用于具有非均匀热负荷的熔化装置的加热器配置的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于具有非均匀热负荷的熔化装置的加热器配置，更具体地涉及一种可变电阻加热器元件，基于其温度使电流能流过第一电阻加热器元件和第二电阻加热器元件。当可变电阻加热器元件处于预定温度以下时，电流流过第一电阻加热器元件，并被限制流过第二电阻加热器元件。当可变电阻加热器元件处于预定温度或以上时，电流流过第一和第二电阻加热器元件。
【专利说明】用于具有非均匀热负荷的熔化装置的加热器配置【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及加热器，并且具体地，涉及用于在相变墨印刷机中熔化相变墨的加热器。
【背景技术】
[0002]一般来说，喷墨印刷机包括至少ー个将液体墨滴喷射到图像接收构件表面上的印刷头。相变喷墨印刷机采用在常温下为固体但是在高温时转变成液相的相变墨。然后可通过印刷头将熔化的墨喷射到图像接收构件表面上。图像接收构件可以是介质承印物或例如转筒或环形带等中间成像构件。然后将中间成像构件上的图像转印到图像接收承印物上。一旦喷射的墨在图像接收表面上，则墨滴迅速固化以形成图像。
[0003]相变喷墨印刷机通常使用具有一个或者多个加热板的熔化装置，以熔化与该加热板接触的固体相变墨，并且将熔化的墨传输到相关的印刷头。熔化装置使用高功率密度以快速地加热熔化板与相关的加热器元件，并且以特定的速率和温度将墨流提供给印刷头。然而，该熔化板的快速加热会导致所述加热器元件或熔化装置电路的脱层或损坏。当不均匀的热负荷存在于所述熔化板的加热的表面时，与快速加热相关的问题会更严重。例如，当熔化板的ー些区域与墨直接接触，并且其他区域仅与之前熔化的墨或者根本没有墨的残余膜接触时，会产生不均匀的热负荷。快速加热可能损坏保持在与固体墨直接接触的熔化板的区域之外的墨膜。
[0004]与快速加热熔化板相关的、归因于非均匀热负荷的问题的目前的解决方案遇到许多的缺点。例如，一种解决方案必须提供两个单独的加热器和两个单独的加热器电路以分开控制熔化板的不同区域的加热。然而，这种解决方案显著增加了印刷机的制造成本。另一种解决方案是减少加热器的不与热负荷接触的区域的总功率。当墨的熔化温度与墨从熔化板滴落所需的滴落温度相距较大时，该方案就会变得有问题。升高熔化的墨至处于所期望的滴落温度的任务从熔化板的具有较小的热负荷的区域开始，需要升高的功率密度以跟上增长的墨的流率。
[0005]因此，所需要的是，使用具成本效益的单通道电路以驱动在内在安全和热负荷平衡的系统中的至少两个具有不同热负荷的加热区域的加热器装置。以高电压使熔化板快速地初始加热，随后在升温后以降低的电压来維持这些板的加热运行以防止加热器或者墨的损坏，能以这样的有效电压控制来运行的加热器装置也是合乎期望的。
【发明内容】
[0006]已经研发了ー种用于熔化固体墨的加热器，该加热器能够改变流向与其连接的多个电阻加热器元件的电流。该加热器包括:第一电阻加热器元件，其被配置为与电功率源电连接；第二电阻加热器元件，其被配置为与用于所述电功率源的电回路电连接；和可变电阻加热器元件，其第一端与所述第一电阻加热器元件电连接并且第二端与所述第二电阻加热器元件电连接，所述可变电阻加热器元件被配置为:响应于所述可变电阻加热器元件在预定的温度以下，使电流能流过所述第一电阻加热器元件，并且限制电流流过所述第二电阻加热器元件，以及响应于所述可变电阻加热器元件在预定的温度或在预定的温度以上，使电流能流过所述第一电阻加热器元件和所述第二电阻加热器元件。在一种实施方式中，所述加热器进一步包括:电功率源，其电连接所述第一电阻加热器元件以将电功率供应给所述第一电阻加热器元件；和控制器，其能操作地连接到所述电功率源，所述控制器被配置为:当所述可变电阻加热器元件处于所述预定的温度之下时，以第一电压值运行所述电功率源，以及当所述可变电阻加热器元件处于所述预定的温度或之上时，以第二电压值运行所述电功率源，所述第二电压值小于所述第一电压值。
