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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsvorrichtung, die in
einer Heizvorrichtung verwendet werden soll, welche ein elektromagnetisches
Induktionsheizen verwendet.
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Technischer
Hintergrund
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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.
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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.
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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.
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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.
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26 und 27 zeigen
den Betrieb einer herkömmlichen
Energiequelle vom Spannungsresonanztyp.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Des
weiteren zeigen 28 und 29 den
Betrieb einer weiteren herkömmlichen
Energiequelle vom Spannungsresonanztyp.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Offenbarung
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Ansicht, die den Aufbau einer Bilderzeugungsvorrichtung mit
einer Fixiervorrichtung zeigt, gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung,
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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,
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3 ist
eine erläuternde
Ansicht, die den Aufbau einer Heizwalze zeigt, die zu der Fixiervorrichtung in 2 gehört und dieser
entnommen ist,
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4 ist
eine Ansicht, die die Aufbauten einer Erregerspule und eines Kurzschlussrings
zeigen, die zu der Fixiervorrichtung in 2 gehören,
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5 ist
eine erläuternde
Ansicht, die den Zustand des magnetischen Flusses des Induktionsheizmittels
zeigt, gemäß der Ausführungsform
der Erfindung,
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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,
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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,
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8 ist
eine erläuternde
Ansicht, die eine Änderung
des magnetischen Flusses durch eine Abschirmplatte in dem Induktionsheizmittel
zeigt, gemäß der Ausführungsform
der Erfindung,
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9 ist
eine erläuternde
Ansicht, die den Aufbau einer Fixiervorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
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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,
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11 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Druckbetrieb mit dem elektromagnetischen
Induktionsheizverfahren in 10 zeigt,
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12 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Standby-Betrieb für die Ausführung des Heizens durch das elektromagnetische
Induktionsheizverfahren in 10 zeigt,
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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,
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14 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Druckbetrieb mit dem elektromagnetischen
Induktionsheizverfahren in 13 zeigt,
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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,
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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,
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17A und 17B sind
Diagramme, die eine Verbinderspezifikation auf der Grundlage einer
Versorgungsspannung in einem Verbindungsmittelabschnitt in 16 zeigen,
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung,
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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,
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19 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das den Schaltkreis einer Leistungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
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20 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das den Betrieb der Leistungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
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21 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das den Betrieb der Leistungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
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22 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das den Betrieb der Leistungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
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23 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das den Schaltkreis einer Leistungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
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24 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das den Betrieb der Leistungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
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25 ist
ein Diagramm, das einen Verbinderaufbau zwischen der Erregerspule
und der Leistungsvorrichtung zeigt,
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26 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das den Betrieb einer herkömmlichen Leistungsvorrichtung zeigt,
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27 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das den Betrieb der herkömmlichen Leistungsvorrichtung
zeigt.
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28 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das den Betrieb einer weiteren herkömmlichen Leistungsvorrichtung
zeigt, und
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29 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das den Betrieb der herkömmlichen Leistungsvorrichtung
zeigt.
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Beste Art und Weise der
Ausführung
der Erfindung
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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.
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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.
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(1) Bilderzeugungsvorrichtung
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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.
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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.
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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.
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Das
Belichtungsmittel 30 ist mit einer vorbestimmten Neigung
in Bezug auf die fotoempfindlichen Trommeln 10a, 10b, 10c und 10d vorgesehen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(2) Fixiervorrichtung
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Als
nächstes
folgt eine Beschreibung der Fixiervorrichtung, die in der Bilderzeugungsvorrichtung
verwendet wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Als
nächstes
wird der Aufbau des Induktionsheizmittels 180 beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Eine
Abschirmplatte 300 ist an der gegenüberliegenden Seite der Heizwalze 130 angebracht,
wobei die Erregerspule 220 dazwischen liegt.
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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.
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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.
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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.
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Es
werden jedoch nicht alle magnetischen Flüsse zu der Heizwalze geführt, um
das Erwärmen
durchzuführen,
und einige von ihnen streuen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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9 ist
eine erläuternde
Ansicht, die den Aufbau einer Fixiervorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Als
nächstes
werden ein Steuerschaltkreis 320 und Peripherieaufbauten
von diesem in Bezug auf 10 beschrieben.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 %.
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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.
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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.
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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 %.
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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.
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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.
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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.
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Als
nächstes
wird eine dritte Ausführungsform
der Erfindung in Bezug auf 15 beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es
folgt eine Beschreibung des Aufbaus des Induktionsheizmittels und
des Inverterleistungsschaltkreises.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Als
nächstes
folgt eine Beschreibung des Verbindungsmittels 350 des
Induktionsheizmittels 180 und des Inverterleistungsschaltkreises 320.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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19 ist
ein Diagramm, das den Aufbau des Schaltkreises einer Leistungsvorrichtung 810 zum
Liefern einer Leistung an die Erregerspule 220 in der Fixiervorrichtung
zeigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein
Verbindungsaufbau zwischen der Erregerspule 220 und der
Leistungsvorrichtung 810 ist in 25 gezeigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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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.
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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.
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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.
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Zusammenfassung
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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.