用於靜電印刷系統的熔合設備的加熱器控制器系統的製作方法
2023-05-26 21:39:01 2
專利名稱：用於靜電印刷系統的熔合設備的加熱器控制器系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及 一 種用於靜電印刷系統的熔合設備的加熱器控制器系統。
背景技術：
在公知為靜電印刷或印刷或複印的靜電印刷中，重要的處理步驟 是"熔合"。在靜電印刷工藝的熔合步驟中，以成像方式放置在例如紙 張片材的成像襯底上的例如色粉的乾燥標記材料受到熱量和/或壓 力，以便將色粉熔化或另外熔合在襯底上。以此方式，耐久的不模糊 圖像形成在襯底上。現在，用於商用靜電印刷機上的熔合設備的最為常見的結構包括 兩個輥子，通常稱為熔合器輥子和壓力輥子，在其中形成用於襯底穿 過的夾持部。通常，熔合器輥子還包括布置在其內部上的一個或多個 加熱元件，加熱元件輻射熱量，以響應經過其中的電流。來自於加熱 元件的熱量經過熔合器輥子的表面，熔合器輥子繼而接觸襯底的具有 將被熔合的圖像的一側，使得熱量和壓力的組合成功地熔合圖像。在熔合設備的最為先進的結構中，考慮到不同尺寸的片材通過熔 合設備，從明信片的尺寸的片材到沿著輥子的整個長度的片材。這些 結構用來在熔合器輥子內控制一個或多個加熱元件，以便考慮特定尺 寸的紙張片材供應通過夾持部。在相對大的紙張片材通過夾持部時， 熱量沿著熔合器輥子的長度均勻分布，而在較小片材通過夾持部時， 熱量只沿著與熔合器輥子的片材尺寸相對應的部分輻射，由此有助於 防止熔合設備和靜電印刷系統整體過熱。但是，用於控制沿著熔合器輥子長度的熱輻射的這種熔合設備結 構需要增加影響加熱響應時間的熔合器輥子的質量以及影響外部子系 統電硬體成本的用於每個加熱元件的單獨控制器。此外，這些現有技 術熔合設備結構不設置用於與供應通過熔合設備的例如ll"長邊供應和A4長邊供應性能的特定襯底尺寸相對應的熔合設備的加熱部分或區 段。發明內容本發明提供一種用於構造成在印刷系統中將標記材料熔合到襯底 的熔合設備的加熱器控制器系統。加熱器控制器系統包括具有至少兩個區段的加熱元件；用於將功率供應到加熱元件的功率源；以及構造 成有選擇地控制至少兩個雙向開關以便在加熱器控制器系統的操作過 程中以至少兩個操作模式之一將功率源供應的電流提供給至少兩個區 段的至少一個區段的至少一個開關。至少兩個操作模式的每個模式與 襯底的特定尺寸相對應。印刷系統是靜電印刷系統。本發明提供一種用於構造成在印刷系統中將標記材料熔合到襯底 的熔合設備的加熱器控制器系統。加熱器控制器系統包括具有至少兩 個區段的第一加熱元件；具有至少兩個區段的第二加熱元件；用於將 功率供應到加熱元件的功率源；以及構造成有選擇地控制至少兩個雙 向開關以便在加熱器控制器系統的操作過程中以至少兩個操作模式之 一將功率源供應的電流提供給至少一個笫一和笫二加熱元件的至少兩 個區段的至少一個區段的至少一個開關。至少兩個操作模式的每個模 式與襯底的特定尺寸相對應。印刷系統是靜電印刷系統。
圖1是表示與本發明相關的例如靜電印刷機或複印機的現有技術 靜電照相印刷機的基本部分的簡化立視圖；圖2是穿過圖1的線2-2看到的熔合器輥子的平面截面圖； 圖3表示按照本發明 一個實施例的加熱器控制器系統的示意圖； 圖4表示按照本發明另 一實施例的加熱器控制器系統的示意圖。
具體實施方式