[0007]—种熔化器装置，其包含加热器，以改善该熔化器的加热的表面上的热分布。该熔化器装置包括:第一电阻加热器元件，其被配置为与电功率源电连接；第二电阻加热器元件，其被配置为与用于所述电功率源的电回路电连接；可变电阻加热器元件，其第一端与所述第一电阻加热器元件电连接并且第二端与所述第二电阻加热器元件电连接，所述可变电阻加热器元件被配置为:响应于所述可变电阻加热器元件在预定的温度以下，使电流能流过所述第一电阻加热器元件，并且限制电流流过所述第二电阻加热器元件，以及响应于所述可变电阻加热器元件在预定的温度或在预定的温度以上，使电流能流过所述第一电阻加热器元件和所述第二电阻加热器元件；和熔化板，其被配置为接收和熔化所述固体墨，所述熔化板具有至少一个平面部件，所述平面部件与所述第一电阻加热器元件和所述第二电阻加热器元件热连接，以使所述第一电阻加热器元件和所述第二电阻加热器元件能将所述平面部件加热到预定温度范围内的温度。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1所示为一种电路图，其图解了被配置为改变流向多个电阻加热器元件的电流的加热器装置的一种实施方式；
[0009]图2 — 4是图解图1的加热器装置的替代的实施方式的电路图；
[0010]图5为相变墨印刷机的框图；
[0011]图6为四个墨源和具有四个熔化板的熔化器组件的顶视图；
[0012]图7为与墨储存与供应组件可操作地关联的图6的熔化器组件的正视图。
【具体实施方式】
[0013]现在参见图5，其描绘了相变墨印刷机10。如图所示，印刷机10包括框架11，印刷机10的所有操作子系统和组件直接或间接安装到所述框架11。印刷机10还包括以鼓的形式示出的但同样可以是支持环状带形式的图像接收构件12。图像接收构件12具有可在方向16上移动的成像表面14，在成像表面14上形成相变墨图像。如本文所使用的，“处理方向”是指成像表面14通过印刷头以接收喷射的墨时图像接收构件12的移动方向，并且“交叉处理方向”是指横跨图像接收构件12的宽度的垂直于处理方向的方向。致动器(未示出)可操作地连接至图像接收构件12并配置成使图像接收构件12沿方向16旋转。
[0014]印刷机10还包括相变墨系统20，其具有一种固体形式的彩色相变墨的至少一个墨源22。如所图示，印刷机10是多色印刷机，并且墨系统20包括四种墨源22、24、26、28，其代表四种不同的相变墨颜色，例如CYMK(青色、黄色、品红和黑色)。所述相变墨系统20还包括用于将固体形式的相变墨熔化或相变成液体形式的相变墨熔化和控制组件(未示出)。
[0015]在固体墨熔化后，相变墨熔化和控制组件控制并向印刷头系统30提供熔化的液体形式的墨，所述印刷头系统30包括至少一个印刷头组件32，并且在该图中，包括第二印刷头组件34。组件32和34包括能够彩色或黑白打印的印刷头。在一个实施方式中，各组件保有两个印刷头，每个印刷头各自喷射四种颜色的墨。每个组件中的印刷头端对端地结合在一起以形成全宽度四色阵列。在另一个实施方式中，各印刷头组件32和34包括四个单独的印刷头，即对于每种颜色有一个印刷头。
[0016]仍然参见图5,印刷机10还包括承印物供应和操作系统40。承印物供应和操作系统40包括承印物供应源42、44和48，其中例如供应源48是高容量供纸或进纸器，其配置成储存并供应切片形式的图像接收承印物。承印物供应和操作系统40还包括承印物运送和处理系统50，其具有承印物预热器52并还可包括熔化/涂布装置60。所示的印刷机10还可包括具有文件保持托盘72的原始文件进给器70、文件片材进给和取回装置74、以及文件曝光和扫描系统76。
[0017]在其上印刷图像的片材(承印物)包含任何介质，例如纸张、透明胶片、板材、标签等，所述片材(承印物)通过进给机构(未示出)从承印物供应源42、44、48中得到。承印物运送和处理系统50使片材沿处理方向(P)移动通过印刷机以将墨图像转印并固定到介质上。承印物运送和处理系统50可包括适于移动片材或承印物的任何形式的装置。
