und der Durchlassstrom der Schalteinheit proportional zu der Erhöhung der Netzwechselspannung, die in die Leistungsvorrichtung eingegeben werden soll, erhöht. Wenn der theoretische Spannungsmaximalwert oder der theoretische Strommaximalwert der Schalteinheit überstiegen werden, schlägt die Schalteinheit durch.
Aus diesen Gründen weist eine herkömmliche Spannungsresonanzschaltkreisenergiequelle ein Problem darin auf, dass ein Durchschlagdefekt auf einem Markt aufgrund der Stoßspannung eines Gewitters, einer plötzlichen Betriebsunterbrechung, die durch die Beeinträchtigung der Spannungsversorgung eines Elektrizitätswerks verursacht wird, und einem plötzlichen Abfall oder einer plötzlichen Erhöhung, die in der einzugebenden Netzwechselspannung erzeugt werden, auftritt.
Offenbarung der Erfindung
Deshalb ist es ein Ziel der Erfindung, den sicheren Betriebsspannungsbereich der Schalteinheit der theoretischen intrinsischen Maximalspannung der Schalteinheit so nahe wie möglich festzulegen, und den Spannungsspielraum, der herkömmlich aufrecht erhalten wird, beträchtlich zu reduzieren, wobei eine Schalteinheit ausgewählt wird, die eine niedrige theoretische Maximalspannung aufweist, und der Preis der Schalteinheit reduziert wird, um zu Unternehmensgewinnen beizutragen.
Um die Probleme zu lösen, stellt die Erfindung eine Leistungsvorrichtung für ein elektromagnetisches Induktionsheizmittel bereit, das ein Wärmeerzeugungselement und eine Erregerspule umfasst, die in der Nähe des Wärmeerzeugungselements vorgesehen ist und die dazu dient, dass das Wärmeerzeugungselement durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugt, umfassend eine Schalteinheit, um der Erregerspule Leistung zu liefern, ein Schalteinheitsspannungs-Detektionsmittel, um zu detektieren, dass eine Spannung, die an die Schalteinheit angelegt werden soll, einen sicheren Betriebsbereich übersteigt, und ein Leistungssteuerungsmittel, um eine Leistung, die an die Spule geliefert werden soll, in Ansprechen auf ein Detektionssignal des Schalteinheitsspannungs-Detektionsmittels zu steuern.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Leistungsvorrichtung bereitzustellen, die auch in dem Fall nicht durchschlägt, wenn eine Stoßspannung eines Gewitters, eine plötzliche Betriebsunterbrechung, die durch die Beeinträchtigung der Spannungsversorgung eines Elektrizitätswerks verursacht wird, und ein plötzlicher Abfall oder eine plötzliche Erhöhung in einer Netzwechselspannung, die in die Leistungsvorrichtung eingegeben werden soll, erzeugt werden.
Um die Probleme zu lösen, stellt die Erfindung eine Leistungsvorrichtung für ein elektromagnetisches Induktionsheizmittel bereit, das ein Wärmeerzeugungselement und eine Erregerspule umfasst, die in der Nähe des Wärmeerzeugungselements vorgesehen ist und dazu dient, dass das Wärmeerzeugungselement durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugt, umfassend eine Schalteinheit, um der Erregerspule Leistung zu liefern, einen Leistungsvorrichtungseingangsspannungs-Detektionsschaltkreis, um zu detektieren, dass eine Netzwechselspannung, die in die Leistungsvorrichtung eingegeben werden soll, eine theoretische Eingangsmaximalspannung der Leistungsvorrichtung übersteigt, und ein Leistungssteuerungsmittel, um eine Leistung, die der Spule geliefert wer den soll, entsprechend einem Detektionssignal des Leistungsvorrichtungseingangsspannungs-Detektionsmittels zu steuern.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer Bilderzeugungsvorrichtung mit einer Fixiervorrichtung zeigt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 ist eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau der Fixiervorrichtung zeigt, die in der Bilderzeugungsvorrichtung aus 1 verwendet werden soll, gemäß der Ausführungsform der Erfindung,
3 ist eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau einer Heizwalze zeigt, die zu der Fixiervorrichtung in 2 gehört und dieser entnommen ist,
4 ist eine Ansicht, die die Aufbauten einer Erregerspule und eines Kurzschlussrings zeigen, die zu der Fixiervorrichtung in 2 gehören,
5 ist eine erläuternde Ansicht, die den Zustand des magnetischen Flusses des Induktionsheizmittels zeigt, gemäß der Ausführungsform der Erfindung,
6 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der magnetische Fluss durch den Kurzschlussring des Induktionsheizmittels aufgehoben wird, gemäß der Ausführungsform der Erfindung,
7 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der magnetische Fluss durch den Kurzschlussring des Induktionsheizmittels aufgehoben wird, gemäß der Ausführungsform der Erfindung,
8 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Änderung des magnetischen Flusses durch eine Abschirmplatte in dem Induktionsheizmittel zeigt, gemäß der Ausführungsform der Erfindung,
9 ist eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau einer Fixiervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt,
10 ist ein Blockdiagramm, das einen Inverterschaltkreis, einen Steuerschaltkreis und Peripherieschaltkreise von diesen in der Fixiervorrichtung zeigt, die das elektromagnetische Induktionsheizverfahren verwendet, gemäß der Ausführungsform der Erfindung,
11 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Druckbetrieb mit dem elektromagnetischen Induktionsheizverfahren in 10 zeigt,
12 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Standby-Betrieb für die Ausführung des Heizens durch das elektromagnetische Induktionsheizverfahren in 10 zeigt,
13 ist ein Blockdiagramm, das einen Steuerschaltkreis und Peripherieschaltkreise von diesem in einer Fixiervorrichtung zeigt, die ein elektromagnetisches Induktionsheizverfahren verwendet, gemäß der Ausführungsform der Erfindung,
14 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Druckbetrieb mit dem elektromagnetischen Induktionsheizverfahren in 13 zeigt,
15 ist ein Blockdiagramm, das eine Verbindung eines Inverterschaltkreises und eines Steuerschaltkreises in einer Fixiervorrichtung zeigt, die ein elektromagnetisches Induktionsheizverfahren verwendet, gemäß der Ausführungsform der Erfindung,
16 ist ein elektrisches Blockdiagramm, das ein Induktionsheizmittel und einen Inverterleistungsschaltkreis in der Fixiervorrichtung zeigt, die das elektromagnetische Induktionsheizverfahren verwendet, gemäß der Ausführungsform der Erfindung,
17A und 17B sind Diagramme, die eine Verbinderspezifikation auf der Grundlage einer Versorgungsspannung in einem Verbindungsmittelabschnitt in 16 zeigen, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
18A und 18B sind Diagramme, die eine Verbinderspezifikation auf der Grundlage einer Versorgungsspannung in dem Verbindungsmittelabschnitt in 16 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigen,
19 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Schaltkreis einer Leistungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
20 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb der Leistungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt,
21 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb der Leistungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt,
22 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb der Leistungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt,
23 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Schaltkreis einer Leistungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
24 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb der Leistungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt,
25 ist ein Diagramm, das einen Verbinderaufbau zwischen der Erregerspule und der Leistungsvorrichtung zeigt,
26 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb einer herkömmlichen Leistungsvorrichtung zeigt,
27 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb der herkömmlichen Leistungsvorrichtung zeigt.
28 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb einer weiteren herkömmlichen Leistungsvorrichtung zeigt, und
29 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb der herkömmlichen Leistungsvorrichtung zeigt.
Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend in 1 bis 9 beschrieben. In diesen Zeichnungen weisen gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen auf und wiederholende Erklärungen werden weggelassen.
1 ist eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau einer Bilderzeugungsvorrichtung zeigt, die eine Fixiervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst, 2 ist eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau der Fixiervorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in der Bilderzeugungsvorrichtung in 1 verwendet werden soll, 3 ist eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau einer Heizwalze zeigt, die zu der Fixiervorrichtung in 2 gehört und dieser entnommen ist, 4 ist eine Ansicht, die die Aufbauten einer Erregerspule und eines Kurzschlussrings zeigt, die zu der Fixiervorrichtung in 2 gehören, 5 ist eine erläuternde Ansicht, die den Zustand des magnetischen Flusses des Induktionsheizmittels gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt, 6 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand, in dem der magnetische Fluss durch den Kurzschlussring des Induktionsheizmittels aufgehoben wird, gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt, 7 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der magnetische Fluss durch den Kurzschlussring des Induktionsheizmittels gemäß der Ausführungsform der Erfindung aufgehoben wird, 8 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Änderung eines magnetischen Flusses durch eine Abschirmplatte in dem Induktionsheizmittel gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt, 9 ist eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau einer Fixiervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt, 10 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Schaltkreis einer Leistungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, 11 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb der Leistungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt, 12 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb der Leistungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt und 13 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb der Leistungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
(1) Bilderzeugungsvorrichtung
Zuerst wird eine Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der Erfindung schematisch beschrieben. Die Bilderzeugungsvorrichtung, die in der Ausführungsform beschrieben wird, ist von einem Tandemtyp, in dem eine Entwicklungseinrichtung speziell für jeden der Toner vorgesehen ist, die vier Grundfarben aufweisen, die zu der Farbentwicklung eines Farbbildes in einer Vorrichtung beitragen, die ein elektrofotografisches Verfahren einsetzt, und wobei die Bilder, die die vier Grundfarben aufweisen, auf einem Übertragungselement überlagert und zusammen auf ein Blattmaterial übertragen werden.
Es ist jedoch ersichtlich, dass die Erfindung nicht nur auf die Bilderzeugungsvorrichtung vom Tandemtyp beschränkt ist, sondern für Bilderzeugungsvorrichtungen von allen Typen, ungeachtet der Anzahl an Entwicklungseinrichtungen und des Vorhandenseins eines Zwischenübertragungselements, eingesetzt werden kann.
In 1 sind um fotoempfindliche Trommeln 10a, 10b, 10c und 10d herum ein Auflademittel 20a, 20b, 20c und 20d zum einheitlichen Aufladen der Oberflächen der fotoempfindlichen Trommeln 10a, 10b, 10c und 10d, um ein vorbestimmtes elektrisches Potenzial zu erhalten, ein Belichtungsmittel 30 zum Bestrahlen von Abtastzeilen 30K, 30C, 30M und 30Y eines Laserstrahls, der Bilddaten mit speziellen Farben entspricht, auf den aufgeladenen fotoempfindlichen Trommeln 10a, 10b, 10c und 10d, wodurch elektrostatische latente Bilder erzeugt werden, ein Entwicklungsmittel 40a, 40b, 40c und 40d zum Entwickeln der elektrostatischen latenten Bilder, die auf den fotoempfindlichen Trommeln 10a, 10b, 10c und 10d gebildet sind, ein Übertragungsmittel 50a, 50b, 50c und 50d zum Übertragen von Tonerbildern, die auf den fotoempfindlichen Trommeln 10a, 10b, 10c und 10d entwickelt werden, auf ein endloses Zwischenübertragungsband (Zwischenübertragungselement) 70, und ein Reinigungsmittel 60a, 60b, 60c und 60d zum Entfernen eines Toners, der auf den fotoempfindlichen Trommeln 10a, 10b, 10c und 10d bleibt, nachdem die Tonerbilder von den fotoempfindlichen Trommeln 10a, 10b, 10c und 10d auf das Zwischenübertragungsband 70 übertragen werden, vorgesehen.
Das Belichtungsmittel 30 ist mit einer vorbestimmten Neigung in Bezug auf die fotoempfindlichen Trommeln 10a, 10b, 10c und 10d vorgesehen.
Des weiteren wird das Zwischenübertragungsband 70 in Richtung eines Pfeils A gedreht, wie es in der Zeichnung gezeigt ist. An Bilderzeugungsstellen Pa, Pb, Pc bzw. Pd werden ein Schwarz-Bild, ein Cyan-Bild, ein Magenta-Bild bzw. ein Gelb-Bild erzeugt. Dann werden die monochromatischen Bilder mit den jeweiligen Farben, die auf den fotoempfindlichen Trommeln 10a, 10b, 10c und 10d erzeugt werden, sequenziell überlagert und auf das Zwischenübertragungsband 70 übertragen, so dass ein Vollfarbenbild erzeugt wird.
Eine Papierzufuhrkassette 100, die ein Blattmaterial (ein Aufzeichnungsmedium) 90 wie beispielsweise ein Druckpapier beherbergt, ist in dem unteren Teil der Vorrichtung vorgesehen. Die Blattmaterialien 90 werden einzeln aus der Papierzufuhrkassette 100 über eine Papiervorschubwalze 80 zu einer Papiertransportstrecke vorgeschoben.
An der Papiertransportstrecke sind eine Übertragungswalze 110 zum Herstellen eines Kontakts mit der Außenumfangsoberfläche des Zwischenübertragungsbands 70 mit einer vorbestimmten Größe und zum Übertragen eines Farbbilds, das auf dem Zwischenübertragungsband 70 erzeugt wird, auf das Blattmaterial 90, und eine Fixiereinrichtung 120 zum Fixieren des auf das Blattmaterial 90 übertragenen Farbbilds durch einen Druck und eine Wärme, die durch das Zwischenschalten und die Drehung der Walze erzeugt werden, vorgesehen.
Des weiteren bildet eine Tür 125 ein Gehäuse der Bilderzeugungsvorrichtung und wird beim Austauschen der Fixiereinrichtung 120 oder bei der Behebung eines Staus geöffnet und geschlossen.