圖1是表示與本發明相關的例如靜電印刷機或複印機的現有技術 靜電照相印刷機的基本部分的簡化立視圖。可以是數字或模擬複印 機、"雷射"印表機、離子成像印刷機或其它裝置形式的印刷設備100 包括從堆摞102中抽取例如紙張片材的襯底並造成每個片材從其上形 成靜電潛像電荷接收器102的表面接收色粉圖像並經由公知工藝顯影 的才幾構。一旦特定片材從電荷接收器104接收標記材料，片材(現在是打 印片材)被造成經過總體標示為10的熔合設備。熔合設備10的典型 結構包括熔合器輥子12和壓力輥子14。熔合器輥子12和壓力輥子14 相互協作，以便在其中形成的夾持部之上相互施加壓力。在紙張片材
經過夾持部時，熔合器輥子貼靠壓力輥子的壓力有助於將圖像熔合在片材上。熔合器輥子12還包括用於加熱輥子表面的裝置，使得除了壓 力之外將熱量可供應到片材上，進一步增強熔合過程。通常，具有與 其相關的加熱裝置的熔合器輥子12接觸片材的具有需要被熔合的圖像 的該側上。通常，用於在熔合器輥子12內產生所需熱量的最為常用的裝置是 位於熔合器輥子12內部的一個或多個加熱元件，使得通過加熱元件產 生的熱量將造成熔合器輥子12的外表面達到所需溫度。用於加熱元件 的多種構造已經在前面針對現有技術描述過。基本上，加熱元件可包 括輸出一定量的熱量以響應施加其上的電功率的任何材料；這種熱量 產生材料是本領域公知的。圖2是穿過圖1的線2-2看到的熔合器輥子的平面截面圖。圖2 表示按照印刷設備的典型實施例的熔合器輥子12中的加熱元件的構 造。如圖所示，熔合器輥子12內部布置兩個"燈"，即兩個包括標示 為20和22的加熱元件的結構。燈20和22各自沿著熔合器輥子12的 長度布置，並且因此布置成主要垂直於片材通過熔合設備10的夾持部 的方向。如圖2所示，每個燈(例如20)包括熱量產生材料的特定構造。 在此特別實例中，熱量產生材料24的相對長的主要部分以及標示為26 的多個熱量產生材料的較小部分都串聯連接。在每個燈20或22內， 主要部分24朝著熔合器輥子12的一個特定端布置，而相對較小部分 24朝著熔合器輥子12的相對端布置。在一個實施例中，熱量產生材料 大致包括鴒，而燈的總體結構是矽酸硼玻璃；這些材料在熔合器燈的 領域相當常見。通常，用於調節熔合器輥子12的溫度的控制系統包括例如在40 和42處標示的溫度傳感器或溫度計，每個溫度傳感器監測熔合器輥子 12的表面的局部溫度。最好是，例如40和42的溫度計相對於熔合器 輥子12的中點對稱地相對於熔合器輥子12安裝。以此方式，每個溫 度計40、 42沿著兩個燈直接靠近相關位置。溫度計的這種構造改善了 較大控制系統的操作。為了表示本發明的特定實施例，圖3表示用於控制與加熱元件70 接口的分段加熱器的加熱器控制器系統30。加熱元件70通過三個區段
Sl、 S2和S3限定。每個區段Sl、 S2和S3構造成通過從AC功率源50 供應的AC電壓加熱。每個區段S1、 S2和S3根據所施加電壓信號單獨 或組合加熱。例如，加熱元件70的各個區段的某些區段或組合構造成 在AC波形的負半周期期間加熱，或者作為選擇，在AC波形的正半周 期期間加熱。以此方式，AC相控制用來控制加熱元件70的單獨區段 Sl、 S2和S3，以便根據供應到熔合設備10的襯底的尺寸加熱熔合器 輥子12的外表面的特定部分。在將襯底供應到熔合設備10的描述中， 方便地是使用術語長邊供應(LEF)和短邊供應(SEF)。加熱元件70 構造成支承不同的襯底尺寸(例如紙張尺寸)，即A5 SEF、 11" SEF 以及ll" LEF。通常A5片材的SEF是大約148mm， ll"片材的SEF是 大約215.9mm， ll"片材的LEF是大約279. 4mm。因此，A5 SEF片材 通過區段Sl的加熱來支承，11" SEF通過區段Sl和S2相結合加熱來 支承，並且ll" LEF片材通過S1、 S2和S3相結合加熱來支承。