[0018]在控制器80的帮助下执行印刷机10的各子系统、组件和功能的运行和控制。控制器80，例如是具有有电子存储器84的中央处理单元(CPU)82和显示器或用户界面(UI)86的设备齐全的专用微型计算机。控制器80包括传感器输入和控制电路88以及像素布置和控制电路89。此外，CPU82读取、捕获、产生并管理来自例如扫描系统76或在线或工作站连接件90等图像输入源的图像数据流。
[0019]控制器80还包括用于数据和程序指令的记忆存储器。控制器80可用执行程序指令的通用或专用可编程处理器来实现。执行程序功能所要求的指令和数据可存储在与所述处理器或控制器相关联的存储器中。所述处理器、它们的存储器和接口电路构建控制器以实现印刷机10的功能。这些组件可提供在印刷电路板上，或者作为专用应用集成电路(ASIC)中的电路提供。每个电路可以由单独的处理器实施，或多个电路可以在同一处理器上实施。可替换地，所述电路可由分立元器件或VLSI电路中提供的电路来实现。并且，本文所述的电路可用处理器、ASIC、分立元器件或VLSI电路的组合来实现。
[0020]在操作时，将用于产生图像的图像数据从扫描系统76或经由在线或工作站连接件90发送至控制器80，以用于处理并输出至印刷头组件32。此外，控制器80例如经由用户界面86由操作者输入来确定和/或接受相关的子系统和组件的控制，并因此根据这些控制运行印刷机的这些组件。结果，适当颜色的固体形式的相变墨熔化并输送至印刷头组件32和34。相对于成像表面14执行像素布置控制以形成期望的图像，该图像与被处理的图像数据相符，且图像接收承印物由源42、44、48中的任一个提供，并且通过承印物运送和处理系统50与在表面14上的图像信息同步对准地操作。最后，将图像从表面14转印到转印压区18内的接收承印物上，所述转印压区18在成像构件12和沿方向17旋转的转印辊19之间形成。然后可将承载被转印的墨图像的介质输送至熔化/涂布装置60，以便随后将图像固定到承印物上。
[0021]现在参见图6和7，示出了印刷机10的墨输送系统100 (图6)和墨储存和供给组件400 (图7)。所述墨输送系统100包括四个(4个)墨源22、24、26、28，并且每个墨源配置成容纳不同的固体形式的相变墨，例如不同颜色的墨。然而，墨输送系统100可包括任何合适数目的墨源，并且每个墨源同样配置成容纳不同的固体形式的相变墨。在本文中将不同的固体墨根据其颜色称作CYMK，其包括青色122、黄色124、品红126和黑色128。每种墨源可包括用于将每种固体墨与其它墨分开储存的壳体(未示出)。固体墨通常是块状的形式，但是固体墨可以是其它形式，其中，包括但不限于丸状和颗粒状等。
[0022]所述墨输送系统100还包括熔化器组件，一般以102示出。所述熔化器组件102包括与墨源连接的熔化器，例如熔化器板，其用于使固体相变墨熔化成液相。如图所示的，所述熔化器组件102包括四个熔化器板112、114、116、118，每个板分别对应于独立的墨源22、24、26和28，并与其连接。每个熔化器板112、114、116、118包括墨接触部分130和滴墨端部分132。熔化板112、114、116和118具有延伸到墨接触部分130的上面和侧面的额外表面区域，以确保捕获熔化前端的墨并且允许固体墨的不完全对齐。所述滴墨端部分132在墨接触部分130下方延伸并在最低端处的滴墨端134终止(图7)。滴墨端部分132可以是在滴墨端134处终止的变窄部分。
[0023]熔化板112、114、116和118可由热传导材料形成，例如由金属形成，将其以已知方式加热。下文将更详细地讨论熔化板112、114、116和118的加热。在一个实施方式中，将固体相变墨加热至约70°C至140°C以使固体墨熔化成液体形式并且提供液体墨至液体墨储存和供应组件400。当各颜色墨熔化，墨粘附到其对应的熔化板112、114、116、118上，并且重力使液体墨向下移动至滴墨端134。然后液体墨以144处所不的墨滴形式从滴墨端134滴落。来自熔化板112、114、116、118的熔化墨可靠重力或通过其它方式导入墨储存和供应组件400。所述墨储存和供应组件400可以远离印刷头组件32的印刷头。
