专利名称：感应加热辊装置和图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及感应加热辊装置和具有该装置的图像形成装置。
在特开2000-215974号公报中记载了一种励磁线圈，该励磁线圈按照接近于被加热体的方式配置，以使得作为被加热体的磁性体制的加热辊产生感应电流，线圈线材平面地缠绕并沿被加热体的曲面变形，与励磁线圈的纵向两端的被加热体相反的一侧则沿着励磁线圈的曲面设置有磁性体铁芯。(背景技术1)另外，在特开2000-215971号公报中记载了一种感应加热装置，该感应加热装置具备电磁感应发热性的加热旋转体，即加热辊，和配置于加热旋转体内侧的磁通量发生装置，通过从磁通量发生装置产生的高频感应磁通量的作用，使得加热旋转体被电磁感应发热，从而加热被加热体，磁通量发生装置具备由磁性体构成的磁芯和缠绕在磁芯上的电磁转换线圈，磁性体则具备缠绕着电磁转换线圈的磁芯部分，和用来使磁通量较磁芯部分更向加热回转体的一部分集中，且前端部之间存在磁性空间间隙并对向的磁通量感应芯体部分。(背景技术2)背景技术1和2，都是利用涡流耗损的加热方式(以下称为“涡流耗损方式”)，与IH容器中实用化的为相同的工作原理。而且，在涡流耗损方式中使用的高频的频率数为20～100kHz左右。
与此相对，在特开昭59-33787号公报中记载有，一种高频感应加热辊，该加热辊具备导电部件构成的圆筒状辊本体即加热辊，同心状配置在辊本体内的圆筒状线圈骨架，和螺旋状卷绕在线圈骨架的外周，借助通电使得辊本体内产生感应电流而进行加热的感应线圈。(背景技术3)在背景技术3中，圆筒状辊本体为闭合电路的次级线圈，感应线圈为初级线圈，两者之间产生变压器耦合，在圆筒状辊本体的次级线圈中感生次级电压。而且，为根据该次级电压，次级线圈的闭合电路内流通次级电流，圆筒状辊本体是利用发热的次级侧电阻的发热导致的加热方式(以下称为“变压器方式”)。变压器方式，由于在为了使涡流耗损方式引起的磁性耦合增强而使恒定效率增高的同时，可以加热整个加热辊，与背景技术1和2比较，存在定影装置的结构筒单的优点。另外，再加上将工作频率数设为100kHz以上，优选为1MHz以上的高频，这样可以增大感应线圈的Q值，提高电力传输效率。因此，可以提高加热的总效率，达到节省电能的目的。还有，与涡流耗损方式比较，也存在定影装置的结构简单的优点。进而，涡流耗损方式的加热辊导致的热容量可以变得很小。因此，变压器方式更适合于热定影的高速化。
本发明者们作出了一个变压器耦合方式的发明，该发明是首先形成一个由空心变压器与感应线圈耦合并且按可以旋转的方式被支持着的中空结构构成的加热辊，然后形成一种其次级电抗与上述加热辊的次级电阻大致相等的闭合电路，借此来提高由感应线圈向加热辊的电力传输效率，从而可以获得能对加热辊进行高效加热的显著效果。本发明作为特愿2001-016335号提出了申请。根据本发明，在对加热辊进行感应加热可以节省电能的同时，还可使将热定影高速化变得容易。
另一方面，在复印机、打印机等图像形成装置中，形成图像的纸张的尺寸多为多种选择的可能。为对应这种功能，要求根据纸张尺寸变更加热辊的发热区域。
在变压器方式中，作为相对于加热辊的感应线圈的优选结构，在加热辊的轴向上分散配置多个感应线圈，而且通过选择性地驱动感应线圈，可以在轴向上变化加热辊的加热区域。由此，在响应上述要求的同时，可以只加热必要的区域，避免电能的多余消耗。
然而，在使用加热辊的定影装置中，为了使得调色剂均匀且确实地熔融粘附在记录纸张上，必须将加热辊的温度控制为均匀分布，使其偏差在±15℃以下。
因此，如图24(a)所示，在加热辊101的内部使多个感应线圈102间隔配置，由高频电源(图中未示出)向该感应线圈102通电，因此使感应电流在加热辊101的次级线圈的闭合电路中流通，从而使加热辊101发热，此时的加热辊101中可以得到如图24(b)所示的温度分布特性。另外，图24(b)，横轴表示加热辊的位置，纵轴表示温度。再有，感应线圈的用图中符号a表示的配置场所虽然表示的是高温度，但在相当于感应线圈之间的场所，则判断为较该高温度a低的温度b。具有这种温度分布的感应加热线圈装置，与以往的感应加热线圈装置相比，显示出更加优良的温度分布特性。但是，作为具有可以满足均匀温度分布的感应加热线圈装置，仍残留有待进一步改善的余地。
为了消除该加热辊101的温度偏差，考虑使感应线圈102相互靠近地配置。然而，若靠近地配置感应线圈102，则一般会导致从各感应线圈102产生的磁通量相当多的一部分与相邻的感应线圈102交链，因此会降低由感应线圈向加热辊的电力传输效率，得不到高的电力传输效率，这是技术人员一般要考虑的问题。因此，在将个别通电的多个感应线圈102相邻配置时，不要将这些线圈非常靠近地连接配置。
由于上述原因，人们渴望出现一种能够解决加热辊101中温度分布的均匀性问题的感应加热辊装置。
然而，在加热辊的轴向上分散设置多个感应线圈的情况下，除了存在上述温度分布的均匀性问题以外，还存在以下所示问题。即，由于在相邻的感应线圈之间产生较大的电位差，根据这些电位差，必须在相邻的成对感应线圈之间设置规定的绝缘距离。该电绝缘距离的问题也成为使得感应线圈之间的间隔难以缩短的原因。
另外，由于感应线圈和高频电源一般被设置在间隔开的位置上，因此必须通过供电线将彼此之间电连接。因此，不只是感应线圈之间，而且在供电线相互之间和供电线与感应线圈之间也必须适当地进行电绝缘。
再有，为了选择性地驱动多个感应线圈，有必要将各感应线圈互相独立地与高频电源连接。因此，难以确保从各高频电源延伸出来的多根供电线之间的电绝缘距离。
综上所述，为了既能在加热辊的轴向上对其均匀地加热，又可以切换加热区域，就必须满足以上说明的各要求。然而，在背景技术中，要完全满足上述各要求是困难的。
另外，本发明的第二个目的是提供一种能在分散地配置的多个感应线圈之间容易地进行绝缘的感应加热辊装置及具备该装置的图像形成装置。
另外，本发明的第三个目的在于，提供一种可以在轴向上对加热辊均匀地加热的同时，又能容易地对与分散配置的多个感应线圈连接的供电线绝缘的感应加热辊装置和具备该装置的图像形成装置。
进而，本发明的另一个目的在于，提供一种可以和具备该装置的图像形成装置。
本发明的感应加热辊装置，其特征在于，具备加热辊、多个感应线圈和高频电源，上述多个感应线圈在加热辊的内部被分散配置在轴方向上，同时被设定为相邻的感应线圈的缠绕方向互为相反，且产生磁通量为同一极性的关系。
在本发明中，“感应线圈”是用于对加热辊按照需要进行加热的装置，它通过使其本身产生的磁场与加热辊交链而使加热辊上感生次级电流，且使其产生电阻发热，从而将加热辊加热，其多个线圈在加热辊内部且在轴向上分散设置。另外，多个感应线圈，为了使其本身分别产生的磁通量能有效地加热感应线圈正对的加热辊的区域，必须将产生磁通量的方向配置为相对于轴处于同一方向。而且，由后述的高频电源直接或者经由匹配电路和/或高频传输电路驱动，换言之，在通电即被励磁的同时与加热辊发生磁耦合，例如空芯变压器耦合。还有，“空芯变压器耦合”不只是意味完全空芯的变压器耦合，而且还包含实质上被认为是空芯的变压器耦合的情况。但是，如果需要，为涡流耗损加热方式的电磁耦合也可以。再有，感应线圈不但可以相对于回转的加热线圈为静止的，也可以与加热辊一起或分别地旋转。进而，在旋转的情况下，在频率可变的高频电源和感应线圈之间也可以插入旋转的集电机构。