In der Bilderzeugungsvorrichtung, die solch einen Aufbau aufweist, wird zuerst ein latentes Bild mit einer Schwarz-Farbkomponente einer Bildin formation auf der fotoempfindlichen Trommel 10a durch das Auflademittel 20a der Bilderzeugungsstelle Pa und das Belichtungsmittel 30 erzeugt. Das latente Bild wird durch das Entwicklungsmittel 40a, das durch das Entwicklungsmittel 40a einen schwarzen Toner aufweist, als ein Schwarz-Tonerbild in ein sichtbares Bild umgewandelt und wird als Schwarz-Tonerbild über das Übertragungsmittel 50a auf das Zwischenübertragungsband 70 übertragen.
Andererseits wird, während das Schwarz-Tonerbild auf das Zwischenübertragungsband 70 übertragen wird, ein latentes Bild mit einer Cyan-Farbkomponente in der Bilderzeugungsstelle Pb erzeugt und nachfolgend wird durch das Entwicklungsmittel 40b ein Cyan-Tonerbild entwickelt. Dann wird das Cyan-Tonerbild durch das Übertragungsmittel 50b der Bildstelle Pb auf das Zwischenübertragungsband 70 übertragen, auf das das Schwarz-Tonerbild vollständig in der Erzeugungsbildstelle Pa übertragen wird, und wird dem Schwarz-Tonerbild überlagert.
Ein Magenta-Tonerbild und ein Gelb-Tonerbild werden auch auf die gleiche Weise erzeugt. Wenn die Tonerbilder mit vier Farben vollständig auf dem Zwischenübertragungsband 70 überlagert sind werden die Tonerbilder mit den vier Farben zusammen über die Blattmaterialübertragungswalze 110 auf das Blattmaterial 90 übertragen, das von der Papierzufuhrkassette 100 mittels der Papiervorschubwalze 80 zugeführt wird. Die Tonerbilder, die somit übertragen werden, werden erwärmt und durch die Fixiereinrichtung 120 auf dem Blattmaterial 90 fixiert, so dass ein Vollfarbbild auf dem Blattmaterial 90 erzeugt wird.
(2) Fixiervorrichtung
Als nächstes folgt eine Beschreibung der Fixiervorrichtung, die in der Bilderzeugungsvorrichtung verwendet wird.
Wie es in 2 gezeigt ist, besteht die Fixiervorrichtung aus einer Heizwalze (einem Wärmeerzeugungselement) 130, die durch die elektromagnetische Induktion des Induktionsheizmittels 180 erwärmt werden soll, einer Fixierwalze 140, die parallel zu der Heizwalze 130 vorgesehen ist, einem endlosen riemenförmigen wärmebeständigen Band (Tonerheizmedium) 150, das über der Heizwalze 130 und der Fixierwalze 140 vorgesehen ist, durch die Heizwalze 130 erwärmt wird und in einer Richtung eines Pfeils B durch die Drehung von mindestens einer dieser Walzen gedreht wird, und einer Druckwalze 160, die in einem Druckkontakt mit der Fixierwalze 140 durch das wärmebeständige Band 150 vorgesehen ist, und in einer Vorwärtsrichtung in Bezug auf das wärmebeständige Band 150 gedreht wird.
Die Heizwalze 130 ist durch ein Drehelement ausgebildet, das ein hohles und zylinderförmiges magnetisches Metallelement wie beispielsweise Eisen, Kobalt, Nickel oder eine Legierung aus diesen Metallen ist, und weist zum Beispiel einen Außendurchmesser von 20 mm und eine Dicke von 0,3 mm auf, und weist eine niedrige Wärmekapazität und einen plötzlichen Temperaturanstieg auf.
Wie es in 3 gezeigt ist, sind beide Enden der Heizwalze 130 drehbar durch ein Lager 132 gelagert, das an einer aus galvanisiertem oder verzinktem Blech ausgebildeten Trägerseitenplatte 131 befestigt ist. Die Heizwalze 130 wird durch das Antriebsmittel eines Vorrichtungskörpers, der nicht dargestellt ist, gedreht. Die Heizwalze 130 besteht aus einem magnetischen Material, das eine Legierung aus Eisen, Nickel und Chrom ist, und ist ausgebildet, um einen Curie-Punkt von 300°C oder höher aufzuweisen. Des weiteren ist die Heizwalze 130 röhrenförmig mit einer Dicke von 0,3 mm ausgebildet.
Um eine Formtrenneigenschaft bereitzustellen ist die Oberfläche der Heizwalze 130 mit einer Formtrennschicht (nicht dargestellt) beschichtet, die aus einem Fluorharz mit einer Dicke von 20 μm ausgebildet ist. Für die Formtrennschicht können Harz oder Kautschuk mit einer ausgezeichneten Formtrenneigenschaft wie beispielsweise PTFE, PFA, FEP, Siliconkautschuk oder Fluor enthaltender Kautschuk einzeln verwendet werden oder sie können gemischt werden. In dem Fall, in dem die Heizwalze 130 zum Fixieren eines monochromatischen Bilds verwendet wird, ist es vorzuziehen, dass nur die Formtrenneigenschaft erhalten bleibt. In dem Fall, in dem die Heizwalze 130 zum Fixieren eines Farbbilds verwendet wird, ist es wünschenswert, dass eine Elastizität gegeben ist. In dem Fall ist es notwendig, eine dickere Kautschukschicht auszubilden.
Die Fixierwalze 140 umfasst eine Metallkernstange 140a wie beispielsweise rostfreier Stahl und ein elastisches Element 140b, das dadurch erhalten wird, dass Siliconkautschuk mit einer wärmebeständigen Eigenschaft in einen festen oder einen Schaumzustand gebracht und die Kernstange 140a bedeckt wird. Um einen Fixierwalzenspaltabschnitt N mit einer vorbestimmten Breite zwischen der Druckwalze 160 und der Fixierwalze 140 durch eine Druckkraft zu bilden, die durch die Druckwalze 160 beaufschlagt wird, wird ein Außendurchmesser, der größer als der der Heizwalze 130 ist, auf ungefähr 30 mm gesetzt.
Das elastische Element 140b weist eine Dicke von ungefähr 3 bis 8 mm und eine Härte von ungefähr 15 bis 50 Grad auf (Asker-Härte: JISA-Härte von 6 bis 25 Grad). Durch diesen Aufbau ist die Wärmekapazität der Heizwalze 130 kleiner als die der Fixierwalze 140. Folglich erwärmt sich die Heizwalze 130 schnell, so dass die Aufwärmzeit verkürzt ist.
Das wärmebeständige Band 150, das über der Heizwalze 130 und der Fixierwalze 140 vorgesehen ist, wird in einem Kontaktabschnitt mit der Heizwalze 130, die durch das Induktionswärmemittel 180 erwärmt wird, erwärmt. Dann wird die Innenoberfläche des wärmebeständigen Bands 150 kontinuierlich durch die Drehung der Heizwalze 130 und der Fixierwalze 140 erwärmt. Demzufolge wird das Band vollständig erwärmt.
Das wärmebeständige Band 150 ist ein aus Schichten zusammengesetztes Band, das aus einer Wärmeerzeugungsschicht, die als Basismaterial ein Metall mit einer magnetischen Eigenschaft wie beispielsweise Eisen, Kobalt oder Nickel oder eine Legierung mit diesen als Basismaterialien verwendet, und einer Formtrennschicht (nicht dargestellt) besteht, die aus einem elastischen Element wie beispielsweise Siliconkautschuk oder Fluor enthaltendem Kautschuk ausgebildet ist und vorgesehen ist, um die Oberfläche der Wärmeerzeugungsschicht abzudecken.
Durch Verwenden des aus Schichten zusammengesetzten Bands kann das Band direkt erwärmt werden und des weiteren kann eine Wärmeerzeugungseffizienz verbessert werden und ein Ansprechen kann schneller durchgeführt werden.
Sogar wenn aus irgendeinem Grund zum Beispiel eine fremde Substanz in den Abschnitt zwischen dem wärmebeständigen Band 150 und der Heizwalze 130 gelangt und eine Lücke erzeugt, erzeugt das wärmebeständige Band 150 durch eine Wärmeerzeugung, die durch die elektromagnetische Induktion der Wärmeerzeugungsschicht des wärmebeständigen Bands 150 verursacht wird, selber Wärme. Folglich kann eine Temperaturungleichmäßigkeit verringert werden und eine Fixierzuverlässigkeit kann verbessert werden.
In 2 besteht die Druckwalze 160 aus einer Kernstange 160a, die durch ein metallisches zylinderförmiges Element mit einer hohen Wärmeleiteigenschaft wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium gebildet ist, und aus einem elastischen Element 160b mit einem hohen Wärmewiderstand und einer starken Tonerformtrenneigenschaft, das an der Oberfläche der Kernstange 160a vorgesehen ist. Zusätzlich zu den Metallen kann für die Kernstange 160a SUS verwendet werden.
Die Druckwalze 160 drückt die Fixierwalze 140 durch das wärmebeständige Band 150, wodurch der Fixierwalzenspaltabschnitt N zum Einfügen und Transportieren des Blattmaterials 90 gebildet wird. In der Ausführungsform ist die Härte der Druckwalze 160 größer als die der Fixierwalze 140, so dass die Druckwalze 160 in die Fixierwalze 140 (und das wärmebeständige Band 150) schneidet. Durch das Einschneiden wird das Blattmaterial 90 übereinstimmend mit der Umfangsform der Oberfläche der Druckwalze 160 vorgesehen. Folglich trennt sich das Blattmaterial 90 leicht von der Oberfläche des wärmebeständigen Bands 150.
Die Druckwalze 160 weist einen Außendurchmesser von etwa 30 mm, der gleich dem der Fixierwalze 140 ist, und eine Dicke von etwa 2 bis 5 mm, die kleiner als die der Fixierwalze 140 ist, und eine Härte von etwa 20 bis 60 Grad (Asker-Härte: JISA-Härte von 6 bis 25 Grad), die größer als die der Fixierwalze 140 ist, auf, wie es oben beschrieben ist. Die Temperatur der Innenoberfläche des Bands wird durch ein Temperaturdetektionsmittel 240 detektiert, das eine Temperaturdetektionseinheit mit einer hohen thermischen Ansprechempfindlichkeit wie beispielsweise einen Thermistor umfasst und in einer Strebe an der Innenoberflächenseite des wärmebeständigen Bands 150 in der Nähe der Einlassseite des Fixierwalzenspaltabschnitts N vorgesehen ist.
Als nächstes wird der Aufbau des Induktionsheizmittels 180 beschrieben.
Das Induktionsheizmittel 180 zum Erwärmen der Heizwalze 130 durch elektromagnetische Induktion ist gegenüber der Außenumfangsoberfläche der Heizwalze 130 vorgesehen, wie es in 2 gezeigt ist. Das Induktionsheizmittel 180 ist mit einem Trägerrahmen (einem Spulenführungselement) 190 versehen, der gebogen ist, um die Heizwalze 130 abzudecken und umfasst eine Lagerkammer 200 zum Lagern der Heizwalze 130. Der Trägerrahmen 190 besteht aus flammenhemmendem Harz.
In der Position des Trägerrahmens 190 relativ zu der Heizwalze 130 ist ein Thermostat 210 vorgesehen, und ein Abschnitt des Thermostats 210, der dazu dient, eine Temperatur zu detektieren, ist teilweise von dem Trägerrahmen 190 zu der Heizwalze 130 und dem wärmebeständigen Band 150 hin freigelegt. Folglich werden die Temperaturen der Heizwalze 130 und des wärmebeständigen Bands 150 detektiert und ein Leistungsschaltkreis (nicht dargestellt) wird zwangsläufig getrennt, wenn eine unnormale Temperatur detektiert wird.
Eine Erregerspule 220, die als ein Drahtbündel durch Binden von Drähten mit Oberflächen, die in Bündeln isoliert sind, erhalten wird und als ein Magnetfelderzeugungsmittel dient, ist auf der Aufßnumfangsoberfläche des Trägerrahmens 190 gewickelt. Die Erregerspule 220 wird durch abwechselndes Wickeln eines langen Erregerspulendrahts in der axialen Richtung der Heizwalze 130 entlang des Trägerrahmens 190 erhalten (siehe 9). Eine Länge der Spule, die gewunden wird, ist fast gleich der eines Bereichs, in dem das wärmebeständige Band 150 und die Heizwalze 130 in Kontakt gelangen.
Die Erregerspule 220 ist mit einer Leistungsvorrichtung verbunden (10), in der ein Schwingkreis eine variable Frequenz aufweist, und ein Wechselstrom mit einer hohen Frequenz von 10 kHz bis 1 MHz, vorzugsweise ein Wechselstrom mit einer hohen Frequenz von 20 kHz bis 800 kHz wird von der Leistungsvorrichtung (10) geliefert, so dass ein Wechselfeld erzeugt wird. Das Wechselfeld wirkt in einem Kontaktbereich der Heizwalze 130 mit dem wärmebeständigen Band 150 und in einem benachbarten Abschnitt von diesem auf die Heizwalze 130 und die Wärmeerzeugungsschicht des wärmebeständigen Bands 150, und ein Wirbelstrom fließt in einer Richtung, um eine Änderung des Wechselfelds in dieser zu verhindern.
Der Wirbelstrom erzeugt entsprechend den Widerständen der Heizwalze 130 und der Wärmeerzeugungsschicht des wärmebeständigen Bands 150 eine Joulesche Wärme, und die Heizwalze 130 und das wärmebeständige Band 150 werden hauptsächlich in dem Kontaktbereich der Heizwalze 130 mit dem Wärmeband 150 und in dessen benachbarten Abschnitten elektromagnetisch induziert und erwärmt.