[0024]进一步参见图7，所述墨储存和供应系统400包括储墨器404，其配置成容纳一定量的来自相应墨源/熔化装置的熔化墨，并根据需要经由熔化墨连通通路使熔化墨与一个或多个印刷头连通。每个储墨器404包括:开口 402，其位于相应熔化板下方并配置成接收熔化墨，以及室406，其位于所述开口 402下方并配置成容纳从相应熔化板接收的一定量的熔化墨。通过储墨器加热器(未示出)将远程储墨器404各自加热，所述储墨器加热器可以是用于所有储墨器的共用加热器或用于各单独储墨器的专用加热器。所述储墨器加热器可位于储墨器404的内部或外部，并可依靠辐射、传导或对流加热以使得储墨器中的墨达到最低限度的相变熔化温度。可将作为本文所述相变墨系统一部分的储墨器和管道选择性地加热以维持适当的墨温度范围，并且这种加热控制可以包括温度监控和热功率调整和/或定时。
[0025]经由供墨通路410将墨从储墨器404引导到至少一个印刷头。所述供墨通路410可以是任何适宜设备或装置，其能够将流体(例如熔化的墨)从储墨器404传输到至少一个印刷头，并且在一个实施方式中，传输到至少一个印刷头所附载的(on-board)储墨器。所述供墨通路410可以是管道、槽、沟槽、导管、管状物或类似结构，或者是能够以任何合适的方式从外部或内部加热以将相变墨维持在液体形式的密闭通道。
[0026]现在参照图1-4，其示出了说明加热器装置的可选实施方式的电路示意图，该加热器装置被配置以改变流向多个电阻加热器元件的电流。在一种实施方式中，在图1-4中所描绘的加热器装置可操作地与印刷机10的熔化器组件102相关联，以加热熔化板112、114、.116和118，从而将固体相变墨熔化为液体形式。加热器装置201、202、203和204中的每个包括:第一电阻加热器元件206x，其被配置为与电功率源210x电连接；和第二电阻加热器元件208x，其被配置为与电功率源210x的电回路电连接。电回路可以是电功率源的终端或电气接地。
[0027]熔化板112、114、116和118中的每个的接触部分130和滴墨端部分132总体上定义了熔化表面130、132，第一和第二电阻加热器元件ZOe5^P 208x与熔化表面130、132热连接。这样的热连接使所述第一和第二电阻加热器元件206x和208x能将熔化表面130、132加热到预定温度范围内的温度。在一种实施方式中，所述第一和第二电阻加热器元件206x和208x热连接到熔化表面130、132，如图中所示，相对于接触固体墨以使其熔化的表面，熔化表面130、132可以是平面构件的形式。在另ー种实施方式中，所述第一和第二电阻加热器元件206x和208x热连接到熔化表面130和132，所述熔化表面130和132邻近接触固体墨以使其熔化的表面。在又ー实施方式中，所述第一和第二电阻加热器兀件206x和208x —连接到直接接触固体墨的熔化表面130和132。在一种实施方式中，第一电阻加热器元件.206x被配置为加热接触部分130，并且第二电阻加热器元件208x被配置为加热滴墨端部分.132。
[0028]加热器装置201、202、203和204中的每ー个还包括可变电阻加热器元件212x，可变电阻加热器元件212x在第一端部214x与第一电阻加热器元件206x电连接，并在第二端部.216x与第二电阻加热器元件208x电连接。可变电阻加热器元件212x被配置成:响应于可变电阻加热器元件212x在预定温度以下，使电流能流过第一电阻加热器元件206x，并限制电流流过第二电阻加热器元件208x。电流流过限制是指流过的电流明显小于一旦达到预定温度阈值时所产生的电流。可变电阻加热器元件212x被进ー步配置为:响应于可变电阻加热器元件212x达到或超过预定温度，使电流能流过第一和第二电阻加热器元件206x和208x。