另外，多个感应线圈被设定为相邻的线圈的缠绕方向互为相反，且产生的磁通量为同一极性即相对于加热辊处于同一方向的关系。因此，通过将感应线圈的至少一个端部共同连接，就可以消除在相邻的感应线圈互相接近的线圈端部之间的电位差或降低该电位差。在多个感应线圈的一部分或全部与共同的高频电源并联连接的情况下，在相邻的感应线圈中，相邻一侧的端部之间的电位差为“0”。即使在多个感应线圈与不同的高频电源连接的情况下，例如若共同连接到高频电源的稳定电位侧，则在共同侧的电位差为“0”的同时，即使在高电位侧，电位差也会变小。
另外，也可以是由多个感应线圈分为多个小组的结构，这样就能以小组单位由高频电源选择性地进行高频驱动。这种情况下，通过将位于中间的小组的感应线圈的数目变为偶数，就可以使得即便在相邻的小组之间，也能满足本发明的感应线圈的必要条件。而且，位于端部的小组的感应线圈的数目，无论是偶数还是奇数都可以。
进而，感应线圈可以具备用于支撑它的线圈骨架。在线圈骨架中，可以形成以整卷的状态支撑感应线圈用的螺旋沟。可以将线圈骨架按中空状态构成，内部与感应线圈连接供电线。但是，也可以不采用上述的线圈骨架，而且利用合成树脂或玻璃材料直接成形或粘接成形为感应线圈，借此将多个感应线圈维持成规定的形状。另外，也可以构成为能将线圈骨架沿其纵向分割，将感应线圈收纳于线圈骨架的内部。
再有，感应线圈也可以每个或按组分别与高频电源连接。无论哪一种状态，用于从高频电源向感应线圈供给高频电力的供电线最好配置于接近感应线圈内面或外面的位置。在将供电线接通到感应线圈内部的情况下，若供电导线接近感应线圈的中心轴，则会由于与供电线交链的磁通量而导致在内部产生涡流耗损，从而使电力传输效率降低，因此不好。与此相对照，采用上述构成，可以使得与供电线交链的磁通量减少，因此可以相对抑制电力传输效率的降低。
还有，多个感应线圈，长度既可以是恒定的，也可以是不同的。向感应线圈供给的高频电力，在共同使用高频电源的情况下，与高频电压的外加时间大致成正比。与此相对，加热辊的温度上升由向每单位长度的感应线圈供给的高频电力的的大小所支配。所以，在高频电压的外加时间相同的情况下，相对较长的感应线圈和相对较短的感应线圈相比，温度上升变慢。因此，在切换多个长短感应线圈的同时，以相同温度且迅速地加热其各自对向的加热辊的区域的情况下，优选使得高频电压的施加时间与感应线圈的长度大致成正比地变化。这些控制可以根据后述的感应线圈选择装置来进行。
如此，根据本发明，通过设定多个感应线圈的相邻线圈的缠绕方向互为相反，且产生磁通量为同一极性的关系，可以消除或减小相邻感应线圈之间的电位差，因此可使相邻感应线圈之间的绝缘变得容易。从而可以将相邻感应线圈之间的距离设定得较小。这一效果即使在相邻感应线圈与不同高频电源连接的情况下也可以大体相同。另外，由于从多个感应线圈产生的磁通量的极性相同，因此相邻感应线圈之间的磁场的变化减少。以上的结果，可使加热辊的温度分布的均匀度变得良好。
进而，根据需要，通过选择性地驱动多个感应线圈，可以选择性地对加热辊的所期望的区域进行加热。
根据本发明的优选第1实施方式，感应加热辊装置，在上述构成的基础上，多个感应线圈被构成为形成分别由多个感应线圈组成的多个组，且每组通过独立的供电线与高频电源的各自不同的输出端相连接。
而且，在第1实施方式中，提供了在加热辊的轴向上可以切换地设定多个加热区域的情况下优选的构成。
根据本发明的优选第2实施方式，感应加热辊装置，在上述构成的基础上，多个感应线圈被构成为分别通过共同的供电线与高频电源相连接。
而且，在第2实施方式中，提供了在同时加热整个加热辊的情况下优选的构成。
根据本发明的优选第3实施方式，在上述构成的基础上，感应加热辊装置，在相邻感应线圈之间的间隔为2mm以下。第3实施方式为，加热辊的轴向的温度分布的均匀度在同时加热整体的情况下与最佳相邻感应线圈之间的间隔相关的构成。
而且，在第3实施方式中，通过具备上述构成，本发明人发现了令人惊奇的情况，即，相对于加热辊可以得到97～98％左右的电力传输效率。
根据本发明优选的第4实施方式，在上述构成的基础上，感应加热辊装置具备在加热辊内部沿其轴向延伸存在且与感应线圈连接，向多个感应线圈供电的供电线；和将在轴向被分割的多个线圈骨架构成片作为主体构成的，将感应线圈与供电线的至少一方收纳于其内部并支撑感应线圈与供电线的线圈骨架。
而且，在第4实施方式中，提供用于解决在减小了相邻感应线圈之间的间隔时的电绝缘距离问题的其他有效方式。另外，若将供电线收纳于线圈骨架内部，可以提供解决供电线相互间和感应线圈与供电线之间的电绝缘距离问题的有效方式。进而，根据需要，也可以将感应线圈和供电线分别隔开地收纳于线圈骨架的内部。
再有，在第4实施方式中，由于感应线圈和/或供电线收纳于线圈骨架的内部，因此，借助线圈骨架可以机械地保护收纳于其内部的部件。
另外，本发明的感应加热辊装置的特征在于，它具备加热辊、多个感应线圈和高频电源，多个感应线圈在加热辊的内部，沿其轴向相邻的线圈之间以5mm以下的间隔被分散地配置，同时产生的磁通量为同一极性的关系。
在本发明中，为使加热辊上的温度分布更加均匀，可以使多个感应线圈较5mm更接近地，例如按2mm以下，进行配置。而且，在使多个感应线圈比较接近地进行配置时，若有电绝缘上的必要，可以采用确保绝缘距离的已知的适当方式，或上述、后述的本发明特征性的构成。例如，作为已知的适当方式，可以在相邻的感应线圈之间插入绝缘阻挡层。还有，作为本发明特征性的构成，可以设定为多个感应线圈的相邻线圈的缠绕方向互为相反，且产生的磁通量为同一极性的关系。再有，可以将多个感应线圈分别收纳于线圈骨架的内部。
而且，在本发明中，由于具备上述构成，因此可以提高沿加热辊轴向的温度均匀度。因此，例如为了使得调色剂在记录纸上均匀且确实地熔融粘附而将必要的温度偏差控制为±15℃以下就变得容易。综上所述，通过使用本发明的感应加热辊装置，可以在与加热辊接触而受热的被加热体的温度上升沿加热辊的轴向变得均匀的同时进行高速加热。
根据本发明优选的第5实施方式，感应加热辊装置，在上述构成的基础上，相邻感应线圈之间的间隔成为2mm以下。
而且，本发明优选的第6实施方式中，在上述构成的基础上，感应加热辊装置具备跨越相邻感应线圈的两端部而设置的辅助感应线圈。在第6实施方式中，多个线圈分别作为每个主感应线圈具备主要对加热辊的主感应线圈正对的区域加热的功能。与此相对照，辅助感应线圈通过跨越相邻的主感应线圈进行配置，也起到补充相邻的主感应线圈之间形成的温度稍为降低的辅助作用。而且，若设置辅助感应线圈，在该辅助感应线圈跨越主感应线圈的部位上，虽然从每个感应线圈向加热辊的电力传输效率最高可降低30％，但是已经查明，加热辊轴向上的温度均匀度要比不用辅助感应线圈的情况有更进一步的提高。
另外，辅助感应线圈，直径形成得较主感应线圈小，与主感应线圈的内侧重合地被缠绕安装，或相反地直径形成得较主感应线圈大，与主感应线圈的外侧重合地被缠绕安装。再有，由于辅助感应线圈相对于主感应线圈为辅助性的，因此一般来说其轴长形成得较主感应线圈短。还有，辅助感应线圈跨越主感应线圈的轴长最好尽量短。主感应线圈和辅助感应线圈之间的重合长度优选为每个主感应线圈的1/2以下。由此，加热辊的温度分布被补充得更加平衡。另外，辅助感应线圈跨越主感应线圈的轴长变得极长的情况被抑制，从而减少了电力传输效率的降低。
根据本发明优选的第7实施方式，在上述构成的基础上，感应加热辊装置设定多个感应线圈在加热辊内部沿其轴向分散设置，同时相邻的线圈的缠绕方向互为相反，且产生的磁通量为同一极性的关系。