Wie es in 4 gezeigt ist, ist auf ähnliche Weise ein Kurzschlussring 230 vorgesehen, so dass er die Lagerkammer 200 an der Außenseite des Trägerrahmens 190 umgibt. An dem Kurzschlussring 230 wird ein Wirbelstrom in solch einer Richtung erzeugt, um einem Streufluss in einem magnetischen Fluss aufzuheben, der durch den Stromfluss zu der Erregerspule 220 erzeugt wird und zu einer Außenseite streut. Wenn der Wirbelstrom erzeugt wird, wird ein Magnetfeld in einer Richtung erzeugt, um das Magnetfeld des Streuflusses gemäß der Dreifingerregel aufzuhe ben. Folglich kann verhindert werden, dass eine unnötige Strahlung durch den Streufluss verursacht wird.
Es wird angenommen, dass der Kurzschlussring 230 durch ein Material gebildet ist, das eine hohe Leitfähigkeit aufweist, zum Beispiel Kupfer oder Aluminium. Außerdem ist es vorzuziehen, dass der Kurzschlussring 230 an mindestens einer Position angeordnet ist, an der ein magnetischer Fluss zum Aufheben des Streuflusses erzeugt wird.
Ein Erregerspulenkern 250 ist in einer Konfiguration vorgesehen, um die Lagerkammer 200 des Trägerrahmens 190 zu umgeben, und ein Spulenkern 260 vom C-Typ ist über der Lagerkammer 200 des Trägerrahmens 190 vorgesehen.
Der Erregerspulenkern 250 und der Spulenkern 260 vom C-Typ sind so vorgesehen, dass die Induktivität der Erregerspule 220 erhöht wird und dass die elektromagnetische Kopplung der Erregerspule 220 und der Heizwalze 130 verbessert werden kann. Folglich ist es möglich, der Heizwalze mit dem gleichen Spulenstrom mehr Leistung zuzuführen. Somit ist es möglich, eine Fixiervorrichtung mit einer verkürzten Aufwärmzeit zu implementieren.
An der gegenüberliegenden Seite der Heizwalze 130 ist ein Gehäuse 270 angebracht, um den inneren Teil des Induktionsheizmittels 180 abzudecken, wobei die Erregerspule 220 dazwischen liegt. Das Gehäuse 270 ist zum Beispiel aus Harz gebildet und ist dachförmig, um den Spulenkern 260 vom C-Typ abzudecken, und der Thermostat 210 ist an dem Trägerrahmen 190 angebracht. Das Gehäuse 270 kann durch ein anderes Material als das Harz gebildet sein. Das Gehäuse 270 ist mit einer Vielzahl an Strahlungslöchern 280 versehen, und Wärme, die von dem Trägerrahmen 190, der Erregerspule 220 und dem Spulenkern 260 vom C-Typ, die in dem inneren Teil vorgesehen sind, freigesetzt wird, wird an die Umgebung abgegeben.
Ein Kurzschlussring 290 ist an dem Trägerrahmen 190 in solch einer Konfiguration angebracht, dass die Strahlungslöcher, die an dem Gehäuse 270 gebildet sind, verschlossen sind.
Der Kurzschlussring 290 ist der gleiche wie der Kurzschlussring 230 und ist an der Hinterseite des Spulenkerns 260 vom C-Typ angeordnet, wie es in 4 gezeigt ist, und ein Wirbelstrom wird in solch einer Richtung erzeugt, um einen geringen Streufluss, der von der Hinterseite des Spulenkerns 260 vom C-Typ streut, aufzuheben, so dass ein Magnetfeld in solch einer Richtung erzeugt wird, um das Magnetfeld des Streuflusses aufzuheben, wodurch verhindert wird, dass durch den Streufluss eine unnötige Strahlung erzeugt wird.
Eine Abschirmplatte 300 ist an der gegenüberliegenden Seite der Heizwalze 130 angebracht, wobei die Erregerspule 220 dazwischen liegt.
Die Abschirmplatte 300 ist aus einem ferromagnetischen Material wie beispielsweise Eisen gebildet und schirmt den Streufluss ab, der aus der Hinterseite des Spulenkerns 260 vom C-Typ streut, wodurch die unnötige Strahlung verhindert wird.
In 5 bis 8 werden eine Situation, in der die Kurzschlussringe 230 und 290 den Streufluss aufheben, und eine Situation, in der die Abschirmplatte 300 einen magnetischen Fluss abschirmt, beschrieben.
Wie es durch einen Pfeil in 5 gezeigt ist, dringt ein magnetischer Fluss, der durch die Erregerspule 220 durch einen Wechselstrom, der aus einem Erregerschaltkreis (nicht dargestellt) fließt, aufgrund des Magnetismus der Heizwalze 130 in einer Umfangsrichtung durch den inneren Teil der Heizwalze 130, wodurch eine Erzeugung und eine Anihiliation wiederholt werden. Durch eine Änderung des magnetischen Flusses fließt ein an der Heizwalze 130 erzeugter induzierter Strom durch einen Skineffekt fast vollständig nur zu der Oberfläche der Heizwalze 130, wodurch die Joulesche Wärme erzeugt wird.
Es werden jedoch nicht alle magnetischen Flüsse zu der Heizwalze geführt, um das Erwärmen durchzuführen, und einige von ihnen streuen.
Wie es in 6 gezeigt ist, erzeugt der Kurzschlussring 230 einen magnetischen Fluss (dargestellt als gestrichelte Linie) in solch einer Richtung, um einen magnetischen Fluss (dargestellt als durchgehende Linie), der aus einem Zwischenraum zwischen der Erregerspule 220 und der Heizwalze 130 zu der Seite der Heizwalze 130 strömt, aufzuheben, wodurch verhindert wird, dass eine unnötige Strahlung durch den Streufluss verursacht wird.
Wie es in 7 gezeigt ist, erzeugt der Kurzschlussring 290 einen magnetischen Fluss (dargestellt als gestrichelte Linie) in solch einer Richtung, um einen magnetischen Fluss (dargestellt als durchgehende Linie), der von der Erregerspule 220 zu der Hinterseite des Spulenkerns 260 vom C-Typ streut, aufzuheben, wodurch verhindert wird, dass die unnötige Strahlung durch den Streufluss verursacht wird.
Wie es in 8 gezeigt ist, bildet die Abschirmplatte 300 einen geschlossenen magnetischen Kreis auf solch eine Weise, dass der magnetische Fluss (dargestellt als durchgehende Linie), der von der Erregerspule 220 zu der Hinterseite des Spulenkerns 260 vom C-Typ streut, nicht zu einer Außenseite streut, wodurch verhindert wird, dass die unnötige Strahlung durch den Streufluss erzeugt wird.
Während die Kurzschlussringe 230 und 290 bzw. die Abschirmplatte 300 die Effekte herstellen, ist es durch eine Kombination möglich, die unnötige Strahlung, die durch mehrere Streuflüsse verursacht wird, zu unterdrücken.
9 ist eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau einer Fixiervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Während die Fixiervorrichtung, die in 2 beschrieben ist, durch Verwenden des Induktionsheizmittels gemäß der Erfindung für eine Fixiervorrichtung mit solch einem Aufbau, um das Fixieren durch das wärmebeständige Band 150 durchzuführen, erhalten wird, ist es einfach, ein Induktionsheizmittel zu verwenden, wobei eine Gegenmaßnahme für eine Fixiervorrichtung vorgenommen wird, die kein Band verwendet, wie es in 9 gezeigt ist.
330 bezeichnet eine Heizwalze, die ein Wärmeerzeugungselement ist. Die Heizwalze 330 wird durch das Antriebsmittel eines Vorrichtungskörpers, der nicht dargestellt ist, gedreht. Die Heizwalze 330 besteht aus einem magnetischen Material, das eine Legierung aus Eisen, Nickel und Chrom ist, und ist ausgebildet, um einen Curie-Punkt von 300°C oder höher aufzuweisen. Des weiteren ist die Heizwalze 330 röhrenförmig mit einer Dicke von 0,3 mm ausgebildet.
Um eine Formtrenneigenschaft vorzusehen ist die Oberfläche der Heizwalze 330 mit einer Formtrennschicht (nicht dargestellt) beschichtet, die aus einem Fluorharz mit einer Dicke von 20 μm ausgebildet ist. Für die Formtrennschicht können Harz oder Kautschuk mit einer ausgezeichneten Formtrenneigenschaft wie beispielsweise PTFE, PFA, FEP, Siliconkautschuk oder Fluor enthaltender Kautschuk einzeln verwendet werden oder sie können gemischt werden. In dem Fall, in dem die Heizwalze 330 zum Fixieren eines monochromatischen Bilds verwendet wird, ist es vorzuziehen, dass nur die Formtrenneigenschaft erhalten bleibt. In dem Fall, in dem die Heizwalze 330 zum Fixieren eines Farbbilds verwendet wird, ist es wünschenswert, dass eine Elastizität gegeben ist. In dem Fall ist es notwendig, eine dickere Kautschukschicht zu bilden.
360 bezeichnet eine Druckwalze, die ein Druckmittel ist. Die Druckwalze 360 besteht aus einem Siliconkautschuk mit einer Dicke von JISA 65 Grad und tritt mit der Heizwalze 330 durch eine Druckkraft von 200 N (20 Kilogramm-Kraft) in Druckkontakt, wodurch sich ein Walzenspaltabschnitt bildet. In diesem Zustand wird die Druckwalze 360 mit der Drehung der Heizwalze 330 gedreht. Es ist auch möglich, als Material für die Druckwalze 360 ein anderes wärmebeständiges Harz oder einen Kautschuk wie beispielsweise Fluor enthaltenden Kautschuk oder Fluorharz zu verwenden. Um eine Abriebfestigkeit und eine Formtrenneigenschaft zu verbessern ist es außerdem wünschenswert, dass die Oberfläche der Druckwalze 360 mit Harz wie beispielsweise PFA, PTFE oder FEP oder Kautschuk, oder einer Mischung aus diesen beschichtet ist. Um die Strahlung von Wärme zu verhindern ist es des weiteren wünschenswert, dass die Druckwalze 360 aus einem Material mit einer kleinen Wärmeleiteigenschaft besteht.
Als nächstes werden ein Steuerschaltkreis 320 und Peripherieaufbauten von diesem in Bezug auf 10 beschrieben.
Der Steuerschaltkreis 320 ist mit einem Wärmeerzeugungselement-Detektionsmittel 330 zum Detektieren, dass die Fixiereinrichtung 120, die aus der Heizwalze 130, der Fixierwalze 140 und dem wärmebeständigen Band 150 besteht, normal angebracht ist, einem Dreh- und Bewegungs-Detektionsmittel 340 zum Detektieren, dass die Heizwalze 130 oder das wärmebeständige Band 150 normal gedreht werden, einem Antriebsbetriebs-Detektionsmittel 350 zum Detektieren, dass das Antriebsmittel zum Drehen der Heizwalze 130, der Fixierwalze 140 und dem wärmebeständigen Band 150 normal betrieben wird, einer CPU 370 zum Steuern der Temperatur der Fixiervorrichtung und dem Inverterschaltkreis 310 verbunden.
Außerdem besteht der Steuerkreis 320 aus einem Freigabeerzeugungsschaltkreis 321 zum Erzeugen eines Signals IHENB, um die Freigabe/das Sperren des Ausgangs des Inverterschaltkreises 310 zu steuern, einem Pulserzeugungsschaltkreis 322 zum Erzeugen eines Signals IHPOWER, um die Ausgangsleistung des Inverterschaltkreises 310 zu steuern, einem Register 323 zum Setzen der Betriebsart, um einen Zustand in einem Standby zu bestimmen, ein Register 324 zum Setzen der Leistung, um die Ausgangsleistung des Inverterschaltkreises 310 zu bestimmen, und einem Leistungsabweichungsregister 325, um die Ausgangsleistung des Inverterschaltkreises 310 bei einer Abweichung zu bestimmen. Der Ausgang des Inverterschaltkreises 310 wird auf einen Sperr(Stopp)zustand gesetzt, wenn das Signal IHENB "0" oder "Hi-Z" ist, und wird auf einen Freigabezustand gesetzt, wenn das Signal IHENB " 1" ist. Außerdem ist das Signal IHPOWER ein Pulssignal und die Ausgangsleistung des Inverterschaltkreises 310 wird durch ein Verhältnis (Schaltverhältnis) einer HIGH-Zeit zu einer LOW-Zeit bestimmt. Wenn das Schaltverhältnis größer ist (die HIGH-Zeit ist länger als die LOW-Zeit), dann wird die Ausgangsleistung erhöht. Die Ausgangsleistung beträgt zum Beispiel ungefähr 300W, wenn das Schaltverhältnis 30 % beträgt, und beträgt ungefähr 800W, wenn das Schaltverhältnis 80 % beträgt.
Das Register 323 zum Setzen der Betriebsart ist ein 2-Bitregister und dessen Daten MOD werden von der CPU 370 über einen Datenbus D und einen Adressbus A geschrieben. Wenn die Daten "0" sind, ist eine Betriebsart 0 gesetzt ist, die einen Standby-Zustand anzeigt, in dem ein Erwärmen nicht durchgeführt wird. Wenn die Daten "1" sind, ist eine Betriebsart 1 gesetzt, die einen Standby-Zustand anzeigt, in dem das Erwärmen durchgeführt wird (ein Zustand, in dem das Erwärmen sogar ausgeführt wird, wenn die Heizwalze 130 und das wärmebeständige Band 150 nicht gedreht werden). Wenn die Daten "2" sind, ist eine Betriebsart 2 gesetzt, die einen Druckzustand anzeigt (in dem das Erwärmen nur ausgeführt wird, wenn die Heizwalze 130 und das wärmebeständige Band 150 normal gedreht werden).