[0029]在图1-4所示的实施方式中，加热器装置201、202、203和204包括:电功率源.210x，其可操作地与第一电阻加热器元件206x连接，并被配置为供应电功率至第一电阻加热器兀件206x。在一种实施方式中，电功率源210x被配置为以恒定的电压模式运行,并产生恒定电压。在一种替代的实施方式中，电功率源210x被配置为以可变电压模式运行，并产生可变电压。
[0030]为了以可变电压模式运行电功率源210x，加热器装置201、202、203和204中的每个包括控制器，如控制器80，其可操作地连接至电功率源210x。在这个实施方式中，控制器.80以第一电压(V1)运行电功率源210x，同时可变电阻加热器元件212x低于预定温度。可变电阻加热器元件212x—旦达到或超过预定的温度，控制器80以第二电压(V2)运行电功率源210x，第二电压(V2)小于第一电压值V115为了以恒定电压模式运行电功率源210x，加热器装置201、202、203和204中的每个包括控制器，该控制器被配置为使用温度反馈以操作该装置。
[0031]在不同的实施方式中，可变电阻加热器元件212x是正温度系数(PTC)加热器元件和负温度系数(NTC)加热器元件中的ー个或多个。如本文所使用的，术语“PTC加热器元件”或者“ PTC元件”意指:当PTC元件的温度升高到高于某个阈值时，具有以受控方式増大的电阻的电气部件。PTC元件的电阻和温度的绘制图通常称作R/T曲线。阈值温度(高于该阈值温度，PTC元件的电阻急剧增大)称作居里温度(Currie Temperature),在居里温度下，PTC元件的R/T曲线有明显的过渡。达到居里温度之前，电阻可以不变甚至略有下降，但超过居里温度时，增加的电阻的斜率通常变得非常陡峭。
[0032]如本文所使用的，术语“NTC加热器元件”或者“NTC元件”意指:当NTC元件的温度升高到高于某个阈值时，具有以受控方式减小的电阻的电气部件。类似于PTC元件，NTC元件有R/T曲线。然而，超过NTC元件的居里温度后，R/T曲线显示为明显过渡为下降电阻的陡峭斜率。如本文所使用的，术语“过渡温度”意指PTC元件或NTC元件的居里温度。在一种实施方式中，可变电阻加热器元件212x的预定温度是过渡温度。
[0033]在一种实施方式中，可变电阻加热器元件212x与第一和第二电阻加热器元件206x和208x.隔离。例如，可变电阻加热器元件212x可以被配置为:相对于加热器装置201、202、203和204中的每一个是独立的部件。在另一个例子中，可变电阻加热器元件212X可以配置为通过焊盘或类似物与加热器装置201、202、203和204中的每个断开(hang off)。在其他例子中，通过任何能使可变电阻加热器元件212x不受第一和第二电阻加热器元件206x和208x温度变化的影响的连接方法，而使可变电阻加热器元件212x与第一和第二电阻加热器元件206x和208x—隔离。
[0034]现在参考图1，第一实施方式中示出了加热器装置201。第一和第二电阻加热器元件206i和208i相互以串联电路方式连接。可变电阻加热器元件212i被配置为PTC加热器元件218i，并与第二电阻加热器元件208i以并联电路方式连接。
[0035]加热器装置201被配置为以第一电压V1运行，以提供对熔化板112、114、116和118的迅速、初始的加热。一旦熔化板112、114、116和118被加热到预定温度范围，加热器装置201被配置为以第二电压V2运行。该第二电压V2通常是所提供的用于加热器装置201稳态运行的电压。如本文所使用的，术语“预定温度范围”意指让熔化板112、114、116和118引起固体相变油墨达到熔化温度或滴落温度的温度范围。
[0036]加热器装置201的PTC元件ZlS1具有表示PTC元件ZlS1处于第一电压V1下时达到其过渡温度所需的时间的时间常数(tpt。)。当熔化板112、114、116和118在非熔化温度(T1)下时，PTC元件218i具有小于第二电阻加热器元件208i的电阻(R2)的第一电阻(R1X在一种实施方式中，在非熔化温度T1下，PTC元件218i的第一电阻R1是小于或等于第二电阻加热器元件208i的电阻R2的约百分之十二(12%)。