而且，在第7实施方式中，为使多个感应线圈比较接近进行设置时，在有电绝缘上的必要的情况下，提供用于确保绝缘距离的有效方式。即，相邻感应线圈相互面对的线圈端部的电位相等或电位减小。因此，即使将相邻感应线圈之间的间隔设定得非常狭窄，也可以消除电绝缘距离不足的问题。其结果是，相邻感应线圈之间的间隔相关的电绝缘距离问题获得解决。
根据本发明优选的第8实施方式，在第7实施方式的基础上，感应加热辊装置构成为多个感应线圈形成分别由多个感应线圈组成的多个小组，且各小组通过独立的供电线与高频电源的各自不同的输出端连接。
而且，在第8实施方式中，可以将多个感应线圈按每个小组进行切换来通电。因此，可以加热每个沿轴向分割的加热辊的多个区域。
根据本发明优选的第9实施方式，在第7实施方式的基础上，感应加热辊装置被构成为，多个感应线圈各自通过共同的供电线与高频电源连接。
而且，在第9实施方式中，加热辊被一体加热。
根据本发明优选的第10实施方式，在上述构成的基础上，感应加热辊装置具备加热辊内部中沿其轴向延伸存在且与感应线圈连接，向多个感应线圈供电的供电线；和将在轴向被分割的多个线圈骨架构成片作为主体构成的，将感应线圈与供电线的至少一方收纳于内部，并支撑感应线圈与供电线的线圈骨架。而且，供电线为向设置于加热辊内部的感应线圈供给高频电力用的导电电路，在加热辊的内部沿其轴向延伸的同时，其端部从加热辊向外部延伸存在，直接或间接地与高频电源连接。
而且，在第10实施方式中，若将感应线圈收纳于线圈骨架内部，可以提供用于解决在相邻感应线圈之间的间隔缩小时的电绝缘距离问题的其他有效方式。另外，当将供电线收纳于线圈骨架内部，可以提供用于解决供电线相互间和感应线圈与供电线之间的电绝缘距离的有效方式。进而，根据需要，也可以将感应线圈和供电线两者分别间隔地收纳于线圈骨架内部。
另外，在第10实施方式中，通过将感应线圈或/和供电线收纳于线圈骨架内部，可以利用线圈骨架机械地保护被收纳于其内部的部件。
再有，本发明的感应加热辊装置，其特征在于，它具备加热辊、多个感应线圈和高频电源，还具备在加热辊内部沿其轴向延伸存在且与感应线圈连接，向多个感应线圈供电的供电线；和以将在轴向被分割的多个线圈骨架构成片作为主体构成的，将感应线圈与供电线的至少一方收纳于其内部并支撑感应线圈与供电线的线圈骨架。
在本发明中，供电线为向设置于加热辊内部的感应线圈供给高频电力用的导电电路，在加热辊的内部沿其轴向延伸的同时，其端部从加热辊向外部延伸出来，直接或间接地与高频电源连接。在多个感应线圈直接并列连接时，可以使用一对供电线。与此相对照，多个感应线圈通过加热辊外部配置的感应线圈选择装置并列连接时，感应线圈必须至少一端与不同切换单位的供电线连接。然而，这种情况下，感应线圈需要3根以上的供电线。
另外，供电线也可以从感应线圈的内侧和外侧的任意一方延伸出来，向加热辊的外部导出。但是，最好尽量从接近感应线圈的位置延伸出来。将供电线通过感应线圈的内部的情况下，若供电线靠近感应线圈的中心轴，由于与供电线交链的磁通量增多，导致内部产生涡流耗损且电力传输效率降低，因此不好。与此相对照，利用上述构成，可以减少交链的磁通量，因此可使电力传输效率的降低减小。
进而，供电线可以使得连接感应线圈用的连接部分分支。另外，容许从加热辊向外面露出的部分上具备向高频电源侧连接的电源接头。
线圈骨架作为在规定位置支撑感应线圈和供电线的装置使用。而且，优选利用绝缘性、耐热性和耐久性优良的材料，例如玻璃、陶瓷和耐热性合成树脂等构成。
在本发明中，线圈骨架是以在加热辊的轴向上被分割的多个线圈骨架构成片为主体而构成的。另外，在线圈骨架完成的状态下，线圈骨架构成片利用粘合剂或机械嵌合等适当的固定方式而被一体化的。再有，感应线圈和供电线的至少一方，以被收纳于线圈骨架内部的状态而被线圈骨架支撑。因此，被收纳于内部的部件在线圈骨架构成片处于分离状态时即被收纳。
再有，对线圈骨架的其他构成进行说明。
(1)螺旋沟 在线圈骨架外面支撑感应线圈的情况下，为了以整卷的状态支撑感应线圈，可以在线圈骨架外面形成螺旋沟。
(2)绝缘凸缘 在线圈骨架外面支撑感应线圈的情况下，接近地配置多个感应线圈的同时，为了确保规定的绝缘距离，可以在相邻的一对感应线圈之间形成绝缘凸缘。
如此，在本发明中，通过上述说明的构成，具有以下效果。
1、由于感应线圈和供电线被线圈骨架支撑，因此位置不会向非期望位置移动。
2、在按需要确保感应线圈之间、供电线之间以及感应线圈与供电线之间的绝缘距离的同时，可以允许感应线圈接近地配置。
3、伴随上述2项，加热辊加热时的温度分布变得均匀。
4、由于线圈骨架CB由沿轴向被分割的多个线圈骨架构成片为主体构成，因此线圈骨架的成形容易。
5、线圈骨架、感应线圈和供电线的组装体的组装容易。
6、由于3根以上的供电线互相绝缘并可以由线圈骨架支撑，因此可以是能够选择性地驱动多个感应线圈的结构。
7、伴随上述第6项，若选择性地驱动多个感应线圈，就可以对加热辊上的所期望的区域进行选择性的加热。
根据本发明优选的第11实施方式，在上述构成的基础上，感应加热辊装置，分别通过在轴向上分散配置的隔板，将线圈骨架内部分割为电绝缘地隔离的多个收纳室，在每个收纳室中分别收纳多个感应线圈。
在第11实施方式中，线圈骨架将各感应线圈通过隔板相邻地收纳于线圈骨架的内部。因此，线圈骨架中形成筒状部和隔板部。而且，其结构是，通过利用固定方法使被纵向切割的多个线圈骨架构成片结合成一体，完成线圈骨架。线圈骨架构成片最好作成2部分或3部分。另外，供电线可以(1)贴合在线圈骨架的外面；(2)在线圈骨架外面形成沟槽，将供电线收纳于其内部，用绝缘性接合剂填充沟槽，并用绝缘性的盖体堵塞沟槽；(3)在线圈骨架构成片的内部与其一起预先成型。在上述任何一种方式中，供电线和感应线圈之间构成为能使线圈骨架的筒状部相互贯通和连接。例如可以使感应线圈的两个端部贯通线圈骨架的筒状部而与供电线连接；或者预先在供电线上分支形成从供电线贯通线圈骨架的筒状部而与感应线圈连接的连接线；或者另外利用连接导体来在感应线圈和供电线这两者之间进行连接。还有，感应线圈最好使用作为空芯线圈形成的线圈。再有，优选通过将线圈骨架的圆周面构成为没有突出物，且平滑的状态，尽量缩小感应线圈和加热辊之间的距离，增大两者之间的耦合系数。
根据本发明的第12实施方式，在上述构成的基础上，感应加热辊装置，将多个感应线圈的供电线按照埋设在线圈骨架内部的方式收纳于线圈骨架中。
在第12实施方式中，线圈骨架为了将供电线收纳在其内部而在线圈骨架构成片上形成供电线收纳沟。另外，为了收纳由连接感应线圈和供电线的导电部件构成的连接部，形成在供电线收纳沟与线圈骨架外面之间相连通的的连通孔。可以在一个骨架构成片上形成一个或多个供电线收纳沟。还有，使得多个线圈骨架构成片一体化而形成线圈骨架时，线圈骨架构成为能够确保收纳于其内部的多根供电线之间的所需要的绝缘距离。
根据本发明优选的第13实施方式，在上述构成的基础上，感应加热辊装置在相邻的感应线圈之间的间隔在2mm以下。
另外，在本发明的第13实施方式中，提供加热辊的轴向上的温度分布的均匀度在同时加热整体的情况下，与相邻的感应线圈之间的间隔相关的构成。
根据本发明的第14实施方式，在上述构成的基础上，感应加热辊装置按照下述关系设定，即多个感应线圈在加热辊内部沿其轴向分散配置，同时相邻的线圈之间的缠绕方向互为相反，且产生的磁通量为同一极性。