Der Freigabeerzeugungsschaltkreis 321 gibt durch ein Signal IHON, das von der CPU 370 gesendet wird, ein Signal FSR, das von dem Wärmeerzeugungselement-Detektionsmittel 330 gesendet wird, ein Signal ROT, das von dem Dreh- und Bewegungs-Detektionsmittel 340 gesendet wird, ein Signal LD, das von dem Antriebsbetriebs-Detektionsmittel 350 gesendet wird und ein Signal MOD, das von dem Register 323 zum Setzen der Betriebsart gesendet wird, eine "0" oder "1" an das Signal IHENB aus.
Das Register 324 zum Setzen der Leistung ist ein 8-Bitregister und dessen Daten PW werden von der CPU 370 über den Datenbus D und den Adressbus A geschrieben. Wenn die Daten größer sind, ist auch die Aus gangsleistung des Inverterschaltkreises höher. Das Leistungsabweichungsregister 325 ist ein 8-Bitregister und dessen Daten EPW weisen einen festen Wert auf, der sogar wenn das Erwärmen in einem Zustand ausgeführt wird, in dem die Heizwalze 130 und das wärmebeständige Band 150 nicht gedreht werden, kein Problem in Bezug auf die Sicherheit aufweist.
Der Pulserzeugungsschaltkreis 322 gibt durch das Signal ROT, das von dem Dreh- und Bewegungs-Detektionsmittel 340 gesendet wird, das Signal LD, das von dem Antriebsbetriebs-Detektionsmittel 350 gesendet wird, das Signal PW, das von dem Register 324 zum Setzen der Leistung gesendet wird, das Signal EPW, das von dem Leistungsabweichungsregister 325 gesendet wird und das Signal MOD, das von dem Register 323 zum Setzen der Betriebsart gesendet wird, ein Pulssignal an das Signal IHPOWER aus.
Das Wärmeerzeugungselement-Detektionsmittel 330 besteht aus einem Wärmeerzeugungselement-Detektionsschaltkreis 331 und einem optischen Sensor 332 wie beispielsweise einem Fotounterbrecher. In einem Zustand, in dem die Fixiereinrichtung 120, die aus der Heizwalze 130, der Fixierwalze 140 und dem wärmebeständigen Band 150 besteht, normal angebracht ist, wird der optische Sensor 332 in einen Lichtabschirmungszustand gebracht und der Wärmeerzeugungselement-Detektionsschaltkreis 331 gibt an das Signal FSR eine "1" aus. In einem Zustand, in dem die Fixiereinrichtung 120 nicht normal angebracht ist, wird der optische Sensor 332 in einen Übertragungszustand gebracht und der Wärmeerzeugungselement-Detektionsschaltkreis 331 gibt an das Signal FSR eine "0" aus.
Das Dreh- und Bewegungs-Detektionsmittel 340 besteht aus einer Codierplatte 341, die verzahnt mit der Heizwalze 130 und dem wärmebeständigen Band 150 gedreht wird, einem Dreh- und Bewegungsdetektionsschaltkreis 342 und einem optischen Sensor 343 wie beispielsweise einem Fotounterbrecher. Wenn sich die Codierplatte 341 dreht, wiederholt der optische Sensor 343 einen Lichtabschirmungszustand und einen Übertragungszustand. Der Dreh- und Bewegungsdetektionsschaltkreis 342 detektiert, dass die Heizwalze 130 und das wärmebeständige Band 150 normal gedreht werden und gibt eine "1" an das Signal ROT aus, wenn ein Wiederholungszyklus gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Zeit ist, und gibt eine "0" aus, wenn der Wiederholungszyklus größer als die vorbestimmte Zeit ist.
Ein Antriebsmittel 360 wie beispielsweise ein Stromrichtermotor wird gedreht, um die Heizwalze 130, die Fixierwalze 140 und das wärmebeständige Band 150 anzutreiben, wenn ein Signal MON, das von der CPU 370 gesendet wird, "1" ist, und wird angehalten, wenn ein Signal MOT "0" ist. Das Antriebsbetriebs-Detektionsmittel 350, das einen Hall-Sensor (nicht dargestellt) verwendet, gibt für eine Periode, in der das Antriebsmittel 360 bei einer vorbestimmten Drehzahl gedreht wird, an das Signal LD eine "1" und für andere Perioden eine "0" aus.
Die CPU 370 steuert die Temperatur der Fixiervorrichtung durch einen ROM 380, der ein Programm speichert (Software), einen RAM 390, der ein Arbeitsbereich ist, und ein Signal TH, das von dem Temperaturdetektionsmittel 240 gesendet wird. Außerdem kann die CPU 370 über den Adressbus A und den Datenbus D die Zustände von dem Signal FSR, das von dem Wärmeerzeugungselement-Detektionsmittel 330 gesendet wird, dem Signal ROT, das von dem Dreh- und Bewegungs-Detektionsmittel 340 gesendet wird, und dem Signal LD, das von dem Antriebsbetriebs-Detektionsmittel 350 gesendet wird, erkennen.
Als nächstes wird der Betrieb der Fixiervorrichtung beim Drucken in Bezug auf 11 und (Tabelle 1) bis (Tabelle 6) beschrieben.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Fixiervorrichtung beim Drucken zeigt, (Tabelle 1) bis (Tabelle 3) sind Tabellen, die die Beziehung zwischen einem Eingang und einem Ausgang in dem Freigabeerzeugungsschaltkreis 321 erläutern und (Tabelle 4) bis (Tabelle 6) sind Tabellen, die die Beziehung zwischen einem Eingang und einem Ausgang in dem Pulserzeugungsschaltkreis 322 erläutern. [Tabelle 1 Wenn MOD = 0 gesetzt ist
[Tabelle 2] Wenn MOD = 1 gesetzt ist
[Tabelle 3] Wenn MOD = 2 gesetzt ist
[Tabelle 4] Wenn MOD = 0 gesetzt ist
[Tabelle 5] Wenn MOD = 1 gesetzt ist
[Tabelle 6) Wenn MOD = 2 gesetzt ist
Zuerst bestätigt die CPU 370, dass das Signal FSR, das von dem Wärmeerzeugungselement-Detektionsmittel 330 gesendet wird, "1" ist, und schreibt eine "2" in das Register 323 zum Setzen der Betriebsart (das Signal MOD ist auf "2" gesetzt). Wenn das Signal FSR "0" ist, wird kein Druckbetrieb durchgeführt. Als nächstes setzt die CPU 370 das Signal MON, das zu dem Antriebsmittel 360 gesendet werden soll, auf "1", so dass das Antriebsmittel 360 einen Drehantriebsbetrieb startet. Wenn das Antriebsmittel 360 eine vorbestimmte Drehzahl bei einer vorbestimmten Zeit T1 erreicht, setzt das Antriebsbetriebs-Detektionsmittel 350 das Signal LD auf "1". Wenn die Heizwalze 130 und das wärmebeständige Band 150 nach einer vorbestimmten Zeit T2 normal gedreht werden, setzt das Dreh- und Bewegungs-Detektionsmittel 340 das Signal ROT auf "1". Die CPU 370 bestätigt, dass beide Signale LD und ROT "1" sind und setzt das Signal IHON auf "1" und schreibt des weiteren vorbestimmte Daten (hier "80H") in das Register 324 zum Setzen der Leistung.
Der Freigabeerzeugungsschaltkreis 321 in dem Steuerschaltkreis 320 gibt den gleichen Zustand wie den des Signals IHON an das Signal IHENB aus, wenn alle Signale FSR, LD und ROT "1" sind, wie es in der (Tabelle 3) in dem Fall, in dem das Signal MOD = 2 gesetzt ist (beim Drucken), gezeigt ist. Des weiteren gibt der Pulserzeugungsschaltkreis 322 einen Puls, der dem Signal PW entspricht, das die Daten enthält, auf die das Register 324 zum Setzen der Leistung gesetzt wird, an das Signal IHPOWER aus, wenn beide Signale LD und ROT "1" sind, wie es in der (Tabelle 6) in dem Fall, in dem das Signal MOD = 2 gesetzt ist (beim Drucken) gezeigt ist. In diesem Fall wird das Register 324 zum Setzen der Leistung auf "80H" gesetzt. Daher wird das Signal IHPOWER ein Puls mit einem Schaltverhältnis von 50 %.
Der Inverterschaltkreis 310 gibt eine Leistung gemäß dem Schaltverhältnis des Signals IHPOWER aus, da das Signal IHENB in den Freischaltzustand gesetzt ist. In diesem Fall weist das Signal IHPOWER ein Schaltverhältnis von 50 % auf. Folglich wird eine Leistung von ungefähr 500W ausgegeben, so dass die Heizwalze 130 und das wärmebeständige Band 150 erwärmt werden.
Wenn das schließlich fixierte Blattmaterial 90 zu einer Papierausstoßablage (nicht dargestellt) transportiert wird, setzt die CPU 370 das Signal IHON auf "0" und schreibt in das Register 324 zum Setzen der Leistung "00H" und setzt dann das Signal MON auf "0", wodurch das Antriebsmittel 360 angehalten wird. Somit ist der Fixierbetrieb beendet.
Die CPU 370 bestätigt, dass das Signal FSR "1" ist und gibt dann den Ausgang des Inverterschaltkreises 310 frei und erkennt des weiteren, dass eine Abweichung erzeugt wird, um dass Signal IHON auf "0" zu setzen, und schreibt "00H" in das Register 324 zum Setzen der Leistung, wodurch das Erwärmen gestoppt wird, wenn das Signal FSR aus irgendeinem Grund beim Drucken und Erwärmen (MOD = 2) auf "0" gesetzt wird. Wenn die Fixiereinrichtung 120 nicht normal angebracht ist, wird der Ausgang des Inverterschaltkreises als Folge gestoppt, so dass die Streuung einer unnötigen elektromagnetischen Welle verhindert werden kann.
Wenn das Signal LD oder das Signal ROT aus irgendeinem Grund beim Drucken und Erwärmen (MOD = 2) auf "0" gesetzt wird, wird erkannt, dass eine Abweichung erzeugt wird, und das Signal IHON wird auf "0" gesetzt und des weiteren wird in das Register 324 zum Setzen der Leistung "00H" geschrieben, wodurch das Erwärmen gestoppt wird. Folglich kann verhindert werden, dass die Heizwalze 130 und das wärmebeständige Band 150 lokal erwärmt werden, so dass eine Rauchbildung und ein Entzünden verhindert werden können.
Wenn die Abweichung erzeugt wird, stoppt der Steuerschaltkreis 320 das Erwärmen auf die gleiche Weise wie die CPU 370, wie es in der (Tabelle 3) und der (Tabelle 6) gezeigt ist. In anderen Worten, wenn die Abweichung erzeugt wird, wird das Erwärmen ohne Software gestoppt. Deshalb kann das Erwärmen auch in einem Zustand, in dem die CPU 370 aus irgendeinem Grund das Erwärmen nicht stoppt, wenn die Abweichung erzeugt wird, zuverlässig gestoppt werden.
Als nächstes wird der Betrieb der Fixiervorrichtung in einem Standby zum Durchführen des Erwärmens in Bezug auf 12 und (Tabelle 1) bis (Tabelle 6) beschrieben.
Zuerst bestätigt die CPU 370, dass das Signal FSR, das von dem Wärmeerzeugungselement-Detektionsmittel 330 gesendet wird, "1" ist, und schreibt eine "1" in das Register 323 zum Setzen der Betriebsart (das Signal MOD ist "1"). Als nächstes wird das Signal IHON auf "1" gesetzt und vorbestimmte Daten (hier "40H") werden in das Register 324 zum Setzen der Leistung geschrieben. Das Erwärmen in dem Standby-Zustand wird durchgeführt, um die Fixiervorrichtung auf einer Temperatur von ungefähr 100°C zu halten und es wird eine niedrige Leistung gesetzt.
Der Freigabeerzeugungsschaltkreis 321 in dem Steuerschaltkreis 320 gibt den gleichen Zustand wie den des Signals IHON an das Signal IHENB aus, wenn das Signal FSR "1" ist, wie es in der (Tabelle 2) in dem Fall, dass das Signal MOD = 1 ist (der Standby-Zustand, in dem das Erwärmen durchgeführt wird), gezeigt ist. Des weiteren gibt der Pulserzeugungsschaltkreis 322 ungeachtet dem Zustand der Signale LD und ROT entsprechend dem Signal PW, das die Daten enthält, auf die das Register 324 zum Setzen der Leistung gesetzt ist, an das Signal IHPOWER einen Puls aus, wie es in der (Tabelle 5) in dem Fall, dass das Signal MOD = 1 ist (der Standby-Zustand, in dem das Erwärmen durchgeführt wird), gezeigt ist. Sogar wenn das Signal PW auf einen größeren Wert als den Wert des Signals EPW gesetzt ist, weist das Signal IHPOWER keinen größeren Wert als den Wert des Signals EPW auf. In dem Signal EPW wird "50H" als ein fester Wert gesetzt. Des weiteren wird das Register 324 zum Setzen der Leistung auf "40H" gesetzt. Deshalb wird das Signal IHPOWER zu einem Puls mit einem Schaltverhältnis von 25 %.
Da IHENB auf den Freigabezustand gesetzt wird, gibt der Inverterschaltkreis 310 gemäß dem Schaltverhältnis des Signals IHPOWER eine Leistung aus. In diesem Fall weist das Signal IHPOWER das Schaltverhältnis von 25 % auf. Deswegen wird eine Leistung von ungefähr 250W ausgegeben und die Heizwalze 130 und das wärmebeständige Band 150 werden erwärmt.
Sogar wenn die CPU 370 aus irgendeinem Grund das Register 324 zum Setzen der Leistung auf einen großen Wert (z.B. "FFH") setzt, gibt der Steuerschaltkreis 320 keinen Puls mit einem Wert, der größer ist als der Wert des Signals EPW, an das Signal IHPOWER aus. In einem Zustand, in dem die Heizwalze 130 und das wärmebeständige Band 150 nicht gedreht werden, wird deshalb das Erwärmen mit einer hohen Leistung nicht durchgeführt, so dass eine Rauchbildung und ein Entzünden verhindert werden können.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung in Bezug auf 13 und 14 und (Tabelle 7) bis (Tabelle 12) beschrieben.