[0037]当熔化板112、114、116和118在熔化温度(T2)下时，PTC元件ZlS1还具有大于第二电阻加热器元件ZOS1的电阻(R2)的第二电阻(R3)。在一种实施方式中，在熔化温度T2下，PTC元件212i的第二电阻R2是大于或等于第二电阻加热器元件208i的电阻R2的约百分之二百(200%)。
[0038]在熔化循环的初始阶段期间，控制器80被配置为操作电功率源210i以向加热器装置201提供第一电压％。在这个实施方式中，供应第一电压V1持续第一时间段U1)，所述第一时间段U1)小于或等于PTC元件218i的时间常数tpt。。在第一时间段h期间，电流值增大的电流流过第一电阻加热器元件2061;同时第二电阻加热器元件208i被保护不让增大的电流流过。因为PTC元件218i的第一电阻R1远远低于第二电阻加热器元件208i的电阻R2,因此第二电阻加热器元件208i被保护不让增大的电流流过。在本实施方式中，尽管第一时间段ti已经被描述为小于或等于PTC元件218:的时间常数tpt。，但在其它实施方式中，第一时间段h可以等于或大于PTC元件218i的时间常数tpt。。
[0039]随着熔化循环的继续，PTC元件218:自加热并接近其过渡温度，该过渡温度发生在PTC元件218:的时间常数tpt。处。如本文所使用的，术语“自加热”意指:不同于通过直接接触第一和第二电阻加热器元件206i和208i而产生的热，由于内部产生的热而导致PTC元件2181温度上升。就在快要达到时间常数tpt。时，控制器80被配置为将供给加热器装置201的电压从第一电压V1减小到第二电压V2。这种电压的减小使得在达到时间常数tpt。后，第一电阻加热器元件206:能以被设计来获得目标熔化速率的电平供电。这种从V1到V2的电压的减小也使所述第二电阻加热器元件208:能以达到预期的熔化温度所需的电平供电。在本实施方式中，因为PTC元件218i的第二电阻R3大于第二电阻加热器元件208i的电阻R2,所以在达到PTC元件218i的时间常数tpt。后，流到PTC元件218i的电流最小。
[0040]现在參考图2所示，其示出了第二实施方式中的加热器装置202。第一和第二电阻加热器元件2062和2082以并联电路 方式彼此连接。可变电阻加热器元件21?被配置为NTC加热器元件2202，并与第二电阻加热器元件2082以串联电路方式连接。
[0041]类似于加热器装置201，加热器装置202被配置为以第一电压V1运行以对熔化板112、114、116和118提供快速、初始的加热。一旦熔化板112、114、116和118被加热到预定温度范围，加热器装置202被配置为以第二电压V2运行。
[0042]加热器装置201的NTC元件2202具有表示NTC元件2202处于第一电压V1下时达到其过渡温度所需的时间的时间常数(tnt。)。当熔化板112、114、116和118在非熔化温度T1下时，NTC兀件2202的第一电阻(R4)与第二电阻加热器兀件2082的电阻R2的和大于第一电阻加热器兀件2062的电阻(R5X在一种实施方式中，NTC兀件2202的第一电阻R4与第二电阻加热器元件2082的电阻R2的和大于或等于第一电阻加热器元件2062的电阻R5的百分之三百五十(350 %)。
[0043]此外，当熔化板112、114、116和118在非熔化温度T1下时，NTC元件2202的第一电阻R4大于第二电阻加热器元件2082的电阻R2。在上面段中所描述的实施方式中，NTC元件2202的第一电阻R4大于或等于第二电阻加热器元件2082的电阻R2的百分之二百(200% )。
[0044]当熔化板112、114、116和118在熔化温度T2下时，NTC元件2202的第二电阻(R6)与第二电阻加热器元件2082的电阻R2的和约等于第一电阻加热器元件2062的电阻R5。此外，在熔化温度T2下时，该NTC元件2202的第二电阻R6小于第二电阻加热器元件2082的电阻R2。在一种实施方式中，该NTC元件2202的第二电阻R6小于或等于第二电阻加热器元件2082的电阻R2的百分之十(10%)。