另外，在第14实施方式中，在使多个感应线圈比较接近地配置时，若有电绝缘的必要，可以提供用于确保绝缘距离的有效方式。即，相邻两个感应线圈的线圈端部之间的电位相等或电位差减小。因此，即使将相邻感应线圈之间的距离设定得非常狭窄，也可以消除电绝缘距离不足的情况。其结果是，解决了与相邻感应线圈之间的间隔有关的电绝缘距离问题。
根据本发明优选的第15实施方式，在第14实施方式的基础上，感应加热辊装置被构成为，多个感应线圈形成多个由多个感应线圈构成的多个小组，且各小组通过独立的供电线与高频电源的各自不同的输出端连接。
另外，在第15实施方式中，可以将多个感应线圈按小组切换进行通电。因此，可以将加热辊在轴向上分割成的多个区域分别加热。
根据本发明优选的第16实施方式，在第14实施方式的基础上，感应加热辊装置被构成为，多个感应线圈分别通过共同的供电线与高频电源连接。
另外，在第16实施方式中，加热辊被整体加热。
在以上说明的本发明的感应加热辊装置和其优选的实施方式中，可以根据需要选择性地采用作为其他构成要素的以下实施方式。
关于加热辊加热辊与后述的感应线圈磁耦合，借助感应电流发热。因此，加热辊具备在圆周方向上形成闭合电路的次级线圈，该次级线圈与感应线圈磁耦合，例如空芯变压器耦合。后者的情况下，闭合电路的次级侧电阻值具有与次级线圈的次级电抗大致相等的值。而且，所谓的次级侧电阻值与次级电抗“大致相等”，是指将次级侧电阻值设为Ra，次级电抗设为Xa，且α＝Ra/Xa时，满足数学式1的范围。另外，关于规定数学式条件的理由本发明人在日本专利申请2001-016335中已经揭示。还有，次级侧电阻值可以通过测定而求得。次级电抗则可以通过计算求得。进而，α较佳为0.25～4倍的范围，最佳为0.5～2倍的范围。
0.1＜α＜10另外，加热辊可以设置单个或多个次级线圈。在设置多个次级线圈的情况下，优选将这些线圈在加热辊的轴向上分散设置。为了支撑次级线圈，可以使用由绝缘性物质构成的辊基体。另外，可以在辊基体的外面、内面或辊基体的内部设置次级线圈。
还有，在本发明中，根据所期望的，可以将加热辊构成为根据被加热体的尺寸来形成多个不同长度的加热区域。即，为了使调色剂图像定影等而利用加热辊的情况下，构成为根据纸张尺寸而使加热区域发生变化。加热区域的变化是通过与后述的感应线圈的合作来进行的。以调色剂图像定影为例对加热区域进行说明。例如定影A4尺寸纸张的调色剂图像时，将纸张纵向放置进行定影和将纸张横向放置进行定影，必须的加热区域的长度是不同的。另外，例如定影A4尺寸的纸张时，和定影B4尺寸的纸张时的加热区域的宽度不同。另一方面，定影中使得必须的加热区域以外的区域发热是电力的浪费，必须回避这种情况。还有，在必须的加热区域中，必须要进行均匀的发热。再有，即使在2个不同的加热区域，也存在无论对于哪一个区域都共同贡献的共同加热部位和只相对于各自的加热区域贡献的单独加热部位。进而，共同加热部位和单独加热部位的配置方式有，将共同加热部分只放在左右的任何一方，单独加热部位则放在另一方进行配置的方式，和将共同加热部位配置在中央，其左右配置单独加热部位的方式，在本发明中，其中的哪一种方式都可以。
再有，可以通过夹持导体层、导电线和导电板等导体来形成加热辊的次级线圈。为了得到期望的次级侧电阻值，导体层可以采用以下材料和制造方法。利用厚膜成型法(涂敷+烧结)形成的情况下，优选利用选自Ag、Ag+Pd、Au、Pt、RuO2和C中的材料。作为涂敷方法，可以使用丝网印刷法、辊涂法和喷涂法等。与此相对照，利用电镀、蒸镀或阴极溅射法形成的情况下，优选利用选自Au、Ag、Ni和Cu+(Au、Ag)中的材料。导电线和导电板可以利用Cu、Al等。而且，Cu、Al的情况下，为了防止氧化，最好在表面上形成防锈保护膜。另外，用Fe或SUS(不锈钢)构成辊基体的情况下，辊基体的表面层由于高频的表皮效应而作为次级线圈起作用。因此，也可以不设置上述特殊的次级线圈。但是，即使在这种情况下，如果需要，可以与辊基体分别地设置次级线圈。而且，即使在Fe或不锈钢构成的辊基体中，也可以在表面上形成锌膜等防锈保护膜。
下面，为了得到更实际的加热辊，根据需要允许附加以下的构成。
1辊基体为了支撑次级线圈，可以使用由绝缘物质构成的辊基体。这种情况下，次级线圈可以设置在辊基体的外表面、内表面或内部。绝缘性的辊基体可由陶瓷或玻璃制成。并且，考虑辊基体的耐热性、较强的抗冲击性和机械强度等，例如可以使用以下的材料。作为陶瓷材料，例如有氧化铝、富铝红柱石、氮化铝、氮化硅等。作为玻璃，例如有结晶化玻璃、石英玻璃及派热克斯玻璃(注册商标)等。
2热扩散层热扩散层，作为提高加热辊轴向上的温度均匀度的元件，可以根据需要将其设置在导体层的上侧。因此，热扩散层优选向加热辊轴向的热传导性良好的物质。热导率较高的物质常见的有Cu、Al、Au、Ag及Pt等电导率较高的金属。但是，热扩散层优选相对于导体层材料具有同等或以上的热导率。从而，热扩散层即使利用与导体层相同的材料也可以。
另外，热扩散层由导电性物质构成的情况下，即使和导体层电接触也可以，但是，通过绝缘膜设置，也起到隔断放射噪音的辐射的作用。再有，因为高频磁场不作用到热扩散层，所以热扩散层不能感生有助于发热的次级电流。
3保护层为了提高对加热辊的机械保护及电绝缘，或弹性接触性及调色剂分离性，可以根据要求设置保护层。作为前者用的保护层的构成材料和后者用的保护层的材料，可以分别使用玻璃和合成树脂。作为玻璃，可以从硼硅酸锌系玻璃、硼硅酸铅系玻璃、硼硅酸系玻璃及硅铝酸盐系玻璃中选择使用。另外，作为后者，可以选自硅树脂、含氟树脂、聚酰亚胺树脂+含氟树脂及聚酰胺树脂+含氟树脂中选择使用。并且，在使用聚酰亚胺树脂+含氟树脂及聚酰胺树脂+含氟树脂时，含氟树脂设置在外侧。
4加热辊的形状加热辊可以根据需要形成冕(crown)状。作为冕状，鼓状及桶状中的任一形状都可以。
5加热辊的旋转机构用于使加热辊旋转的机构，可以适当选择已有的结构。并且，热定影调色剂图像的情况下，可以构成为与加热辊正对地设置加压辊，形成有调色剂图像的记录介质通过两个辊之间时被加热而使调色剂熔融在记录介质上。
关于高频电源高频电源是为了向多个感应线圈通电以产生高频电流，而向感应线圈供电的。另外，虽然高频电源的输出频率(或其范围)基本没有被限制，但在变压器方式的情况下，被构成为能输出1MHz以上的高频是有效的。其理由是因为通过达到1MHz以上的高频，能够使感应线圈的Q值增大，从而进一步提高电力传输效率的缘故。电力传输效率一旦增加，加热的总效率就增高，从而能够达到省电的目的。但是，实际上通过达到15MHz以下的频率，能够较容易地避免放射噪音的问题。再有，从适当的有源元件(例如可以使用后述的MOSFET)的经济性及高频噪音抑制的容易性等观点来看，优选为1～4MHz。还有，本发明即使是涡流耦合方式(涡流加热方式)也可以，在这种情况下，优选为20～100MHz范围内的频率。
另外，在使得产生高频时，直接或者间接地应用半导体开关元件等有源元件将直流或者低频交流转换成高频是较实际的。为了由低频交流得到高频电流，优选利用整流元件将低频交流转换成直流。该直流既可以是用平滑电路形成的平滑直流，也可以是非平滑直流。要将直流转换成高频，可以使用增幅器及换流器(inverter)等电路元件。作为增幅器可以应用例如电流变换效率高的D级增幅器和E级增幅器等。另外，也可以应用半桥式换流器。进而，作为有源元件，优选高频特性优良的MOSFET。可以构成为并联连接多个高频电源回路，合成各高频电源回路的高频输出后施加在感应线圈上。由此，既是所希望的电流又希望减小各高频电源回路的输出，将MOSFET应用于有源元件，能够廉价、高效地产生高频电流。