13 ist ein Blockdiagramm, das einen Steuerschaltkreis und Peripherieschaltkreise von diesem in einer Fixiervorrichtung zeigt, die ein elektromagnetisches Induktionsheizverfahren verwendet, gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. 14 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb beim Drucken durch das elektromagnetische Induktionsheizverfahren in 13 zeigt. (Tabelle 7) bis (Tabelle 9) sind Tabellen, die die Beziehung zwischen einem Eingang und einem Ausgang in einem Freigabeerzeugungsschaltkreis zeigen, der das elektromagnetische Induktionsheizverfahren verwendet, gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. (Tabelle 10) bis (Tabelle 12) sind Tabellen, die die Beziehung zwischen einem Eingang und einem Ausgang eines Pulserzeugungsschaltkreises zeigen, der das elektromagnetische Induktionsheizverfahren verwendet, gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. [Tabelle 7] Wenn MOD = 0 gesetzt ist
[Tabelle 8] Wenn MOD = 1 gesetzt ist
[Tabelle 9] Wenn MOD = 2 gesetzt ist
[Tabelle 10] Wenn MOD = 0 gesetzt ist
[Tabelle 11] Wenn MOD = 1 gesetzt ist
[Tabelle 12] Wenn MOD = 2 gesetzt ist
In 14 überwacht ein CPU-Überwachungsschaltkreis 326 den Zustand eines Signals TGL und gibt an das Signal WD eine "1" aus, wenn der Zustand des Signals TGL in einer vorbestimmten Zeit T3 von "0" auf "1" oder von " 1" auf "0" geändert wird, und gibt eine "0" aus, wenn die Änderung in der Zeit T3 nicht durchgeführt wird.
Ein Freigabeerzeugungsschaltkreis 321 gibt ein Signal IHON, wie es in der Tabelle 1 der ersten Ausführungsform gezeigt ist, nur aus, wenn das Signal WD " 1" ist, wie es in (Tabelle 7) bis (Tabelle 9) gezeigt ist. Wenn das Signal WD "0" ist, wird an das Signal IHON immer eine "0" ausgegeben. Ein Pulserzeugungsschaltkreis 322 gibt ein Signal IHPOWER, wie es in der Tabelle 2 der ersten Ausführungsform gezeigt ist, nur aus, wenn das Signal WD " 1" ist. Wenn das Signal WD "0" ist, wird an das Signal IHPOWER immer eine "0" ausgegeben.
Es folgt eine Beschreibung des Betriebs der Fixiervorrichtung beim Drucken.
Zuerst bestätigt eine CPU 370, dass ein Signal FSR, das von einem Wärmeerzeugungselement-Detektionsmittel gesendet wird, "1" ist, und schreibt in ein Register 323 zum Setzen der Betriebsart eine "2", und bringt des weiteren das Signal TGL in einen von dem momentanen Zustand verschiedenen Zustand. Hierin wird das Signal TGL von "0" auf "1" geändert und der Zustand wird dann kontinuierlich zu jeder Zeit T4 geändert. Der CPU-Überwachungsschaltkreis 326 gibt an das Signal "WD" eine "1" aus, wenn der Zustand des Signals TGL in der vorbestimmten Zeit T3 geändert wird (die Zeiten T4 und T3 weisen eine Beziehung T4 > T3 auf).
Als nächstes setzt die CPU 370 ein Signal MON, das zu dem Antriebsmittel 360 gesendet werden soll, auf "1", so dass das Antriebsmittel 360 einen Drehantriebsbetrieb startet. Wenn das Antriebsmittel 360 bei einer vorbestimmten Zeit T1 eine vorbestimmte Drehzahl erreicht, setzt ein Antriebsbetriebs-Detektionsmittel 350 ein Signal LD auf "1". Wenn eine Heizwalze 130 und ein wärmebeständiges Band 150 nach einer vorbestimmten Zeit T2 normal gedreht werden, setzt ein Dreh- und Bewegungs-Detektionsmittel 340 ein Signal ROT auf " 1". Die CPU 370 bestätigt, dass beide Signale LD und ROT "1" sind und setzt das Signal IHON auf "1", und schreibt des weiteren vorbestimmte Daten (hier "80H") in ein Register 324 zum Setzen der Leistung.
Der Freigabeerzeugungsschaltkreis 321 in einem Steuerschaltkreis 320 gibt den gleichen Zustand wie den des Signals IHON an ein Signal IHENB aus, wenn alle Signale WD, FSR, LD und ROT " 1" sind, wie es in der (Tabelle 9) in dem Fall, dass ein Signal MOD = 2 ist (beim Drucken), gezeigt ist. Des weiteren gibt der Pulserzeugungsschaltkreis 322 einen Puls entsprechend einem Signal PW, das die Daten enthält, auf die das Register 324 zum Setzen der Leistung gesetzt ist, an das Signal IHPOWER aus, wenn alle Signale WD, LD und ROT " 1" sind, wie es in der (Tabelle 12) in dem Fall, dass das Signal MOD = 2 ist (beim Drucken), gezeigt ist. In diesem Fall wird das Register 324 zum Setzen der Leistung auf "80H" gesetzt. Deshalb wird das Signal IHPOWER ein Puls mit einem Schaltverhältnis von 50 %.
Ein Inverterschaltkreis 310 gibt gemäß dem Schaltverhältnis des Signals IHPOWER eine Leistung aus, da das Signal IHENB auf einen Freigabezustand gesetzt ist. In diesem Fall weist das Signal IHPOWER ein Schaltverhältnis von 50 % auf. Folglich wird eine Leistung von ungefähr 500W ausgegeben, so dass die Heizwalze 130 und das wärmebeständige Band 150 erwärmt werden.
Wenn ein schließlich fixiertes Blattmaterial 90 zu einer Papierausstoßablage (nicht dargestellt) transportiert wird, setzt die CPU 370 das Signal IHON auf "0" und schreibt "00H" in das Register 324 zum Setzen der Leistung. Dann wird der Zustand des Signals TGL gestoppt um geändert zu werden, und der CPU-Überwachungsschaltkreis 326 gibt an das Signal WD eine "0" aus, wenn die Änderung des Zustands des Signals TGL nicht innerhalb T3 durchgeführt wird. Des weiteren setzt die CPU 370 das Signal MON auf "0", wodurch das Antriebsmittel 360 gestoppt wird. Somit wird ein Fixierbetrieb beendet.
Der CPU-Überwachungsschaltkreis 326 überwacht zu jeder Zeit das Signal TGL. Sogar wenn die CPU 370 während des Druckens und Erwärmens aus irgendeinem Grund ein Durchgehen erzeugt, wird daher das Durchgehen erkannt, so dass die Signale IHENB und IHPOWER auf "0" gesetzt werden, so dass das Erwärmen gestoppt wird. Somit können eine Rauchbildung und ein Entzünden verhindert werden.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung in Bezug auf 15 beschrieben.
15 ist ein Blockdiagramm, das eine Verbindung eines Inverterschaltkreises und eines Steuerschaltkreises in einer Fixiervorrichtung zeigt, die ein elektromagnetisches Induktionsheizverfahren verwendet, gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung.
Ein Schalter 400 wird bei den Öffnungs- und Schließvorgängen einer Tür (nicht dargestellt), die bei dem Austauschen einer Fixiereinrichtung verwendet werden soll, geschlossen oder verriegelt. Ein Signal IHENB, das von einem Steuerschaltkreis 320 ausgegeben wird, ist über den Schalter 400 mit einem Inverterschaltkreis 310 verbunden. Wenn die Tür (nicht dargestellt) geöffnet wird (beim Austauschen der Fixiervorrichtung), wird ein "Hi-Z" gesetzt, so dass der Inverterschaltkreis 310 in einen Ausgangsstoppzustand gebracht wird. In einem normalen Druckzustand wird die Tür in einer Schließbedingung gehalten und das Signal IHENB wird in einer exakten Bedingung zu dem Inverterschaltkreis 310 übermittelt.
Somit wird eine Verbindung des Steuerschaltkreises 320 mit dem Inverterschaltkreis 310 über den Schalter 400, der mit der Tür bei dem Austausch der Fixiervorrichtung verriegelt wird, ausgeführt. Wenn der Schalter 400 in den offenen Zustand gesetzt wird (die Tür wird geöffnet), wird der Ausgang des Inverterschaltkreises 310 gestoppt, so dass ein Anwender die Fixiereinrichtung sicher austauschen kann.
Wie es oben beschrieben ist, sind gemäß der Erfindung das Antriebsbetriebs-Detektionsmittel zum Detektieren, dass das Antriebsmittel zum Antreiben des Wärmeerzeugungselements normal betrieben wird und das Wärmeerzeugungselement-Dreh- und Bewegungs-Detektionsmittel zum Detektieren, dass das Wärmeerzeugungselement normal gedreht und bewegt wird, vorgesehen, und der Ausgang des Inverterschaltkreises wird gestoppt oder begrenzt, wenn eines der Ergebnisse der Detektion unnormal ist. Folglich ist es möglich, solch einen wirksamen Vorteil zu erhalten, das eine Rauchbildung und ein Entzünden verhindert werden können.
Des weiteren ist das Wärmeerzeugungselement-Detektionsmittel zum Detektieren, dass die Fixiereinrichtung (das Wärmeerzeugungselement) normal angebracht ist, vorgesehen, und der Ausgang des Inverterschaltkreises wird gestoppt, wenn die Fixiereinrichtung nicht normal angebracht ist. Folglich ist es möglich, solch einen wirksamen Vorteil zu erhalten, dass die Streuung einer unnötigen elektromagnetischen Welle verhindert werden kann.
Zusätzlich führt der Steuerschaltkreis ohne Software das Stoppen oder Begrenzen des Ausgangs des Inverterschaltkreises, wenn eines der Ergebnisse der Detektion, die durch das Antriebsbetriebs-Detektionsmittel und das Wärmeerzeugungselementdreh- und -bewegungs-Detektionsmittel erhalten wird, unnormal ist, und das Stoppen des Ausgangs des Inverterschaltkreises, wenn das Ergebnis der Detektion des Wärmeerzeugungselement-Detektionsmittel unnormal ist, durch. Folglich ist es möglich, solch einen wirksamen Vorteil zu erhalten, dass die Rauchbildung und das Entzünden zuverlässiger verhindert werden können.
Außerdem wird eine Instabilität oder ein Durchgehen der Software durch ständiges Überwachen des Zustands der Software während des Erwärmens sofort detektiert, um den Ausgang des Inverterschaltkreises zu stoppen. Folglich ist es möglich, solch einen wirksamen Vorteil zu erhalten, dass die Rauchbildung und das Entzünden auch während des Durchgangs der Software verhindert werden können.
Des weiteren wird die Verbindung des Inverterschaltkreises und dessen Steuerschaltkreises durch den Schalter, der mit der Tür beim Austauschen der Fixiereinrichtung geschlossen oder verriegelt wird, ausgeführt, und der Ausgang des Inverterschaltkreises wird gestoppt, wenn der Schalter in einen offenen Zustand (die Tür wird geöffnet) gesetzt wird. Folglich ist es möglich, solch einen wirksamen Vorteil zu erhalten, dass ein Anwender die Fixiereinrichtung sicher austauschen kann.
Es folgt eine Beschreibung des Aufbaus des Induktionsheizmittels und des Inverterleistungsschaltkreises.
Wie es in 16 gezeigt ist, ist eine Netzspannungsquelle 310 mit jeder Seite des Thermostats 210 in dem Induktionsheizmittel 180 durch ein Verbindungsmittel 350 über eine Gleichrichterdiode 330 eines Gleichrichterschaltkreises zum Durchführen des Gleichrichtens einer vollen Welle in dem Inverterleistungsschaltkreis 320 verbunden, und jeder Abschnitt der Rückseite des Thermostats 210 ist mit jeder Seite der Erregerspule 220 in dem Induktionsheizmittel 180 verbunden. Jede Seite von sowohl dem Thermostat 210 als auch der Erregerspule 220, die verbunden sind, ist mit einem Glättungskondensator 340 eines Glättungsschaltkreises in dem Inverterleistungsschaltkreis 320 und einem Resonanzkondensator 360, der parallel zu der Erregerspule 220 über das Verbindungsmittel 350 vorgesehen ist, für eine Resonanz verbunden.
Des weiteren ist jeder Abschnitt an der Rückseite der Erregerspule 220 über das Verbindungsmittel 350 mit einer Schalteinheit IGBT 370 in dem Inverterleistungsschaltkreis 320 verbunden. Außerdem ist der IGBT 370 mit einem Schalteinheitsantriebsmittel 380 verbunden und wird in Ansprechen auf das Steuersignal eines Temperatursteuerschaltkreises 390 AN-/AUS-gesteuert. Eine Gleichspannungsquelle 400 mit einer Gleichspannung von 20V ist direkt mit der Spannungsquelle des Schalteinheitsantriebsmittels 380 verbunden.
Der IGBT 370 wird AN-/AUS-geschalten, so dass ein Strom mit hoher Frequenz zu der Erregerspule 220 fließt. Ein Magnetfeld wird durch den hochfrequenten Strom erzeugt und ein Wirbelstrom wird in der Heizwalze 130 erzeugt, die ein magnetisches Metallelement ist, das gegenüber der Erregerspule 220 vorgesehen ist, wodurch Joulesche Wärme erzeugt wird.