[0045]在熔化循环的初始阶段期间，控制器80被配置为操作电功率源2102以向加热器装置202提供第一电压在这个实施方式中，供应第一电压V1持续第一时间段U1)，该第一时间段U1)小于或等于NTC元件2202的时间常数tnt。。在第一时间段h期间，电流值增大的电流流过第一电阻加热器元件2062，同时第二电阻加热器元件2082被保护不让该增大的电流流过。因为NTC元件2202的第一电阻R4与第二电阻加热器元件2082的电阻R2的和远远大于第一电阻加热器元件2062的电阻R5,因此第二电阻加热器元件2082被保护不让该增大的电流流过。
[0046]随着熔化循环的继续，NTC元件2202自加热并接近其过渡温度，该过渡温度发生在NTC元件2202的时间常数tnt。处。如本文所使用的，术语“自加热”意指:不同于通过直接接触第一和第二电阻加热器元件2062和2082而产生的热，由于内部产生的热而导致NTC元件2202的温度上升。就在快要达到时间常数tnt。时，控制器80被配置为将供给加热器装置202的电压从第一电压V1减小到第二电压V2。这种电压的减小使得在达到时间常数tnt。后，第一电阻加热器元件2062能以被设计来获得目标熔化速率的电平供电。这种从V1到V2的电压的减小也使所述第二电阻加热器元件2082能以达到预期的熔化温度所需的电平供电。
[0047]图3和图4描绘了加热器装置203、204的替代实施方式，其还包括第二可变电阻加热器元件222x。在这些实施方式中，可变电阻加热器元件212x和第二可变电阻加热器元件222x被配置为改变流到第一和第二电阻加热器元件206x和208x的电流。
[0048]现在参考图3，其示出了第三实施方式中的加热器装置203。第一和第二电阻加热器元件2063和2083以串联电路方式彼此连接。可变电阻加热器元件2123被配置为PTC加热器元件2183，并与第二电阻加热器元件2083以并联电路方式连接。第二可变电阻加热器元件2223被配置为NTC加热器元件2203，并且与第一电阻加热器元件2063以并联电路方式连接。
[0049]现在参考图4，其示出了第四实施方式中的加热器装置204。可变电阻加热器元件2124被配置为NTC加热器元件2204，并与第二电阻加热器元件2084以串联电路方式连接。第二可变电阻加热器元件2224被配置为PTC加热器元件2184，并与第一电阻加热器元件2064以串联电路方式连接。串联连接的PTC加热器元件2204和第一电阻加热器元件2064，以并联电路方式，与串联连接的NTC加热器元件2204和第二电阻加热器元件2084连接。
[0050]类似于加热器装置201、202 (图1和2)的第一和第二实施方式，加热器装置203，204 (图3和图4)的第三和第四实施方式被配置以第一电压Vl运行，以向熔化板112、114、116、118提供快速、初始的加热。然而，不同于第一和第二实施方式的是，与PTC元件和NTC元件的各自的时间常数tpt。、tnt。一致的所提供的电压从V1到％的减小，在第三和第四实施方式中是不必要的。在这些后面的实施方式中，第一和第二可变电阻加热器元件
222x的配置执行该功能。
[0051]在加热器装置203、204的第三和第四实施方式中，PTC元件2183，4和NTC元件2203，4的各自的时间常数tpt。、tnt。被配置为大致相等。在过渡温度以下，PTC元件2183，4、NTC元件2203，4、以及第一和第二电阻加热器元件2063，4和2083，4之间的电阻比率被配置以确保在熔化循环的初始阶段期间，第二电阻加热器元件2083，4被保护不让增大的的电流流过。处于过渡温度或高于过渡温度，这些电阻比率被配置为比被配置为减少流向第一电阻加热器元件2063，4的电流，并且使未增大的电流能流过第二电阻加热器元件2083，4。
【权利要求】