再有，高频电源，可以设置为相对于多个感应线圈共同供给高频电流。但是，有必要时，也允许相对于感应线圈分别配置不同的或者组合化的多个高频电源。
还有，高频电源的输出频率，既可以是恒定的，也可以是可变的。在后述的感应线圈选择装置由开关元件构成的情况下，无论输出频率是恒定和可变中的哪一种，都能够选择所希望的感应线圈，向该感应线圈供给高频电流。与此相对照，感应线圈选择装置由滤波器元件及共振回路构成的情况下，就有必要选择高频电源的输出频率为可变的。对于选择高频电源的输出频率为可变的情况，例如可以应用例如使激励回路的振荡频率为可变等习知的频率变化方法。并且，有必要时，可以构成为例如使启动时的投入电力比通常运转时的大，以进行急速加热。
其他构成虽然不是本发明必须的构成要素，但根据需要通过选择性地实施以下构成，可以获得更有效的感应加热辊装置。
1、感应线圈选择装置感应线圈选择装置，是插在高频电源和感应线圈之间的控制装置，以便选择性地向期望的感应线圈供给高频电源的高频输出，该装置在切换加热辊的加热区域时有效。感应线圈选择装置，例如可以由滤波器元件、谐振电路或开关元件等构成。多个感应线圈中需要供给额定高频电力的感应线圈如果是1个或多个，则该等感应线圈与高频电源之间可以不插入感应线圈选择装置。但是，剩下的感应线圈被构成为通过插入的感应线圈选择装置来控制高频电力的供给。
另外，通过使用感应线圈选择装置，可以改变向感应线圈施加高频电压的时间。由此，可以使向第1和第2感应线圈的单位长度供给的高频电力相同，也可以使相同单位长度的投入接通电力发生变化。控制高频电压的外加时间，例如可以在频率变化的基础上进行PWM控制。因此，即使为表观上同一的外加时间，也可以使高频电力实际被接通的实际外加时间不同。另外，PWM控制既可以高频的每半个循环进行，也可以相对地以低频例如1～100Hz左右进行。
以下对感应线圈选择装置的各构成示例进行说明。
(1)由滤波器元件构成 滤波器元件插入在频率可变型高频电源和感应线圈之间。而且，通过使外加在滤波器元件上的高频的频率发生变化，可以选择性地主要向多个感应线圈中期望的一个或多个感应线圈供给高频电力。
(2)由谐振电路构成 谐振电路是将感应线圈作为谐振电路要素而构成的。感应线圈由于主要包含电感，一般可以通过追加电容器来构成谐振电路。谐振电路相对于频率可变型的高频电源可以是串联谐振电路和并联谐振电路中的任意一种。前者是相对于频率可变型的高频电源，连接感应线圈和电容器的串联连接电路。后者是相对于频率可变型的高频电源，连接感应线圈和电容器的并联连接电路。但是，如果需要，也可以感应线圈之外附加电感。而且，将第1和第2感应线圈作为谐振电路构成件构成多个谐振电路的情况下，这些谐振电路的谐振频率至少为两种以上。
进而，如果需要，可以在多个谐振电路之间，构成作为选择度的Q值的大小与谐振频率至少要具有2个不同的值。
(3)由开关元件构成 作为开关元件，有接点型和无接点型中的任意一种都可以。感应线圈与开关元件的连接虽然一般是串联方式，但是如果需要，也可以并联连接，通过使感应线圈短路，可以截断高频电力向感应线圈的供给。而且，在后者的连接方式中，容许多个感应线圈与高频电源串联连接。
2、升温控制启动(即供电开始)后的升温期间，可以控制加热辊以较平常运转时低的旋转数旋转。
3、加热辊的温度控制为了将加热辊的温度在规定范围内维持恒定例如200℃，可以使加热辊的表面与热敏元件导热地接触。而且，将热敏元件与温度控制电路连接。作为热敏元件，可以使用具有负温度特性的热敏电阻或具有正温度特性的非直线电阻元件。
4、输送板在使用加热辊加热被加热体时，虽然可以构成为加热辊与被加热体直接接触，但是如果需要，也可以在两者之间插入输送板。此时，输送板被容许采用无端状或辊状。通过使用输送板，可以顺利地进行被加热体的加热和输送。
本发明的图像形成装置的特征在于，它具备具备在记录介质上形成调色剂图像的图像形成装置的图像形成装置本体；和设置有加压辊的定影装置本体，和将加热辊以压接关系设置在定影装置本体的加压辊上，并在两辊之间夹持着已形成调色剂图像的记录介质进行输送的同时，将调色剂图像定影的方式来设置的权利要求1中的所述的感应加热辊装置，且设置在形成装置本体上，将记录介质的调色剂图像定影的定影装置。
在本发明中，“图像形成装置本体”是指从图像形成装置中除去定影装置的剩余部分。另外，图像形成装置是通过间接方式或直接方式在记录介质上形成图像的装置。而且，“间接方式”是指通过复制而形成图像的方式。作为图像形成装置，例如适合使用电子照相复印机、打印机、传真机等。
作为记录介质，例如可以使用复印纸、印刷纸、电子传真纸、静电记录纸等。
定影装置具备设置有加压辊的定影装置本体，和将加热辊以压接关系设置在定影本体的加压辊上，并在两辊之间夹持着已形成调色剂图像的记录介质进行输送的同时，将调色剂图像定影的方式设置的权利要求1中的所述的感应加热辊装置。而且，“定影装置”是指从定影装置中除去感应加热辊装置的剩余部分。加压辊和加热辊之间可以是直接压接，但是如果需要，也可以通过输送板等间接地压接。另外，输送板采用无端状或辊状都可以。在加压辊与加热辊之间夹持着已形成调色剂图像的记录介质进行输送，同时高速定影该调色剂图像。
另外，在本发明中，可以制成加热辊轴向的温度均匀度良好，并且适合高速型的图像形成装置。
图2是相同的感应线圈和加热辊的部分地剖开的中央纵剖面图。
图3是相同的横剖面图。
图4是相同的电路图。
图5是表示相同的多个感应线圈的连接方式和产生磁通量的极性的概念图。
图6是说明相同的感应线圈的切换和加热辊的温度分布之间关系的概念图。
图7是表示本发明的感应加热辊装置的第2实施例中的多个感应线圈的连接状态和产生磁通量的极性的概念图。
图8是表示本发明的感应加热辊装置的第3实施例中的多个感应线圈的连接方式和产生磁通量的极性的概念图。
图9是表示本发明的感应加热辊装置的第4实施例的加热辊、感应线圈和高频电源的概念图。
图10是表示相同的多个感应线圈之间和加热辊的配置关系与加热辊的温度分布的曲线。
图11是表示相同的多个感应线圈之间的间隔与向加热辊的电力传输效率的关系的曲线。
图12是表示本发明的感应加热辊装置的第5实施例的高频电源和感应线圈的电路构成的电路方框图。
图13是表示本发明的感应加热辊装置中的第6实施例中的多个感应线圈及辅助感应线圈和加热辊的配置关系与加热辊的温度分布的曲线。
图14是说明相同的多个感应线圈和辅助感应线圈的重合关系的概念图。
图15是表示本发明的感应线圈辊式装置的第7实施例中整体的概念图。
图16是表示相同加热辊、感应线圈、供电线和线圈骨架的纵剖面图。
图17是相同感应线圈和线圈骨架的分解式立体图。
图18是本发明的感应加热辊装置的第8实施例中的线圈骨架和供电线的横剖面图。
图19是表示本发明的感应加热辊装置的第9实施例中的多个感应线圈、供电线和线圈骨架的示意性立体图。
图20是相同的线圈骨架和供电线的分解式立体图。
图21是表示本发明的感应加热辊装置的第10实施例的多个感应线圈、供电线和线圈骨架的立体图。
图22是作为本发明的图像形成装置的一个实施方案的复印机的示意性剖面图。
图23是相同的定影装置的纵剖面图。
图24是用来说明背景技术中的加热辊和感应线圈的相对位置关系与其温度分布的说明图。