參考圖3，控制器系統30包括用於進行計算和控制的CPU (未示 出)、第一和第二雙向開關或三端雙向可控矽開關(triac ) Pl和P2 以及AC功率源50、溫度計T1、 T2和T3以及開關或二極體Dl。三端 雙向可控矽開關Pl和P2和溫度計Tl、 T2和T3例如經由總線(未示 出)連接與CPU接口。應該理解到溫度計T1、 T2和T3保持與熔合器 輥子12的外表面輕微接觸，並且只出於說明目的而包括在圖3中。區 段S2的終端限定結合部Jl並且區段S3的終端限定結合部J2。區段 Sl和S2通過中心抽頭60分開。中心抽頭60與二極體Dl的陰極串聯。 二極體Dl的陽極在結合部J2處連接在區段S3的終端上。三端雙向可 控矽開關Pl和加熱元件70在結合部Jl處串聯，並且三端雙向可控矽 開關P2和加熱元件70在區段S2和S3之間串聯，並且這些串聯迴路 與功率源50並聯。三端雙向可控矽開關P1和P2通過從CPU接收信號 的高/低電平來接通和斷開。應該理解到在正半周期操作相的過程中電 子朝著功率源50運動，並且在負半周期操作相的過程中離開功率源 50。加熱器控制器系統30還包括例如在Tl、 T2和T3處標示的溫度傳 感器或溫度計，每個溫度傳感器保持與熔合器輥子12的表面輕微接 觸，使得溫度計T1、 T2和T3監測與加熱元件70的區段S1、 S2和S3 相對應的熔合器12的表面的區段的局部溫度。在操作中，區段S1、 S2
和S3將熔合器輥子12的表面加熱到對於熔合性能最為優化的預定溫 度F1，如分別通過溫度計T1、 T2和T3監測那樣。通過溫度計T1、 T2 和T3檢測的結果供應到CPU。
襯底尺寸的檢測和取向在本領域是公知的。例如，這可以通過任 何適當的自動測量和檢測技術或通過手動經由熔合設備10的用戶界面 將尺寸和取向信息輸入CUP。在對於A5 SEF片材性能優化的第一操作 模式中，A5 SEF片材尺寸信息或者通過熔合設備10自動檢測或者通 過使用者手動輸入。在接收到片材尺寸信息或通過溫度計Tl檢測的溫 度低於溫度Fl時，三端雙向可控矽開關Pl通過CUP觸發以便在從功 率源50供應的AC波形的正和負半周期內操作，由此使得電流經由短 路連接通過中心抽頭60從功率源50流出。AC波形的正和負半周期通 過結合部J1匯集。以此方式，區段S1將熔合器輥子12的外表面加熱 到溫度F1。外表面溫度通過溫度計T1監測。如果外表面溫度超過溫度 Fl，去往加熱元件70的區段Sl的功率降低。在第一操作模式期間， 三端雙向可控矽開關P2不觸發，以便進行功率源50的AC波形的任一 半周期。
在對於ll" SEF片材性能優化的第二操作模式下，11" SEF片材 尺寸信息通過熔合設備IO檢測或者通過使用者手動輸入。在接收到片 材尺寸信息或通過溫度計Tl檢測的溫度低於溫度Fl時，三端雙向可 控矽開關Pl通過CUP觸發以便在從功率源50供應的AC波形的負半周 期內操作，並且三端雙向可控矽開關P2通過CUP觸發以便在從功率源 50供應的AC波形的正半周期內操作。因此，使得電流經由短路連接通 過中心抽頭60從功率源50流出。AC波形的負半周期通過結合部Jl 匯集，並且AC波形的正半周期通過結合部J2匯集。在所施加的AC的 正半周期內，二極體Dl上的電壓是全部施加的AC電壓，因此，在第 二操作模式過程中電流不流過二極體Dl。以此方式，加熱元件70的區 段Sl和S2將熔合器輥子12的外表面加熱到溫度Fl。外表面溫度通過 溫度計Tl和T2監測。如果被檢測的外表面溫度超過溫度Fl，去往加 熱元件70的區段S1和/或S2的功率降低。