1.ー种用于熔化固体墨的加热器，其包括 第一电阻加热器元件，其被配置为与电功率源电连接； 第二电阻加热器元件，其被配置为与用于所述电功率源的电回路电连接；和 可变电阻加热器元件，其第一端与所述第一电阻加热器元件电连接并且第二端与所述第二电阻加热器元件电连接，所述可变电阻加热器元件被配置为:响应于所述可变电阻加热器元件在预定的温度以下，使电流能流过所述第一电阻加热器元件，并且限制电流流过所述第二电阻加热器元件，以及响应于所述可变电阻加热器元件在预定的温度或在预定的温度以上，使电流能流过所述第一电阻加热器元件和所述第二电阻加热器元件。
2.根据权利要求1所述的加热器，其进ー步包括: 平面部件，其与所述第一电阻加热器元件和所述第二电阻加热器元件热连接，以使所述第一电阻加热器元件和所述第二电阻加热器元件能将所述平面部件加热到预定温度范围内的温度。
3.根据权利要求1所述的加热器，其进ー步包括: 电功率源，其电连接所述第一电阻加热器元件以将电功率供应给所述第一电阻加热器元件；和 控制器，其能操作地连接到所述电功率源，所述控制器被配置为:当所述可变电阻加热器元件处于所述预定温度之下吋，以第一电压值运行所述电功率源，以及当所述可变电阻加热器元件处于所述预定温度或之上时，以第二电压值运行所述电功率源，所述第二电压值小于所述第一电压值。
4.根据权利要求1所述的加热器，其中所述可变电阻加热器元件是正温度系数加热器元件和负温度系数加热器元件中的ー种。`
5.根据权利要求1所述的加热器，其中所述可变电阻加热器元件是与所述第二电阻加热器元件以并联电路方式连接的正温度系数加热器元件。
6.根据权利要求1所述的加热器，其中所述可变电阻加热器元件是与所述第二电阻加热器元件以串联方式电连接的负温度系数加热器元件，并且所述第一电阻加热器元件以并联电路方式连接所述负温度系数加热器元件和所述第二电阻加热器元件。
7.根据权利要求1所述的加热器，其中，所述可变电阻加热器元件热隔离于所述第一电阻加热器元件和所述第二电阻加热器元件。
8.根据权利要求1所述的加热器，其进ー步包括: 第二可变电阻加热器元件，所述第二可变电阻加热器元件是与所述第一电阻加热器元件以并联电路方式连接的负温度系数加热器元件，并且所述可变电阻加热器元件是与所述第二电阻加热器元件以并联电路方式连接的正温度系数加热器元件。
9.ー种用于熔化固体墨的熔化器装置，其包括: 第一电阻加热器元件，其被配置为与电功率源电连接； 第二电阻加热器元件，其被配置为与用于所述电功率源的电回路电连接； 可变电阻加热器元件，其第一端与所述第一电阻加热器元件电连接并且第二端与所述第二电阻加热器元件电连接，所述可变电阻加热器元件被配置为:响应于所述可变电阻加热器元件在预定的温度以下，使电流能流过所述第一电阻加热器元件，并且限制电流流过所述第二电阻加热器元件，以及响应于所述可变电阻加热器元件在预定的温度或在预定的温度以上，使电流能流过所述第一电阻加热器元件和所述第二电阻加热器元件；和 熔化板，其被配置为接收和熔化所述固体墨，所述熔化板具有至少ー个平面部件，所述平面部件与所述第一电阻加热器元件和所述第二电阻加热器元件热连接，以使所述第一电阻加热器元件和所述第二电阻加热器元件能将所述平面部件加热到预定温度范围内的温度。
10.根据权利要求9所述的熔化器装置，其进ー步包括: 第二可变电阻加热器元件，所述第二可变电阻加热器元件是与所述第一电阻加热器元件以串联方式电连接的正温度系数加热器元件，并且所述可变电阻加热器元件是与所述第二电阻加热器元件以串联方式连接的负温度系数加热器元件，并且串联连接的所述正温度系数加热器元件和所述第一电阻加热器元件以并联电路方式与所述负温度系数加热器元件和所述第二电阻加热器元件连接 。
【文档编号】B41F31/02GK103568547SQ201310302987
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月15日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】布莱恩·沃尔特·阿兹诺埃, 詹姆斯·B·坎贝尔 申请人:施乐公司