加热辊HR加热辊HR具有辊基体1、次级线圈ws和保护层2，并由旋转机构RM驱动旋转。辊基体1是由氧化铝陶瓷制的圆筒体构成，例如长300mm、厚3mm。次级线圈ws是由通过Cu的蒸镀膜而形成薄膜形状的圆筒状的单匝线圈构成，在辊基体1的外表面上，几乎跨越轴长方向的整个有效长度地被配置。并且，设定次级线圈ws的厚度以使加热辊HR的圆周方向的次级侧电阻R的值为与次级电抗几乎相等的1Ω。保护层2由含氟树脂构成，覆盖在次级线圈ws的外表面上。
旋转机构RM是用于使加热辊HR旋转的结构，有如下构成。即，如图2所示，具备第1端部部件3A、第2端部部件3B、一对轴承4、4、斜齿轮5、键槽齿轮6和马达7。第1端部部件3A由轴承盖3a、驱动轴3b和尖端部3c构成。轴承盖3a自外侧嵌合在加热辊HR在图2中的左端，通过省略图示的螺钉而固定在加热辊HR上，以支撑加热辊轴HR的左端。驱动轴3b自轴承盖3a的外侧面中央部向外突出。尖端部3c自轴承盖3a的内侧面中央部向轴承盖3a的内部突出。第2端部部件3B由连接部3d构成。连接部3d从外侧嵌合在加热辊HR在图2中的右端，用省略图示的螺钉固定在加热辊HR上，以支撑加热辊HR的右端。一对轴承4、4中的一个自由回转地支撑第1端部部件3A的轴承盖3a的外表面。另外，另一个可自由回转地支撑第2端部部件3B的外表面。从而，加热辊轴HR由固定在其两端的第1及第2端部部件3A、3B和一对轴承4、4自由旋转地支撑。斜齿轮5被安装在第1端部部件3A的驱动轴3b上。键槽齿轮6与斜齿轮5啮合。马达7的转轴直接连接在斜齿轮5上。
感应线圈IC如图5所示，多个感应线圈IC互相间以小间距相邻设置，并分组成第1、第2和第3感应线圈组IC1、IC2、IC3，缠绕装设在线圈骨架8上。在图1、4和6中，第1、第2和第3感应线圈组IC1、IC2、IC3为简化图面以单一线圈表示。
第1感应线圈组IC1由沿着加热辊HR的轴向相邻设置的3个感应线圈构成。第2感应线圈组IC2由同样依次相邻配置的6个感应线圈构成。第3感应线圈组IC3由同样相邻配置的3个感应线圈构成。并且，作为感应线圈IC，在第1、第2和第3感应线圈组IC1、IC2、IC3的所有感应线圈中，相邻的感应线圈的缠绕方向构成互为相反的关系。并且，如图5所示，存在由多个感应线圈产生的磁通量Φ相对于加热辊HR的轴成同一方向的极性关系。
另外，如图1所示，第1感应线圈组IC1被设置在加热辊HR的邻近加热区域A的对向位置上。同样，第2感应线圈组IC2、第3感应线圈组IC3分别被配置在加热区域B、加热区域C的对向位置上。并且，各感应线圈组IC1、IC2、IC3与加热辊HR的次级线圈ws磁耦合。并且，第1、第2和第3感应线圈组IC1、IC2、IC3通过缠绕装设在线圈骨架8上而被固定在配置的位置上。
再有，如图5所示，第1、第2和第3感应线圈组IC1、IC2、IC3的多个感应线圈在图示中向下方延伸的一端，共同与图下部的稳定电位供电线9a连接。与此相对照，多个感应线圈在图中向上方延伸的另一端则根据每个感应线圈群分别连接在图上部的各自的高电位侧的供电线9a、9b、9c上。
一方面，如图2所示，线圈骨架8由氟树脂制的圆柱体构成，具有凹部8a、支撑部8b及通线槽8c0、8c1、8c2、8c3。凹部8a形成于线圈骨架8的前端部中央，可相对自由旋转地卡合在旋转机构RM上。支持部8b形成于线圈骨架8的根部，被图中未示出的固定部固定。通线槽8c0、8c1、8c2、8c3按桶状形成并以90°间隔分散于线圈骨架8的外表面上，其内部通有供电线9a、9b、9c、9d。各供电线9a、9b、9c、9d自线圈骨架8的根部侧导出至外部，分别与后述的感应线圈选择装置F1、F2、F3连接。
并且，第1、第2和第3感应线圈组IC1、IC2及IC3是在静止状态下使用的。另外，由于上述感应线圈组从加热辊HR的第2端部部件3B的连接部3d插入内部，且形成于线圈骨架8前端部的凹部8a与第1端部部件3A的尖端部3c卡合，且上述形成于根部的支撑部8b被固定部固定，因此能与加热辊HR呈同轴关系被支撑，与此同时，即使加热辊HR旋转，感应线圈组也可维持静止状态。
高频电源HFS如图4所示，高频电源HFS由低频电源AS、直流电源RDC、高频发生器HFI和整合电路MC构成。并且，在图1中，符号HF表示上述中的直流电源RDC、高频发生器HFI和整合电路MC的集合体。
低频交流电源AS例如由100V的商用交流电源构成。
直流电源DRC由整流回路构成，输入端连接低频交流电源AS，将低频交流电源转换为非平滑直流电源，然后从其直流输出端输出。
高频发生器HFI由高频滤波器HFF、频率可变型高频振荡器OSC、驱动电路DC、半桥式换流器(half-bribge inverter)主回路HBI、负载电路LC和外部信号源OSS(图1所示)构成。高频滤波器HFF由分别串联在两条电路上的一对电感L1、L2以及在一对电感L1、L2前后连接在两条电路之间的一对电容器C1、C2构成，并设置在直流电源RDC及后述半桥式换流器主回路HBI之间，阻止高频电流流向低频交流电源AS一侧。高频振荡器OSC是振荡频率可变型，由后述外部信号源OSS控制生成可变频率的高频激励信号，输入到驱动电路DC中。驱动电路DC由前置放大器构成，将自高频振荡器OSC输出的高频信号增幅后输出驱动信号。半桥式换流器主回路HBI被串联连接在直流电源RDC的输出端之间，由通过驱动电路DC的驱动信号激励而交互切换的一对MOSFET Q1、Q2及一对并联在MOSFET Q1、Q2上的电容器C3、C4构成，将直流电源RDC的直流输出电流转换为基本呈矩形波形的高频电流。电容C3、C4在换流器操作中起高频旁路作用。负载电路LC由直流切换电容器(DC cutcapacitor)C5、电感L3和后述的整合回路MC构成。直流切换电容器C5通过一对MOSFET Q1、Q2阻止直流成分从直流电源DC侧流入负载电路LC。电感L3和整合回路MC形成串联谐振电路，将施加在各感应线圈组IC1、IC2、IC3上的高频电压波形整形为正弦波。由被整形过的高频电压向各感应线圈组IC1、IC2、IC3通电。外部信号源OSS具有控制高频振荡器OSC以使高频电源HFS输出的频率变化，并通过操作选择其振荡频率而对应变化加热区域的功能。
整合回路MC是由与高频输出线路串联的电容C6及并联的电容C5构成的阻抗变换电路，靠近高频发生器HFI设置。并且，由高频发生器HFI与整合回路MC整合所产生的负载的阻抗，起到提高电力传输效率的作用。
感应线圈选择装置F1、F2、F3感应线圈选择装置F1、F2、F3由带通滤波器构成，其通频带宽(passband)互相不同。各自的通频带宽例如感应线圈选择装置F1是1MHz，感应线圈选择装置F2是2MHz，感应线圈选择装置F3是3MHz。并且，感应线圈选择装置F1串联设置在高频电源HFS与第1感应线圈组IC1之间。感应线圈选择装置F2同样地与第2感应线圈组IC2连接。另外，感应线圈选择装置F3同样地连接第3感应线圈组IC3。
感应加热辊装置的动作低频交流电源AS的低频交流电压通过直流电源RDC被转换为直流电压，再由高频电源HFS转换为高频电压，再经由感应线圈选择装置F1、F2、F3选择地接通静止状态的第1～第3感应线圈组IC1、IC2、IC3。