Durch solch einen Schaltkreisaufbau wird die Temperatur der Heizwalze 130 in einem normalen Zustand auf ungefähr 180°C gesteuert und beide Enden des Thermostats 210 werden in einen Kurzschlusszustand gesetzt.
Wenn die Temperatursteuerung nicht anspricht, aber aus irgendeinem Grund ein Zustand einer thermischen Instabilität oder eines thermischen Durchgangs auftritt, wird die Temperatur der Heizwalze 130 schnell erhöht, so dass die Temperatur des Thermostats 210 ebenfalls plötzlich erhöht wird. Wenn die Temperaturerhöhung fortdauernd durchgeführt wird, so dass die Temperatur des Thermostats 210 200°C oder mehr erreicht, werden beide Enden des Thermostats 210 in einen Leerlaufzustand gebracht, so dass die Spannungsversorgung von der Netzspannungsquelle 310 zu der Erregerspule 220 direkt abgeschnitten wird.
Als nächstes folgt eine Beschreibung des Verbindungsmittels 350 des Induktionsheizmittels 180 und des Inverterleistungsschaltkreises 320.
Wenn die Versorgungsspannung der Netzspannungsquelle 310 zum Beispiel das Induktionsheizmittel 180 eines 100V-Systems ist, wie es in 17A gezeigt ist, weist das Verbindungsmittel 350 Zuleitungsdrähte 351, 352 und 353 und einen Verbinder 354 auf, und der Zuleitungsdraht 351, der mit einem der Anschlüsse des Thermostats 210 verbunden ist, ist mit einem Pin "1" des Verbinders 354 verbunden. Ein Pin "2" des Verbinders 354 ist ein freier Pin (der hierin nachfolgend als NC-Pin bezeichnet wird).
Außerdem ist der Zuleitungsdraht 352, der mit dem anderen Anschluss an der Rückseite des Thermostats 210 und der Erregerspule 220 verbunden ist, mit einem Pin "3" des Verbinders 354 verbunden, und der Zuleitungsdraht 353, der mit dem anderen Anschluss an der Rückseite der Erregerspule 220 verbunden ist, ist mit einem Pin "4" des Verbinders 354 verbunden.
Wenn die Versorgungsspannung der Netzspannungsquelle 310 der Inverterleistungsschaltkreis 320 mit einer Spannung von 100V ist, weist des weiteren eine Verdrahtung (nicht dargestellt) in dem Inverterleistungsschaltkreis 320 solch einen Aufbau auf, dass der Pin "1" eine Verdrahtung der Netzspannungsquelle 310 aufweist, der Pin "2" keine Verdrahtung aufweist, der Pin "3" Verdrahtungen des Glättungskondensators 340 und des Resonanzkondensators 360 aufweist, und der Pin "4" eine Verdrahtung des IGBT 370 in dem Verbinder 354 aufweist.
Wenn die Versorgungsspannung der Netzspannungsquelle 310 zum Beispiel das Induktionsheizmittel 180 eines 200V-Systems ist, wie es in 17B gezeigt ist, weist das Verbindungsmittel 350 die Zuleitungsdrähte 351, 352 und 353 und den Verbinder 354 auf, und der Zuleitungsdraht 351, der mit einem der Anschlüsse des Thermostats 210 verbunden ist, ist mit dem Pin "2" des Verbinders 354 verbunden. Der Pin "1" des Verbinders 354 ist ein freier Pin (der hierin nachfolgend als ein NC-Pin bezeichnet wird). Somit ist diese Verbindung von der des 100V-Systems verschieden.
Des weiteren ist der Zuleitungsdraht 352, der mit dem anderen Anschluss an der Rückseite des Thermostaten 210 und der Erregerspule 220 verbunden ist, mit dem Pin "3" des Verbinders 354 verbunden, und der Zuleitungsdraht 353, der mit dem anderen Anschluss an der Rückseite der Erregerspule 220 verbunden ist, ist mit dem Pin "4" des Verbinders 354 verbunden. Diese Verbindung ist die gleiche wie die des 100V-Systems.
Wenn die Versorgungsspannung der Netzspannungsquelle 310 der Inverterenergieschaltkreis 320 mit einer Spannung von 200V ist, weist des weitern eine Verdrahtung (nicht dargestellt) in dem Inverterleistungsschaltkreis 320 solch einen Aufbau auf, dass der Pin "1" keine Verdrahtung aufweist, der Pin "2" die Verdrahtung der Netzspannungsquelle 310 aufweist, der Pin "3" die Verdrahtungen des Glättungskondensators 340 und des Resonanzkondensators 360 aufweist, und der Pin "4" die Verdrahtung des IGBT 370 in dem Verbinder 354 aufweist.
Sogar wenn das Induktionsheizmittel 180 des 100V-Systems und der Inverterleistungsschaltkreis 320 des 200V-Systems, die voneinander verschiedene Versorgungsspannungen der Netzspannungsquellen aufweisen, mit dem oben beschriebenen Aufbau mit dem Verbinder 354 verbunden sind, ist die Netzspannungsquelle 310 nicht mit dem Induktionsheizmittel 180 und dem IGBT 370 in dem Inverterleistungsschaltkreis 320 verbunden. Das Induktionsheizmittel 180 des 200V-Systems und der Inverterleistungsschaltkreis 320 des 100V-Systems, die voneinander verschiedene Versorgungsspannungen der Netzspannungsquelle 310 aufweisen, sind auf die gleiche Weise gebildet.
Sogar wenn zwei Verbinder 355 und 356 in dem Verbindungsmittel 350 vorgesehen sind, wie es in 18A und 18B gezeigt ist, können ferner die gleichen Aufbauten und Vorteile erhalten werden.
Wie es oben beschrieben ist, ist gemäß der Erfindung das Detektionsmittel für unnormale Temperatur elektrisch zwischen dem Gleichrichterschaltkreis und dem Glättungsschaltkreis in dem Inverterleistungsschaltkreis verbunden, und die Versorgung der Erregerspule mit Leistung bei einer unnormalen Temperatur wird direkt durch Abschalten der Netzspannungsleitung gestoppt. Somit ist es möglich, solch einen wirksamen Vorteil zu erhalten, dass eine Rauchbildung und ein Entzünden verhindert werden können.
Außerdem werden einer der beiden Zuleitungsdrähte zum Verbinden der Erregerspule mit dem Inverterleistungsschaltkreis und die zwei Zuleitungsdrähte zum Verbinden des Detektionsmittels für unnormale Temperatur mit dem Inverterleistungsschaltkreis gemeinsam verwendet. Folglich ist es möglich, solch einen wirksamen Vorteil zu erhalten, dass die Anzahl der Zuleitungsdrähte verringert und Kosten somit reduziert werden können.
Des weiteren ist ein Verbinder vorgesehen, der mindestens vier Pins mit zwei Zuleitungsdrähten zum Verbinden der Erregerspule mit dem Inverterleistungsschaltkreis und einem Zuleitungsdraht zum Verbinden des Detektionsmittels für unnormale Temperatur mit dem Inverterleistungs schaltkreis umfasst, und eine Verbinderposition des Verbinders mit einem Zuleitungsdraht zum Verbinden des Detektionsmittels für unnormale Temperatur mit dem Inverterleistungsschaltkreis wird in Abhängigkeit von einer Versorgungsspannung geändert. Folglich ist es möglich, solch einen wirksamen Vorteil zu erhalten, dass eine Leistung nicht an die Erregerspule oder den Inverterleistungsschaltkreis geliefert wird, so dass auch in dem Fall, in dem die Erregerspule in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung für den Inverterleistungsschaltkreis verwendet wird, verhindert werden kann, dass die Schalteinheit durchschlägt.
Ähnlich sind ein Verbinder, der zwei Pins mit zwei Zuleitungsdrähten zum Verbinden der Erregerspule mit dem Inverterleistungsschaltkreis umfasst, und ein Verbinder, der mindestens zwei Pins mit einem Zuleitungsdraht zum Verbinden des Detektionsmittels für unnormale Temperatur mit dem Inverterleistungsschaltkreis umfasst, vorgesehen, und eine Verbinderposition des Verbinders mit einem Zuleitungsdraht zum Verbinden des Detektionsmittels für unnormale Temperatur mit dem Inverterleistungsschaltkreis wird in Abhängigkeit von einer Versorgungsspannung geändert. Folglich ist es möglich, solch einen wirksamen Vorteil zu erhalten, dass eine Leistung nicht an die Erregerspule oder den Inverterleistungsschaltkreis geliefert wird, so dass auch in dem Fall, in dem die Erregerspule in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung für den Inverterleistungsschaltkreis verwendet wird, verhindert werden kann, dass die Schalteinheit durchschlägt.
19 ist ein Diagramm, das den Aufbau des Schaltkreises einer Leistungsvorrichtung 810 zum Liefern einer Leistung an die Erregerspule 220 in der Fixiervorrichtung zeigt.
Die Bezugszeichen 410 und 420 bezeichnen einen Eingangsanschluss für eine Netzwechselspannung, 430 bezeichnet einen Eingangsfilter- und Blitzschutzschaltblock in der Leistungsvorrichtung, 440 bezeichnet eine Doppelwellengleichrichterbrücke, 450 und 460 bezeichnen einen Kondensator zum Verhindern eines Rauschens, 470 bezeichnet eine Spule zum Verhindern eines Rauschens, 510 bezeichnet einen Glättungskondensator zum Gleichrichten, 490 bezeichnet einen Resonanzkondensator zum Bilden eines Resonanzschaltkreises zusammen mit der Erregerspule 220, 520 bezeichnet eine Schalteinheit zum Steuern einer Leitung zu dem Resonanzschaltkreis, 480 und 481 bezeichnen einen Anschluss zum Verbinden der Leistungsvorrichtung mit der Erregerspule 220 in der Fixiervorrichtung, und 240 bezeichnet ein Temperaturdetektionsmittel in der Fixiervorrichtung.
Das Bezugszeichen 530 bezeichnet einen DC-DC-Wandler-IC zum Erzeugen einer Versorgungsspannung Vcc, um den Schaltkreis in der Leistungsvorrichtung zu betreiben, 540 bezeichnet eine DC-DC-Wandler-IC-Eingangs-Gleichrichterdiode, 550 bezeichnet einen DC-DC-Wandler-IC-Eingangs-Glättungskondensator, 570 bezeichnet einen DC-DC-Wandler-IC-Ausgangs-Glättungskondensator und 560 bezeichnet eine Zener-Diode zum Begrenzen einer DC-DC-Wandler-IC-Ausgangsüberspannung.
Die Bezugszeichen 580 und 590 bezeichnen einen Spannungsteilerwiderstand zum Detektieren einer Schalteinheitskollektorspannung, 620 bezeichnet einen Kondensator zum Vornehmen einer Gegenmaßnahme gegen ein Rauschen, 630 und 610 bezeichnen einen Spannungsteilerwiderstand zum Erzeugen einer vorbestimmten Referenzspannung aus Vcc, 650 bezeichnet einen Kondensator zum Vornehmen einer Gegenmaßnahme gegen ein Rauschen, 640 bezeichnet einen Komparator eines offenen Kollektors zum Vergleichen der Referenzspannung mit der Schalteinheits kollektorspannung, und 800 bezeichnet eine Verzögerungseinrichtung zum Verzögern eines 0V-Ausgangs des Komparators 640 um eine Konstante Zeit.
Das Bezugszeichen 780 bezeichnet einen Wärmevorrichtungstemperatur-Steuerschaltkreis zum Steuern der konstanten Temperatur des Temperaturdetektionsmittels 240, 760 bezeichnet einen Optokoppler für eine primäre und eine sekundäre Isolierung, 770 bezeichnet einen Diodenstrombegrenzungswiderstand des Optokopplers 760, 740 bezeichnet einen Transistor für eine Spannungsumwandlung, 750 und 730 bezeichnen einen Widerstand zum Bestimmen einer Spannung, 700 bezeichnet einen Widerstand, der zu einem Zeitkonstanten-Schaltkreis gehört, 690 bezeichnet einen Kondensator, der zu dem Zeitkonstanten-Schaltkreis gehört, 720 bezeichnet eine Diode, die zu dem Zeitkonstanten-Schaltkreis gehört, 680 bezeichnet eine Zener-Diode zum Begrenzen einer Spannung, die durch den Zeitkonstanten-Schaltkreis erzeugt wird, auf einen bestimmten Wert, 710 bezeichnet einen Begrenzungswiderstand zum Verbinden einer Spannung, die durch den Zeitkonstanten-Schaltkreis erzeugt wird, mit dem Ausgang der Verzögerungseinrichtung 800, 790 bezeichnet einen Schalteinheits-Steuerschwingkreis zum Steuern der Schwingung der Schalteinheit 520, und 670 und 660 bezeichnen einen Spannungsteilerwiderstand zum Verbinden von Spannungen, die durch den Schalteinheits-Steuerschwingkreis und den Zeitkonstanten-Schaltkreis erzeugt werden.
Es wird ein Betrieb mit dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben. Wenn zwischen den Anschlüssen 410 und 420 eine Netzwechselspannung angelegt wird, gelangt sie durch den Eingangsfilter- und Blitzschutzschaltblock 430 und wird dann durch die Doppelwellengleichrichterbrücke 440 zu einer Gleichspannung gleichgerichtet, wobei die Kondensato ren 450 und 460 ein Rauschen verhindern, die Spule 470 ein Rauschen verhindert und der Glättungskondensator 510 eine Gleichrichtung vornimmt. Die Gleichspannung, mit der der Glättungskondensator 510 geladen wird, wird periodisch durch das AN/AUS der Schalteinheit 520 an den Resonanzschaltkreis angelegt, der aus der Erregerspule 220 und dem Resonanzkondensator 490 gebildet ist.