在對於ll" LEF片材性能優化的笫三操作模式下，11" LEF片材 尺寸信息通過熔合設備IO檢測或者通過使用者手動輸入。在接收到片 材尺寸信息或通過溫度計Tl檢測的溫度低於溫度Fl時，三端雙向可
控矽開關Pl通過CUP觸發以便在從功率源50供應的AC波形的正半周 期內操作，並且三端雙向可控矽開關P2通過CUP觸發以便在從功率源 50供應的AC波形的負半周期內操作。因此，使得電流經由短路連接通 過中心抽頭60從功率源50流出。三端雙向可控矽開關Pl的正半周期 操作通過結合部Jl匯集，並且三端雙向可控矽開關P2的負半周期操 作通過結合部J2匯集。在所施加的AC的負半周期內，二極體D1是導 通狀態，並且因此使得電流流過二極體Dl。以此方式，加熱元件70 的區段S1和S2對於11" LEF性能來說通過AC波形的負半周期加熱， 並且區段S1對於LEF性能來說通過AC波形的正半周期加熱。特別是， 加熱元件70的區段Sl、 S2和S3將熔合器輥子12的外表面加熱到溫 度F1。外表面溫度通過溫度計Tl、 T2和T3監測。如果被檢測的外表 面溫度超過溫度F1，去往加熱元件70的區段S1、 S2和/或S3的功率 降低。參考圖4，現在描述按照本發明另一實施例的加熱器控制器系統 35。控制器系統35與加熱元件80和90接口。加熱元件80通過兩個 區段S4和S5限定。每個區段S4和S5構造成通過從功率源50供應的 所施加的AC電壓加熱。加熱元件80構造成支承兩種不同的襯底尺寸， 即A5 SEF和11" LEF。加熱元件90與加熱元件80相結合構造成支承 另外兩種襯底尺寸，即ll" LEF和A4 LEF。控制器系統35包括用於進行計算和控制的CPU (未示出)、笫一 和第二雙向開關或三端雙向可控珪開關P3和P4以及AC功率源55、溫 度計T4、 T5、 T6和T7以及開關或二極體Dl、 D2、 D3、 D4和D5。應 該理解到溫度計T4、 T5、 T6和T7保持與熔合器輥子12的外表面輕微 接觸，並且只出於說明目的而包括在圖4中。三端雙向可控矽開關P3 和P4和溫度計T4、 T5、 T6和T7例如經由總線(未示出)與CPU接口。 二極體D2和D4構造成只在所施加AC電壓的負半周期內操作。二極體 D3和D5構造成只在所施加AC電壓的正半周期內操作。參考圖4的加熱元件80，區段S4的終端限定結合部J3，並且區 段S5的終端限定結合部J4。 二極體D3的陽極串聯到功率源55上，二 極管D3的陰極在結合部J4處串聯到區段S5的終端上。二極體D2的 陽極在接合部S3處串聯到區段S4的終端上，並且二極體D2的陰極串 聯到二極體D3的陽極上。參考圖4的元件90，區段S6的終端限定結合部J5，並且區段S7的終端限定結合部J6。 二極體D5的陰極在結合 部J5處串聯到區段S6的終端上，並且二極體D5的陽極串聯到二極體 D4的陰極上。二極體D4的陽極在結合部J6處串聯到區段S7的終端 上。三端雙向可控矽開關P3和加熱元件80在區段S4和S5之間串聯， 三端雙向可控矽開關P4和加熱元件90在區段S6和S7之間串聯，並 且這些串聯迴路與功率源55並聯。三端雙向可控矽開關P3和P4通過 從CPU接收信號的高/低電平來接通和斷開。加熱器控制器系統35還包括例如在T4、 T5、 T6和T7處標示的溫 度傳感器或溫度計，每個溫度傳感器保持與熔合器輥子12的表面輕微 接觸，使得溫度計T4、 T5、 T6和T7監測與加熱元件80和90的區段 S4、 S5、 S6和S7相對應的熔合器12的表面的區段的局部溫度。在操 作中，區段S4、 S5、 S6和S7將熔合器輥子12的表面加熱到對於熔合 性能最為優化的預定溫度F2，如分別通過溫度計T4、 T5、 T6和T7監 測那樣。