操作外部信号源OSS使高频电源HFS高频输出的频率例如以10Hz的低频率在1MHz及2MHz之间循环切换，因为感应线圈选择装置F1能使1MHz通过，所以当高频电源HFS输出1MHz的时候，第1感应线圈组IC1间歇性地通电。另外，当高频电源HFS输出2MHz的时候，第2感应线圈组IC2间歇性地通电。因此第1感应线圈组IC1及第2感应线圈组IC2和与其相对的加热辊HR上的加热区域A及B的次级线圈WS空芯变压器耦合，使得在次级线圈ws中沿着加热辊HR的圆周方向感生次级电流，从而使次级线圈ws的电阻R产生热量。其结果，如图6(2)所示，加热区域A及B被均匀地加热。
与此相对照，若操作外部信号源OSS，使高频电源HFS的高频输出的频率以例如10Hz的低频率在1MHz、2MHz及3MHz之间循环交换，因为感应线圈选择装置F1、F2、F3能够分别使符合各自的通过频率数值的高频电力通过，所以第1、第2和第3感应线圈组IC1、IC2和IC3交互的间歇性地切换通电。其结果，如图6(3)所示，起到了与前述相同的作用，加热辊HR的加热区域A、B和C被均匀地加热。
与此相对照，若操作外部信号源OSS，将高频电源HFS的高频输出频率切换至2MHz，则会因为只有感应线圈选择装置F2允许该高频电流通过，所以只向第2感应线圈组IC2通电。其结果，如图6(1)所示，起到了与前述相同的作用，加热辊HR的加热区域B被均匀地加热。
下面，参照图7～图13，对本发明的感应加热辊装置的其他实施例进行说明。另外，在各图中，对于与图1至图5相同的部分使用同一符号表示，省略说明。
第2实施例，如图7所示，感应线圈IC由同一线圈规格(线圈长、线圈间距和线圈直径)的4个感应线圈ICa、ICb、ICc、ICd构成，固定地并联在一对共同的供电线9a、9b之间。
第3实施例，如图8所示，感应线圈IC的数量与图5所示的第1实施例相同，它们固定地并联连接在一对共同的供电线9a、9b之间。
第4实施例，如图9所示，在加热辊HR内部，沿其轴向以5mm的间距l紧紧相邻地配置多个线圈IC1～ICn。另外，加热辊HR具有与图2及图3所示相同的构造。
根据第4实施例，如图10(b)所示，加热辊HR的温度分布的均匀度良好。即，感应线圈IC1～ICn正对的区域能够取得如图中符号a所示那样均匀的温度分布，另外，在感应线圈IC1～ICn的间隔处正对的区域中，如图中符号b所示，一方面在温度停留在略下降的状态时，仍能保持电力传输效率在95％以上，另一方面能将温度差D抑制在±15℃以内。在该温度差D内，能够将加热辊HR的温度偏差控制在预定值以内，从而可以改善温度分布的均匀度。再者，只要电力传输效率在90％以上，就能够承受一般的使用了。
接着，通过改变感应线圈IC1～IC3相互间的间距l来调查传输效率，结果，测定因该感应线圈IC1～IC3的间距l变化而引起的传输效率的变化，得到如图11所示的特性数据。从该特性图能明显地看到，传输效率不受感应线圈IC1～IC3的间距l的大小影响，呈现出基本恒定的传输效率。可以推测，迄今为止为了改善加热辊HR的温度分布的均匀度，使多个感应线圈IC1～IC3相互靠近设置，各感应线圈IC1～IC3所产生的形成磁通量在邻近的感应线圈IC1～IC3相互之间交链而产生感应损失，所以导致从感应线圈IC1～IC3向加热辊HR进行电力传输时的电力传输效率下降，结果，从根本上推翻了应该以不让感应线圈IC1～IC3相互接近，通过加大间距l来配置的考虑方法。
本发明的感应加热辊装置的第5实施例，如图12所示，配置在加热辊HR内部的多个感应线圈IC1～IC3分别与各自的电容器C1、C2、C3并联连接而构成并联谐振电路RC1、RC2、RC3，该谐振电路RC1、RC2、RC3相互并联并与高频电源HFS连接。该高频电源HFS输入端与对从低频交流电源AS输出的交流电压进行整流而获得的直流电源DC连接，并具有外部信号源OSS和控制装置CC。上述谐振电路RC1、RC2、RC3的谐振频率各不相同，具有相当于图1中感应线圈选择装置F1、F2、F3的功能。即，经由外部信号源OSS和控制装置CC，使高频电源HFS的振荡频率产生变化，由此选择性地使谐振电路RC1、RC2、RC3谐振，从而能够选择性地向感应线圈IC1～IC3中所希望的部分通电。因此，能够将加热辊HR中与被通电的感应线圈正对的区域加热。
本发明的感应加热辊装置的第6实施例，如图13所示，具有主感应线圈IC1～ICn和辅助感应线圈IC’1、IC’2。主感应线圈IC直径相对较大。辅助感应线圈IC’1、IC’2直径相对较小，且其两端入相邻的主感应线圈IC的内部。
关于第6实施例的温度分布特性，如图13(b)所示，在与主感应线圈IC正对的加热辊HR的区域上得到较高的温度分布，与辅助感应线圈IC’正对的区域上，被控制在比该较高温度略低的温度分布，与在上述的仅有单一层的状态中留有感应线圈之间的间距l的情况下，在感应线圈IC之间不存在加热源(辅助感应线圈IC’)的构成相比，因为在其间距l内存在直径较小的感应线圈IC’作为加热源，虽然与直径较大的感应线圈IC相比，距加热辊HR的距离稍大一些，但如果加热辊HR的透磁率高，就不会对感应线圈IC’的传输效率产生较大的影响，因此增加了辅助感应线圈IC’的作用，能够充分地将加热辊HR加热。因此，其温度差D能够抑制在比±15℃还要低的温度差D以内。
如图14所示，该主感应线圈IC与辅助感应线圈IC’在轴向上重叠的长度H设定为各感应线圈IC、IC’的长度L的1/2以下效果更好。
发明的实施方案下面，参照附图来说明本发明的实施方案。
参照图15～图17，说明本发明的感应加热辊装置的第7实施方案。如图16所示，本实施例的感应加热辊装置，4个感应线圈IC1～IC4和一对供电线FC1、FC2被收纳在线圈骨架CB内部。
感应线圈IC1～IC4，如图16和图17所示，互相间以小间距相邻接而被收纳在后述的线圈骨架CB内部。另外，4个感应线圈IC1～IC4被配置在加热辊HR的加热区域对向的位置上，与次级线圈ws磁耦合。
一对供电线FC1、FC2形成由各自的导电线路RC及连接部JC构成的梳子形状，在它们的一对互相隔开的同时，通过连接部JC连接在被后述的线圈骨架CB支撑的4个感应线圈IC1～IC4的两端，并将它们并联起来。导电线路RC呈直线状。连接部JC有多个呈梳齿状对应连接在导电线路RC上。
线圈骨架CB，如图17所示，由陶瓷材料制的2个线圈骨架构成片CB1、CB2及一对盖体C1、C2一体构成。并且，具有4个线圈收容室R1～R4、一对供电线收容槽G1、G2及连通孔H。4个线圈收容室R1～R4设置于线圈骨架CB的内部，由3个隔壁P和两端的端壁E将它们绝缘隔离，并且，沿线圈骨架CB的纵轴向相邻设置。供电线收容槽G1、G2是在与线圈骨架CB的半径方向对向的外周部上，在线圈骨架CB的外周面上开设开口，并沿纵轴向延伸形成。连通孔H连通供电线收容槽G1、G2和4个线圈收容室R1～R4。一对盖体C1、C2连接线圈骨架构成片CB1、CB2并封闭供电线收容槽G1、G2的开口部。另外，在图17中，供电线收容槽G1、G2及连通孔H省略图示。
参照图18，对本发明的感应加热辊装置的第8实施例进行说明。本实施例中电路构成与图1相同。并且，在图1中的4个供电线FC0、FC1、FC2、FC3之中，供电线FC0共同连接3个感应线圈IC1、IC2、IC3的各自一端，并且，经由感应线圈选择装置F1、F2、F3连接在高频电源HFS的输出端的稳定电位侧。另外，供电线FC1连接感应线圈IC1的另一端。同样地，供电线FC2、FC3分别连接感应线圈IC2、IC3的另一端。
线圈骨架CB，如图18所示，其外周面上以90°间隔设置有4个供电线收容槽G0、G1、G2、G3。并且，分别收纳与各自符号的末尾数字相同的供电线FC0、FC1、FC2、FC3。