Die Gleichrichterdiode 540 und der Eingangsglättungskondensator 550 führen eine Halbwellengleichrichtung der Netzwechselspannung durch und legen dann eine Gleichspannung an den Eingangsanschluss des DC-DC-Wandler-ICs 530 an, und der DC-DC-Wandler-IC 530 gibt die Versorgungsspannung Vcc zum Betreiben des Schaltkreises in der Leistungsvorrichtung an den Glättungskondensator 570 aus. Die Zener-Diode 560 führt den Überspannungsschutz von Vcc durch.
Der Wärmevorrichtungstemperatur-Steuerschaltkreis 780 gibt ein Schalteinheitsstartsignal und ein Schalteinheitsleitungsgrößen-Steuersignal auf solch eine Weise aus, dass ein Temperaturwert, der von dem Temperaturdetektionsmittel 240 gesendet wird, immer ein bestimmter Wert ist. Das Schalteinheitsstartsignal ändert den Zustand des Schalteinheits-Steuerschwingkreises 790 von einem Stoppzustand zu einem Betriebszustand. Ein sekundäres Schalteinheitsleitungsgrößen-Steuersignal wird auf eine AN-Besetzungsgröße eines konstanten periodischen Signals gesetzt und schaltet den Optokoppler 760 für eine primäre und sekundäre Isolierung über den Strombegrenzungswiderstand 770 AN/AUS, und lädt/entlädt des weiteren den Zeitkonstanten-Schaltkreis, der aus dem Widerstand 700, der Diode 720 und dem Kondensator 690 besteht, durch einen Spannungsinverterschaltkreis, der aus den Widerständen 750 und 730 zum Bestimmen einer Spannung und dem Transistor 740 für eine Spannungsinversion besteht. Als nächstes wird die an den Schalteinheitskol lektor angelegte Spannung durch die Spannungsteilerwiderstände 580 und 590 geteilt, und ein Rauschen wird von dem Kondensator 620 entfernt, um eine Gegenmaßnahme gegen ein Rauschen vorzunehmen, und die geteilte Spannung wird dann an den negativen Eingangsanschluss des Komparators 640 übermittelt. Eine vorbestimmte Spannung, die durch Teilen der Spannung Vcc durch die Spannungsteilerwiderstände 630 und 610 erhalten wird, wird mit dem positiven Eingangsanschluss des Komparators 640 verbunden, nachdem ein Rauschen von diesem über den Kondensator 610 entfernt wird, um eine Gegenmaßnahme gegen ein Rauschen vorzunehmen. Wenn die Spannung des negativen Anschlusses die des positiven Anschlusses übersteigt, ändert sich der Komparator 640 über einen Zustand mit offenem Ausgang in einen 0V-Ausgang und die Verzögerungszeit des 0V-Ausgangs geht für 0 Sekunden durch die Verzögerungseinrichtung 800, um die elektrischen Ladungen des Kondensators 690 über den vorbestimmten Begrenzungswiderstandswert 710 zu extrahieren, wodurch eine Spannung abfällt. Bezugnehmend auf die durch solch einen Betrieb erzeugte Spannung des Kondensators 690 wird das primäre Schalteinheitsleitungsgrößen-Steuersignal auf eine Gleichspannungsgröße gesetzt und über die Zener-Diode 680 für eine Überspannungsbegrenzung und die Spannungsteilerwiderstände 670 und 660 an den Schalteinheits-Steuerschwingkreis 790 übermittelt. Der Schalteinheits-Steuerschwingkreis 790, der von dem Stoppzustand durch das Startsignal AN/AUS in den Betriebszustand geschalten wird, steuert die Schalteinheit 520 gemäß dem primären Schalteinheitsleitungsgrößen-Steuersignal.
20 zeigt die Betriebswellenform des Schaltkreises, der somit betrieben wird. Wenn die an den Schalteinheitskollektor angelegte Spannung einen vorbestimmten sicheren Betriebsbereich übersteigt, fällt die Spannung des Kondensators 690 zum Bestimmen der Schalteinheitsleitungs-Steuergröße durch den Betrieb ab, und die Größe der Leitfähigkeit der Erregerspule 220 wird reduziert. Als Ergebnis behält die an den Schalteinheitskollektor angelegte Spannung eine vorbestimmte sichere Betriebsspannungsbereichsbegrenzung bei, die horizontal ist.
Wenn eine 0V-Verzögerungszeit der Verzögerungseinrichtung 800 auf eine Zeit entsprechend einer Halbwelle der Netzwechselspannung gesetzt wird, und der Wert des Begrenzungswiderstands 710 auf einen kleineren Wert als den oben beschriebenen gesetzt wird, wird außerdem ein Abfall der Spannung des Kondensators 690 erzwungen, wie es in 21 gezeigt ist, so dass die Größe der Leitfähigkeit der Erregerspule 220 weiter reduziert werden kann. Dies ist eine wirksame Wahl, wenn eine Leistung, die der Erregerspule geliefert werden soll, geregelt wird, um weiter reduziert zu werden, während die an den Schalteinheitskollektor angelegte Spannung in dem sicheren Betriebsbereich erhalten bleibt.
Wenn die 0V-Verzögerungszeit der Verzögerungseinrichtung 800 auf die Zeit entsprechend der Halbwelle der Netzwechselspannung gesetzt wird, und der Wert des Begrenzungswiderstands 710 auf 0Ω gesetzt wird, wird des weiteren ein Abfall der Spannung des Kondensators 690 bis zu einer Grenze unterstützt, wie es in 22 gezeigt ist, so dass die Größe der Leitfähigkeit der Erregerspule 220 auf eine Grenze reduziert werden kann. Dies ist eine wirksame Wahl, wenn eine Leistung, die der Erregerspule geliefert werden soll, auf eine Grenze reduziert wird, während die an den Schalteinheitskollektor angelegte Spannung in dem sicheren Betriebsbereich erhalten bleibt.
Gemäß dem Betrieb führen eine momentane Steuerungsbeeinträchtigung, die durch ein externes Rauschen und ein intern erzeugtes Rauschen beim Betrieb eines Schaltkreises erzeugt wird, und des weiteren eine Änderung eines intrinsischen Induktivitätswerts und eines intrinsischen Widerstandswerts in der Fixiervorrichtung zu einer Schwankung der an den Kollektor der Schalteinheit angelegten Spannung. Sogar wenn die an den Kollektor der Schalteinheit angelegte Spannung versucht, die theoretische Maximalspannung des Schalteinheitskollektors zu übersteigen, wird sie automatisch in einem vorbestimmten sicheren Betriebsspannungsbereich begrenzt und auf die theoretische Maximalspannung oder kleiner gesetzt. Deshalb kann der sichere Betriebsspannungsbereich mit hoher Genauigkeit einfach verwaltet werden und es ist nicht notwendig, unbeabsichtigt einen hohen Grad an Spielraum oder Abstand von der theoretischen Maximalspannung zu nehmen. Folglich ist es möglich, den sicheren Betriebsspannungsbereich der Schalteinheit so nah wie möglich an die theoretische intrinsische Maximalspannung der Schalteinheit zu setzen, wodurch der Spannungsspielraum, der herkömmlich erhalten wurde, beträchtlich reduziert wird. Folglich ist es möglich, eine Schalteinheit mit einer niedrigen theoretischen Maximalspannung zu wählen und den Preis der Schalteinheit zu reduzieren, was zu Unternehmensgewinnen beiträgt.
23 ist ein Diagramm, das einen weiteren Aufbau des Schaltkreises einer Leistungsvorrichtung 810 zum Liefern einer Leistung an die Erregerspule 220 in der Fixiervorrichtung zeigt.
In 23 bezeichnen 410 und 420 einen Eingangsanschluss für eine Netzwechselspannung, 430 bezeichnet einen Eingangsfilter- und Blitzschutzschaltblock in der Leistungsvorrichtung, 440 bezeichnet eine Doppelwellengleichrichterbrücke, 450 und 460 bezeichnen einen Kondensator zum Verhindern eines Rauschens, 470 bezeichnet eine Spule zum Verhindern eines Rauschens, 510 bezeichnet einen Glättungskondensator zum Gleichrichten, 490 bezeichnet einen Resonanzkondensator zum Bilden eines Resonanzschaltkreises zusammen mit der Erregerspule 220, 520 bezeichnet einen IGBT, der eine Schalteinheit zum Steuern einer Leitung zu dem Resonanzschaltkreis bildet, 480 und 481 bezeichnen einen Anschluss zum Verbinden der Leistungsvorrichtung 810 mit der Erregerspule 220 in der Fixiervorrichtung, und 240 bezeichnet ein Temperaturdetektionsmittel in der Fixiervorrichtung.
Ein Verbindungsaufbau zwischen der Erregerspule 220 und der Leistungsvorrichtung 810 ist in 25 gezeigt.
Das Bezugszeichen 530 bezeichnet einen DC-DC-Wandler-IC zum Erzeugen einer Versorgungsspannung Vcc, um den Schaltkreis in der Leistungsvorrichtung zu betreiben, 540 bezeichnet eine DC-DC-Wandler-IC-Eingangs-Gleichrichterdiode, 550 bezeichnet einen DC-DC-Wandler-IC-Eingangs-Glättungskondensator, 570 bezeichnet einen DC-DC-Wandler-IC-Ausgangs-Glättungskondensator und 560 bezeichnet eine Zener-Diode zum Begrenzen einer DC-DC-Wandler-IC-Augangsüberspannung.
Die Bezugszeichen 580, 590 und 620 bezeichnen einen Spannungsteilerwiderstand zum Detektieren einer Gleichspannung nach dem Glätten einer Netzwechselspannung, 610 bezeichnet einen Kondensator zum Vornehmen einer Gegenmaßnahme gegen ein Rauschen, 630 bezeichnet einen Kondensator zur Einschaltbeschleunigung zum Detektieren einer scharf ansteigenden Schwankung der Gleichspannung nach dem Glätten der Netzwechselspannung, 640 bezeichnet eine Diode zum Gleichrichten einer Spannung, die durch die Detektionskomponente detektiert wird, 820 bezeichnet einen Kondensator zum Gleichrichten einer Spannung, die durch die Detektionskomponente detektiert wird, 600 und 650 bezeichnen einen Spannungsteilerwiderstand zum Erzeugen einer Vorspannung, um die Empfindlichkeit der Detektion anzuheben, 800 und 850 bezeichnen einen Spannungsteilerwiderstand zum Erzeugen einer Referenzspannung aus der Versorgungsspannung Vcc, 830 und 840 bezeichnen einen Komparator mit einem offenen Kollektor zum Vergleichen der Referenzspannung mit einer Spannung, die von der Detektionskomponente detektiert wird und 860 bezeichnet einen Widerstand zum Bestimmen einer Spannung.
Das Bezugszeichen 780 bezeichnet einen Wärmevorrichtungstemperatur-Steuerschaltkreis zum Steuern der konstanten Temperatur des Temperaturdetektionsmittels 240, 760 bezeichnet einen Optokoppler für eine primäre und eine sekundäre Isolierung, 770 bezeichnet einen Diodenstrombegrenzungswiderstand des Optokopplers 760, 740 bezeichnet einen Transistor für eine Spannungsumwandlung, 750 und 730 bezeichnen einen Widerstand zum Bestimmen einer Spannung, 700 bezeichnet einen Widerstand, der zu einem Zeitkonstanten-Schaltkreis gehört, 690 bezeichnet einen Kondensator, der zu dem Zeitkonstanten-Schaltkreis gehört, 720 bezeichnet eine Diode, die zu dem Zeitkonstanten-Schaltkreis gehört, 680 bezeichnet eine Zener-Diode zum Begrenzen einer Spannung, die durch den Zeitkonstanten-Schaltkreis erzeugt wird, auf einen bestimmten Wert, 710 bezeichnet einen Begrenzungswiderstand zum Verbinden einer Spannung, die durch den Zeitkonstanten-Schaltkreis erzeugt wird, mit dem Ausgang des Komparators 830, 790 bezeichnet einen Schalteinheits-Steuerschwingkreis zum Steuern der Schwingung der Schalteinheit 520, und 670 und 660 bezeichnen einen Spannungsteilerwiderstand zum Verbinden von Spannungen, die durch den Schalteinheits-Steuerschwingkreis 790 und den Zeitkonstanten-Schaltkreis erzeugt werden.
Es wird ein Betrieb mit dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben. Wenn zwischen den Anschlüssen 410 und 420 eine Netzwechselspannung angelegt wird, gelangt sie durch den Eingangsfilter- und Blitzschutz schaltblock 430 und wird dann durch die Doppelwellengleichrichterbrücke 440 zu einer Gleichspannung gleichgerichtet, wobei die Kondensatoren 450 und 460 ein Rauschen verhindern, die Spule 470 ein Rauschen verhindert und der Glättungskondensator 510 eine Gleichrichtung vornimmt. Die Gleichspannung, mit der der Glättungskondensator 510 geladen wird, wird periodisch durch das AN/AUS der Schalteinheit 520 an den Resonanzschaltkreis angelegt, der aus der Erregerspule 220 und dem Resonanzkondensator 490 gebildet ist.
Die DC-DC-Wandler-IC-Ausgangsgleichrichterdiode 540 und der DC-DC-Wandler-Eingangsglättungskondensator 550 führen eine Halbwellengleichrichtung der Netzwechselspannung durch und legen dann eine Gleichspannung an den Eingangsanschluss des DC-DC-Wandler-ICs 530 an, und der DC-DC-Wandler-IC 530 gibt die Versorgungsspannung Vcc zum Betreiben des Schaltkreises in der Leistungsvorrichtung an den Glättungskondensator 570 für eine DC-DC-Wandler-Ausgangsspannungssteuerung aus. Die Zener-Diode 560 für eine DC-DC-Wandler-Ausgangsspannungssteuerung führt den Überspannungsschutz von Vcc durch.