通過溫度計T4、 T5、 T6和T7檢測的結果供應到CPU。在對於A5 SEF片材性能優化的第一操作模式中，A5 SEF片材尺 寸信息或者通過熔合設備IO自動檢測或者通過使用者手動輸入。在接 收到片材尺寸信息或通過溫度計T4檢測的溫度低於溫度F2時，三端 雙向可控矽開關P3通過CUP觸發以便在從功率源55供應的AC波形的 負半周期內操作。三端雙向可控矽開關P3的負半周期操作通過J3匯 集，使得電流流過二極體D2。以此方式，加熱元件80的區段S4將熔 合器輥子12的外表面加熱到溫度F2。外表面溫度通過溫度計T4監測。 如果外表面溫度超過溫度F2，去往區段S4的功率降低。在第一操作模 式期間，三端雙向可控矽開關P4不觸發，以便在從功率源55供應的 AC波形的任何半周期操作。在對於ll" SEF片材性能優化的第二操作模式下，11" SEF片材 尺寸信息通過熔合設備10檢測或者通過使用者手動輸入。在接收到片 材尺寸信息或通過溫度計T5檢測的溫度低於溫度F2時，三端雙向可 控矽開關P3通過CUP觸發以便在從功率源55供應的AC波形的正和負 半周期內操作。三端雙向可控矽開關P3的負半周期操作通過結合部J3 匯集，使得電流流過二極體D2，並且三端雙向可控矽開關P3的正半周 期操作通過結合部J4匯集，使得電流流過二極體D3。以此方式，加熱
元件80的區段S4和S5將熔合器輥子12的外表面加熱到溫度F2。外 表面溫度通過溫度計T4和T5監測。如果外表面溫度超過溫度F2，去 往區段S4和/或S5的功率降低。在第二操作模式過程中，三端雙向可 控矽開關P2不觸發，以便在來自於功率源55的AC波形的任何半周期 操作。在對於ll" LEF片材性能優化的第三操作模式下，11" LEF片材 尺寸信息通過熔合設備IO檢測或者通過使用者手動輸入。在接收到片 材尺寸信息或通過溫度計T6檢測的溫度低於溫度F2時，三端雙向可 控矽開關P3通過CUP觸發以便在從功率源55供應的AC波形的正和負 半周期內操作，並且三端雙向可控矽開關P4通過CUP觸發以便在從功 率源55供應的AC波形的正半周期內操作。三端雙向可控矽開關P4的 正半周期操作通過結合部J5匯集，使得電流流過二極體D5。以此方 式，加熱元件80的區段S4和S5按照所述的笫二操作模式將熔合器輥 子12的外表面加熱到溫度F2,加熱元件90的區段S6將熔合器輥子 12的外表面加熱到溫度F2外表面溫度通過溫度計T4、 T5、 T6和T7 監測。如果外表面溫度超過溫度F2，去往加熱元件70的區段S4、 S5 和/或S6的功率降低。在對於A4 LEF片材性能優化的第四操作模式中，A4 LEF片材尺 寸信息或者通過熔合設備IO自動檢測或者通過使用者手動輸入。在接 收到片材尺寸信息或通過溫度計T7檢測的溫度低於溫度F2時，三端 雙向可控矽開關P3通過CUP觸發以便在從功率源55供應的AC波形的 正和負半周期內操作，並且三端雙向可控矽開關P4通過CUP觸發以便 在從功率源55供應的AC波形的正和負半周期內操作。三端雙向可控 矽開關P4的正半周期操作通過J5匯集，使得電流流過二極體D5，並 且三端雙向可控矽開關P4的負半周期操作通過J6匯集，使得電流流 過二極體D4。以此方式，加熱元件80的區段S4和S5按照所述的第二 操作模式將熔合器輥子12的外表面加熱到溫度F2，並且加熱元件90 的區段S6和S7將熔合器輥子12的外表面加熱到溫度F2。外表面溫度 通過溫度計T4、 T5、 T6和T7監測。如果外表面溫度超過溫度F2，去 往區段S4、 S5、 S6和/或S7的功率降低。應該理解到，加熱器控制器系統35可以簡化，使得每個加熱元件 80和90可以通過將功率接收到每個元件的一個區段來供能。