参照图19和图20，对本发明的感应加热辊装置的第9实施例进行说明。本实施例中，感应线圈IC配置在线圈骨架CB的外表面上，一对供电线FC1、FC2收纳在线圈骨架CB的内部。即，线圈骨架CB，其线圈骨架构成片CB1、CB2形成实心的半圆柱状，同时其各自的贴合面侧上具有供电线收容槽。另外，连通孔H连通该线圈骨架CB的外表面和供电线收容槽G。
供电线FC1、FC2在线圈骨架构成片CB1、CB2处于分离状态的情况下，嵌合在该供电线收容槽G中，且连接部JC的前端从连通孔H向外突伸出来。
感应线圈IC1、IC2、IC3被线圈骨架CB支撑设置在线圈骨架CB的外周面，且其两端分别连接供电线FC1、FC2的连接部JC。
参照图21，对本发明的感应加热辊装置的第10实施例进行说明。本实施例中，在相邻的感应线圈IC之间有一体形成于线圈骨架的外周面上的绝缘凸缘f。
参考图22和图23，对作为本发明的图像形成装置的一个实施例的复印机进行说明。在图22中，31是读取装置，32是图像形成结构，33是定影装置，34是图像形成装置外壳。
读取装置31利用光学读取原稿形成图像信号。
图像形成装置32，根据图像信号在感光磁鼓32a上形成静电潜像，在该静电潜像上附着调色剂(toner)，再将其复制到纸等记录介质上形成图像。
如图23所示，定影装置33由感应加热辊装置21、加压辊22及架台25构成。感应加热辊装置21可以采用上述说明的感应加热辊装置的各实施方案。加压辊22与感应加热辊装置21的加热辊HR具有压接关系地被配置，在该两者间挤压传送记录介质23。记录介质23由于附着有调色剂24而形成图像。按照固定的位置关系将上述的各个构成元件(记录介质23除外)装设在架台25上。
并且，定影装置，在附着调色剂24形成图像的记录介质23插入感应加热辊装置21的加热辊HR与加压辊22之间传送的同时，接收加热辊HR的热量，对调色剂24进行加热熔融、热定影。
图像形成装置外壳34在收纳上述各装置及元件31～33的同时，设有输送装置、电源装置及控制装置等。
权利要求
1.一种感应加热辊装置，其特征在于，该装置具备与后述的感应线圈磁性耦合并通过感应电流发热的加热辊；在加热辊的内部被分散配置在轴方向上，被设定为相邻的感应线圈的缠绕方向互为相反，且具有产生磁通量为同一极性的关系的多个感应线圈；以及向多个感应线圈供给高频电力的高频电源。
2.如权利要求1所述的感应加热辊装置，其特征在于，所说的多个感应线圈被构成为形成分别由多个感应线圈组成的多个组，且每个组通过独立的供电线分别与高频电源各个不同的输出端连接。
3.如权利要求1所述的感应加热辊装置，其特征在于，所说的多个感应线圈被构成为分别通过共同的供电线与高频电源相连接。
4.如权利要求1所述的感应加热辊装置，其特征在于，相邻的感应线圈之间的间隔为2mm或以下。
5.如权利要求1所述的感应加热辊装置，其特征在于具备在加热辊内部沿其轴向延伸存在且与感应线圈连接，向多个感应线圈供电的供电线；和将在轴向被分割的多个线圈骨架构成片作为主体构成的，将感应线圈与供电线的至少一方收纳于其内部并支撑感应线圈与供电线的线圈骨架。
6.一种感应加热辊装置，其特征在于具备与后述的感应线圈磁性耦合并通过感应电流发热的加热辊；多个感应线圈，该多个线圈被配置于加热辊的内部，沿其轴向相邻的线圈之间以5mm或以下的间隔被分散，同时设定其具有产生的磁通量为同一极性的关系；以及向多个感应线圈供给高频电力的高频电源。
7.如权利要求6中所述的感应加热辊装置，其特征在于，所说的相邻的感应线圈之间的间隔为2mm或以下。
8.如权利要求6所述的感应加热辊装置，其特征在于，具备跨越相邻的感应线圈的两端部而设置的辅助感应线圈。
9.如权利要求6所述的感应加热辊装置，其特征在于，所说的多个感应线圈被沿着加热辊的轴向分散配置于加热辊内部的同时，设定相邻的线圈的缠绕方向互为相反，且具有产生的磁通量为同一极性的关系。
10.如权利要求9所述的感应加热辊装置，其特征在于，多个感应线圈被构成为形成分别由多个感应线圈组成的多个组，且每个组通过独立的供电线分别和高频电源的各个不同输出端连接。
11.如权利要求9所述的感应加热辊装置，其特征在于，多个感应线圈被构成为分别通过共同的供电线与高频电源相连接。
12.如权利要求6所述的感应加热辊装置，其特征在于具备在加热辊内部沿其轴向延伸存在且与感应线圈连接，向多个感应线圈供电的供电线；和将在轴向被分割的多个线圈骨架构成片作为主体构成的，将感应线圈与供电线的至少一方收纳于其内部并支撑感应线圈与供电线的线圈骨架。
13.一种感应加热辊装置，其特征在于，该装置具备后述的感应线圈磁性耦合并通过感应电流发热的加热辊；在加热辊的内部被分散配置在轴向上的多个感应线圈；在加热辊内部沿其轴向延伸存在且与感应线圈连接，向多个感应线圈供电的供电线；在轴向被分割的多个线圈骨架构成片作为主体构成的，将感应线圈与供电线的至少一方收纳于其内部并支撑感应线圈与供电线的线圈骨架；以及向多个感应线圈供给高频电力的高频电源。
14.如权利要求13所述的感应加热辊装置，其特征在于，分别通过在轴向上分散配置的隔壁，将线圈骨架内部分割为电绝缘地被隔离的多个收纳室，在每个收纳室中分别收纳多个感应线圈的每一个。
15.如权利要求13所述的感应加热辊装置，其特征在于，所说的线圈骨架将向多个感应线圈供电的供电线埋设在线圈骨架内部地收纳于其内部。
16.如权利要求13所述的感应加热辊装置，其特征在于，所说的相邻的感应线圈之间的间隔为2mm或以下。
17.如权利要求13所述的感应加热辊装置，其特征在于，所说的多个感应线圈被沿加热辊的轴向地分散配设在加热辊内部的同时，设定相邻的线圈的缠绕方向互为相反，且具有产生的磁通量为同一极性的关系。
18.如权利要求13所述的感应加热辊装置，其特征在于，多个感应线圈被构成为形成分别由多个感应线圈组成的多个组，且每个组通过独立的供电线分别与高频电源的各个不同输出端连接。
19.如权利要求13所述的感应加热辊装置，其特征在于，多个感应线圈被构成为分别通过共同的供电线与高频电源相连接。
20.一种图像形成装置，其特征在于具备具备在记录介质上形成调色剂图像的图像形成装置的图像形成装置本体；和具备具有加压辊的定影装置本体，和将加热辊以压接关系设置在定影本体的加压辊上，并在两辊之间夹持着形成调色剂图像的记录介质进行输送的同时，将调色剂图像定影的方式设置的具有权利要求1、9和15中的任意一项所述的感应加热辊装置，且放置在形成装置本体上，用于将记录介质的调色剂图像定影的定影装置。
全文摘要
本发明提供一种感应加热辊装置，该装置在轴向上可以对加热辊进行均匀加热的同时，与分散配置的多个感应线圈连接的供电线的绝缘容易，且可以根据需要切换加热辊的加热区域。本发明还提供图像形成装置。上述感应加热辊装置具备与后述的感应线圈IC磁耦合并借助感应电流发热的加热辊HR，在加热辊HR的内部被分散配置在轴向上，被设定为相邻的感应线圈的缠绕方向互为相反，且产生磁通量为同一极性的关系的多个感应线圈IC，和向多个感应线圈IC供给高频电力的高频电源。多个感应线圈IC可以分组为多个感应线圈群IC1、IC2、IC3。
文档编号H05B6/14GK1447628SQ0312118
公开日2003年10月8日 申请日期2003年3月27日 优先权日2002年3月27日
发明者田中贵章, 鈴木俊也, 小笠原崇行, 横关一郎, 贵家学 申请人:哈利盛东芝照明株式会社