Der Wärmevorrichtungstemperatur-Steuerschaltkreis 780 gibt ein Schalteinheitsstartsignal und ein sekundäres Schalteinheitsleitungsgrößen-Steuersignal auf solch eine Weise aus, dass ein Temperaturwert, der von dem Temperaturdetektionsmittel 240 gesendet wird, immer ein bestimmter Wert ist. Das Schalteinheitsstartsignal ändert den Zustand des Schalteinheits-Steuerschwingkreises 790 von einem Stoppzustand zu einem Betriebszustand. Das sekundäre Schalteinheitsleitungsgrößen-Steuersignal wird auf eine AN-Besetzungsgröße eines konstanten periodischen Signals gesetzt und schaltet den Optokoppler 760 für eine primäre und sekundäre Isolierung über den Diodenstrombegrenzungswiderstand 770 AN/AUS, und lädt/entlädt des weiteren den Zeitkonstanten-Schaltkreis, der aus dem Widerstand 700, der Diode 720 und dem Kondensator 690 besteht, durch einen Spannungsinverterschaltkreis, der aus den Widerständen 750 und 730 zum Bestimmen einer Spannung und dem Transistor 740 für eine Spannungsinversion besteht. Bezugnehmend auf die Spannung des Kondensators 690, die somit durch solch einen Betrieb erzeugt wird, wird das primäre Schalteinheitsleitungsgrößen-Steuersignal auf eine Gleichspannungsgröße gesetzt und über die Zener-Diode 680 für eine Überspannungsbegrenzung und die Spannungsteilerwiderstände 670 und 660 an den Schalteinheits-Steuerschwingkreis 790 übermittelt. Der Schalteinheits-Steuerschwingkreis 790, der von dem Stoppzustand durch das Startsignal AN/AUS in den Betriebszustand geschalten wird, steuert die Schalteinheit 520 gemäß dem primären Schalteinheitsleitungsgrößen-Steuersignal.
Als nächstes werden eine übermäßige Stoßspannung der Gleichspannung, die durch die Doppelwellengleichrichterbrücke 440 geglättet wird, und eine scharfe Spannungsschwankung durch die Spannungsteilerwiderstände 580, 590 und 620 geteilt, und ein Rauschen wird durch den Kondensator 610 zum Vornehmen einer Gegenmaßnahme gegen ein Rauschen entfernt, und des weiteren werden sie dann durch die Diode 640 und den Kondensator 820 halbwellengleichgerichtet und werden in einer vorgeschalteten Konfiguration an einem Vorwiderstand, der durch die Spannungsteilerwiderstände 600 und 650 erzeugt wird, an die negativen Anschlüsse der Komparatoren 830 und 840 übermittelt. Des weiteren detektiert ein Kondensator zur Einschaltbeschleunigung 630 einen scharfen Anstieg einer Gleichspannung nach dem Glätten durch die Doppelwellengleichrichterbrücke 440. Eine vorbestimmte Spannung, die durch Teilen der Spannung Vcc durch die Spannungsteilerwiderstände 800 und 850 erhalten wird, wird an die positiven Eingangsanschlüsse der Komparato ren 830 und 840 angelegt. Wenn der negative Anschluss eine positive Anschlussspannung übersteigt, ändern die Komparatoren 830 und 840 einen Ausgang im offenen Zustand in einen 0V-Ausgang. Der 0V-Ausgang des Komparators 840 wird als ein Stoppsignal an den Schalteinheits-Steuerschwingkreis 790 übermittelt, so dass der Schalteinheits-Steuerschwingkreis 790, der betrieben wird, den Betrieb sofort stoppt. Der 0V-Ausgang des Komparators 830 extrahiert die elektrischen Ladungen des Kondensators 690 über den vorbestimmten Begrenzungswiderstand 710, wodurch eine Spannung abfällt.
24 zeigt eine Betriebswellenform des Schaltkreises, der so betrieben wird. Wenn die Netzwechselspannung, die in die Leistungsvorrichtung eingegeben werden soll, größer ist als die theoretische Eingangsmaximalspannung der Leistungsvorrichtung, oder wenn die Netzwechselspannung, die in die Leistungsvorrichtung eingegeben werden soll, stark ansteigt und schwankt, wird ein Schalteinheitsschwingbetrieb sofort durch den Betrieb gestoppt und eine Spannung und ein Strom, die der Schalteinheit 520 geliefert werden sollen, verschwinden sofort, wie es in der Zeichnung gezeigt ist. Demzufolge wird verhindert, dass eine übermäßige Spannung und ein übermäßiger Strom an die Schalteinheit geliefert werden, so dass die Schalteinheit vor einem Ausfall oder Durchschlag geschützt werden kann.
In 23 fällt als nächstes die durch die Doppelwellengleichrichterbrücke 440 geglättete Gleichspannung kontinuierlich schrittweise ab, da der Verbrauch der elektrischen Leitungen reduziert wird. Wenn die Gleichspannung kleiner wird als die theoretische Maximalspannung einer Versorgungsspannung, wird der Detektionsbetrieb gestoppt, so dass die Ausgänge der Komparatoren 830 und 840 von 0V in einen Leerlaufschaltungszustand geändert werden. Der offene Ausgang des Komparators 840 wird als die Versorgungsspannung Vcc über den Widerstand 860 zu dem Schalteinheits-Steuerschwingkreis 790 übermittelt, um eine Spannung zu bestimmen, so dass der Schalteinheits-Steuerschwingkreis 790, der gestoppt ist, die Stoppbedingung sofort löst, und die Schwingung der Schalteinheit wird gestartet. Wie es für den Betrieb beschrieben ist, werden alle elektrischen Ladungen extrahiert, so dass die Spannung des Kondensators 690 0V erreicht. Sogar wenn die Schwingung der Schalteinheit gestartet wird, betragen somit eine Spannung und ein Strom, die der Schalteinheit 520 geliefert werden sollen, zuerst 0V und 0A. Gleichzeitig mit dem Start der Schwingung der Schalteinheit stoppt der offene Ausgang des Komparators 830 den Extraktionsbetrieb der elektrischen Ladungen des Kondensators 690 über den vorbestimmten Begrenzungswiderstand 710 sofort. Demzufolge wird die Spannung des Kondensators 690 durch den Zeitkonstanten-Schaltkreis, der aus dem Widerstand 700, der Diode 720 und dem Kondensator 690 besteht, schrittweise angehoben, und die Spannung und der Strom, die der Schalteinheit geliefert werden sollen, und zuerst 0V und 0A betragen, wie es oben beschrieben ist, werden schrittweise angehoben, wie es in der Zeichnung gezeigt ist. Demzufolge wird, wenn eine Spannung und ein Strom, die Maximalwerte aufweisen, plötzlich der Schalteinheit 520 geliefert werden, die Schalteinheit 520 nicht beschädigt, und ein Durchbruch kann auch im schlimmsten Fall verhindert werden und ein leitender Zustand kann stabil bereitgestellt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß dem Betrieb führen eine momentane Steuerungsbeeinträchtigung, die durch ein externes Rauschen und ein intern erzeugtes Rauschen beim Betrieb eines Schaltkreises erzeugt wird, und des weiteren eine Änderung eines intrinsischen Induktivitätswerts und eines intrinsischen Wider standswerts in der Fixiervorrichtung zu einer Schwankung der an den Kollektor der Schalteinheit angelegten Spannung. Sogar wenn die an den Kollektor der Schalteinheit angelegte Spannung versucht, die theoretische Maximalspannung des Schalteinheitskollektors zu übersteigen, wird sie automatisch in einem vorbestimmten sicheren Betriebsspannungsbereich begrenzt und auf die theoretische Maximalspannung oder kleiner gesetzt. Deshalb kann der sichere Betriebsspannungsbereich mit hoher Genauigkeit einfach verwaltet werden und es ist nicht notwendig, unbeabsichtigt einen hohen Grad an Spielraum oder Abstand von der theoretischen Maximalspannung zu nehmen. Folglich ist es möglich, den sicheren Betriebsspannungsbereich der Schalteinheit so nah wie möglich an die theoretische intrinsische Maximalspannung der Schalteinheit zu setzen, wodurch der Spannungsspielraum, der herkömmlich erhalten wurde, beträchtlich reduziert wird. Folglich ist es möglich, eine Schalteinheit mit einer niedrigen theoretischen Maximalspannung zu wählen und den Preis der Schalteinheit zu reduzieren, was zu Unternehmensgewinnen beiträgt.
Gemäß dem Betrieb ist eine Leistungsvorrichtung vorgesehen, die auch in dem Fall, in dem eine Stoßspannung eines Gewitters, eine plötzliche Betriebsunterbrechung, die durch die Beeinträchtigung der Spannungsversorgung eines Elektrizitätswerks verursacht wird, und ein plötzlicher Abfall oder eine plötzliche Erhöhung in einer in die Leistungsvorrichtung einzugebenden Netzwechselspannung, erzeugt werden, nicht ausfällt. Folglich können die Kosten bezüglich eines Fehlers auf einem Markt reduziert werden, wodurch zu den Unternehmensgewinnen beigetragen wird.
Obwohl die Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf diese begrenzt und es ist für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Änderungen oder Abwandlungen gemacht werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Wie es aus der Beschreibung ersichtlich ist, kann jede Ausführungsform mit den anderen kombiniert werden.
Zusammenfassung
Eine Leistungsvorrichtung, die eine Schalteinheit zum Liefern einer Leistung an eine Erregerspule, ein Schalteinheitsspannungs-Detektionsmittel zum Detektieren, dass eine Spannung, die an eine Schalteinheit angelegt werden soll, einen sicheren Betriebsspannungsbereich übersteigt, und ein Leistungssteuermittel zum Steuern einer Leistung, die der Spule in Ansprechen auf ein Detektionssignal des Schalteinheitsspannungs-Detektionsmittels geliefert werden soll, umfasst.

Claims

Leistungsvorrichtung für ein elektromagnetisches Induktionsheizmittel, das ein Wärmeerzeugungselement und eine Erregerspule umfasst, die in der Nähe des Wärmeerzeugungselements vorgesehen ist und dazu dient, zu bewirken, dass das Wärmeerzeugungselement durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugt, wobei die Leistungsvorrichtung umfasst: eine Schalteinheit, die der Erregerspule eine Leistung liefert; einen Schalteinheitsspannungs-Detektionsschaltkreis, der detektiert, dass eine Spannung, die an die Schalteinheit angelegt werden soll, einen sicheren Betriebsspannungsbereich übersteigt; und einen Steuerschaltkreis, der eine Leistung, die der Spule geliefert werden soll, in Ansprechen auf ein Detektionssignal des Schalteinheitsspannungs-Detektionsschaltkreises steuert.
Leistungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn der Schalteinheitsspannungs-Detektionsschaltkreis detektiert, dass der sichere Betriebsspannungsbereich der Schalteinheit überschritten wird, der Steuerschaltkreis die Lieferung der Leistung an die Erregerspule begrenzt, um eine Steuerung in solch einer Weise durchzuführen, dass die Spannung, die an die Schalteinheit angelegt werden soll, eine Begrenzung eines sicheren Betriebsspannungsbereichs aufrecht erhält.
Leistungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn der Schalteinheitsspannungs-Detektionsschaltkreis detektiert, dass der sichere Betriebsspannungsbereich der Schalteinheit überschritten wird, der Steuerschaltkreis die Lieferung der Leistung an die Erregerspule detektiert und die Spannung, die an die Schalteinheit angelegt werden soll, auf ein optionales Niveau innerhalb einer Begrenzung eines sicheren Betriebsspannungsbereichs reduziert.
Leistungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn der Schalteinheitsspannungs-Detektionsschaltkreis detektiert, dass der sichere Betriebspannungsbereich der Schalteinheit überschritten wird, der Steuerschaltkreis die Lieferung der Leistung an die Erregerspule stoppt.
Leistungsvorrichtung für ein elektromagnetisches Induktionsheizmittel, das ein Wärmeerzeugungselement und eine Erregerspule umfasst, die in der Nähe des Wärmeerzeugungselements vorgesehen ist und dazu dient, zu bewirken, dass das Wärmeerzeugungselement durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugt, wobei die Leistungsvorrichtung umfasst: eine Schalteinheit, die der Erregerspule eine Leistung liefert; einen Leistungsvorrichtungseingangsspannungs-Detektionsschaltkreis, der detektiert, dass eine Netzwechselspannung, die in die Leistungsvorrichtung eingegeben werden soll, eine theoretische Eingangsmaximalspannung der Leistungsvorrichtung übersteigt; und einen Steuerschaltkreis, der entsprechend einem Detektionssignal des Leistungsvorrichtungseingangsspannungs-Detektionsschaltkreises eine Leistung steuert, die der Spule geliefert werden soll.
Leistungsvorrichtung nach Anspruch 5, des weiteren umfassend einen Leistungsvorrichtungseingangsspannungs-Detektionsschaltkreis, der eine scharf ansteigende Schwan kung in der Netzwechselspannung detektiert, die in die Leistungsvorrichtung eingegeben werden soll.
Leistungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Steuerschaltkreis in Ansprechen auf das Detektionssignal des Leistungsvorrichtungseingangsspannungs-Detektionsschaltkreises die Lieferung einer Leistung an die Erregerspule stoppt.
Leistungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei, nachdem der Steuerschaltkreis die Lieferung der Leistung an die Erregerspule stoppt, eine Größe der Leistung, die der Erregerspule geliefert wird, in Ansprechen auf ein Verschwinden des Detektionssignals des Leistungsvorrichtungseingangsspannungs-Detektionsschaltkreises im Laufe der Zeit von Null allmählich erhöht wird.