特別是， 在每個加熱元件的一個區段被供能時，AC波形可以鏡像，以便形成AC 正弦波。因此，功率供應到未供能的區段。例如加熱元件的區段S5通 過從功率源55供應的AC波形的正半周期供能。通過使得AC波形鏡 像，AC波形的負半周期為區段S4供能。在此構造中，溫度計T4監測 整體上與加熱元件80相對應的熔合器輥子12的表面溫度。同樣，溫 度計T6監測與加熱元件90相對應的熔合器輥子12的表面溫度。溫度 計T5和T7構造成根據印刷性能的需要通過監測溫度並所要求的功率 來控制加熱元件80和90。
權利要求
1.一種用於構造成在印刷系統中將標記材料熔合到襯底上的熔合設備的加熱器控制器系統，所述加熱器控制器系統包括具有至少兩個區段的加熱元件；用於將功率供應到加熱元件的功率源；以及構造成有選擇地控制至少兩個雙向開關以便在加熱器控制器系統的操作過程中以至少兩個操作模式之一將功率源供應的電流提供給至少兩個區段的至少一個區段的至少一個開關，至少兩個操作模式的每個模式與所述襯底的特定尺寸相對應。
2. 如權利要求1所述的加熱器控制器系統，其特徵在於，至少一 個開關是至少一個二極體，並且至少雙向開關是至少兩個三端雙向可 控矽開關。
3. 如權利要求1所述的加熱器控制器系統，其特徵在於，襯底的 尺寸選自包括A5短邊供應、ll"短邊供應以及ll"長邊供應的組中。
4. 一種用於構造成在印刷系統中將標記材料熔合到襯底上的熔合 設備的加熱器控制器系統，所述加熱器控制器系統包括具有至少兩個區段的笫一加熱元件；具有至少兩個區段的第二加熱元件； 用於將功率供應到第一和第二加熱元件的功率源；以及構造成有選擇地控制至少兩個雙向開關以便在加熱器控制器系統 的操作過程中以至少兩個操作模式之一將功率源供應的電流提供給至 少一個第一和第二加熱元件的至少兩個區段的至少一個區段的至少一 個開關，至少兩個操作模式的每個模式與襯底的特定尺寸相對應。
5. —種靜電印刷系統，包括 構造成將標記材料熔合在襯底上的熔合設備；以及 加熱器控制器系統，包括具有至少兩個區段的加熱元件； 用於將功率供應到加熱元件的功率源；以及構造成有選擇地控制至少兩個雙向開關以便在加熱器控制器系統 的操作過程中以至少兩個操作模式之一將功率源供應的電流提供給至 少兩個區段的至少一個區段的至少一個開關，至少兩個操作模式的每 個模式與提供給所述熔合設備的所述襯底的特定尺寸相對應。
6. —種靜電印刷系統，包括構造成將標記材料熔合在襯底上的熔合設備；以及具有至少兩個區段的第一加熱元件；具有至少兩個區段的第二加熱元件； 用於將功率供應到笫一和第二加熱元件的功率源；以及構造成有選擇地控制至少兩個雙向開關以便在加熱器控制器系統 的操作過程中以至少兩個操作模式之一將功率源供應的電流提供給至 少一個笫一和第二加熱元件的至少兩個區段的至少一個區段的至少一 個開關，至少兩個操作模式的每個模式與提供給所述熔合設備的襯底 的特定尺寸相對應。
全文摘要
一種用於構造成在印刷系統中將標記材料熔合到襯底的熔合設備的加熱器控制器系統，所述加熱器控制器系統包括具有至少兩個區段的加熱元件；用於將功率供應到加熱元件的功率源；以及構造成有選擇地控制至少兩個雙向開關以便在加熱器控制器系統的操作過程中以至少兩個操作模式之一將功率源供應的電流提供給至少兩個區段的至少一個區段的至少一個開關，至少兩個操作模式的每個模式與所述襯底的特定尺寸相對應。
文檔編號G03G15/20GK101158838SQ20071016222
公開日2008年4月9日 申請日期2007年10月8日 優先權日2006年10月3日
發明者T·A·特雷斯 申請人:施樂公司