用于电子照相成像设备的定影组件的加热器构件的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请涉及并基于35u.s.c.119(e)要求于2015年7月20日提交的题为“fuserassemblyhavingdualpowerheater”的美国临时申请号为62/194,797的优先权，其内容在此通过引用以其整体并入本文。

关于联邦资助的研究或开发的声明

没有。

参考序列表等

没有。

背景

1.公开领域

本公开大体上涉及将调色剂定影到介质片材上，并且具体地涉及提供更好的加热控制的同时减少闪烁和谐波噪声的用于打印设备的定影组件的加热器和加热方法。

2.相关技术的描述

随着打印机速度的提高，将调色剂定影到介质片材上的定影功率提高。彩色电子照相成像设备中使用的现有1200w定影加热器不能输送足够的功率来维持在70页/分钟(ppm)下的所需的定影温度。为了在彩色成像设备中定影70ppm，加热器功率将需要增加到大约1450w或更高，以便牢固地维持定影温度并且实现对于所有可能的操作条件所需的定影质量。

功率高于1200w的定影加热器的问题是满足国际电工委员会(iec)对闪烁和谐波的要求。当高功率定影加热器打开时，如果灯具与成像设备位于同一分支电路上，则在成像设备所在的房间中的灯泡闪烁。为了降低光闪烁的严重程度并实现由于相对小的定影温度窗口而引起的相对严格的温度控制要求，通过改变每个ac半周期的相位角或相位时间延迟，ac电源的相位控制用于调整加热功率。对于具有用于产生热的单个电阻器迹线的定影加热器，在定影操作期间由定影加热器产生的闪烁和谐波与定影加热器功率直接相关。因此，较高的功率水平将恶化闪烁和谐波效应。在当前的成像设备中，1200w左右的定影加热器功率水平非常接近可以在70ppm打印速度下通过闪烁和谐波测试的功率限制。即使对于1200w的定影加热器，也要考虑牺牲温度控制性能，并使定影加热器温度在其加热器设定点周围显著变化，以便通过闪烁和谐波的要求。由于用于彩色激光打印机的定影器通常具有非常小的操作窗口，所以对于1200w的定影加热器来说，在通过闪烁/谐波测试的同时实现紧密的温度窗口是非常具有挑战性的。具有1300w或1450w的定影加热器的定影组件进一步增加了挑战。

概述

本公开的示例实施例克服了现有的定影系统中的缺点。根据第一实施例，公开了定影装置，其包括：具有第一表面和第二表面的基底，该第二表面在基底上与第一表面相对；以及沿着基底的第一表面设置的多个(apluralityof)电阻迹线，其包括第一电阻迹线和第二电阻迹线。第一电阻迹线和第二电阻迹线在基底的长度方向上沿着其第一表面彼此相邻地设置，并且位于定影辊隙内。第一电阻迹线的电阻小于第二电阻迹线的电阻。该定影装置还包括沿着基底的第二表面设置的多个热敏电阻器，其包括第一热敏电阻器、第二热敏电阻器和第三热敏电阻器，该第一热敏电阻器与第一电阻迹线相对地被设置在基底的第二表面上，该第二热敏电阻器与第二电阻迹线相对地被设置在基底的第二表面上，该第三热敏电阻器被设置在基底的第二表面上，第三热敏电阻器比第二电阻迹线更靠近基底的第一长度方向端部，并且第一电阻迹线的第一长度方向端部比第三热敏电阻器更靠近基底的第一长度方向端部。

使每个电阻迹线具有独特的热敏电阻器允许独立地控制电阻迹线，以实现高速定影同时减少了闪烁和谐波噪声。在示例实施例中，第一电阻迹线用于低速打印，并且两个电阻迹线都用于高速打印。

附图简述

通过结合附图参考所公开的示例实施例的以下描述，所公开的示例实施例的上述特征和其它特征以及优点连同获得它们的方式将变得更明显并将被更好地理解，其中：

图1是根据示例实施例的成像设备的侧立面图。

图2是图1的成像设备的定影组件的横截面视图。

图3和图4分别是根据示例实施例的图2的定影组件的加热器设备的仰视图和俯视图。

图5和图6分别是根据另一示例实施例的图2的定影组件的加热器设备的仰视图和俯视图。

图7和图8分别是根据又一示例实施例的图2的定影组件的加热器设备的仰视图和俯视图。

图9和图10分别是根据另一示例实施例的图2的定影组件的加热器设备的仰视图和俯视图。

图11是根据另一示例实施例的定影加热器的简化的定影加热器控制图。

图12是根据示例实施例的说明操作图3-图10的加热器设备的方法的流程图。

详细描述

应理解的是，本公开不将其应用限于在以下描述中阐述或在附图中示出的部件的结构和布置的细节。本公开能够用于其它实施例，并且能够以各种方式被实践或执行。此外应理解的是，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的且不应被视为限制性的。“包括”、“包含”或“具有”及其变形的使用在本文中意在包括在其后列出的项和其等同物以及附加的项。除非另外限制，否则术语“连接”、“耦合”和“安装”以及它们的变形在本文中被广泛地使用并包括直接和间接的连接、耦合和定位。此外，术语“连接”和“耦合”及其变形并不限于物理或机械的连接或耦合。

为了方便描述，使用空间相对术语，诸如“顶部”、“底部”、“前面”、“后面”和“侧面”等，以解释一个元件相对于第二元件的定位。诸如“第一”、“第二”等的术语用于描述各种元件、区域、部分等，并且不旨在是限制性的。另外，本文中的术语“一(a)”和“一(an)”不表示对数量的限制，而是表示参考项中的至少一个的存在。

此外，并且如后续段落中所描述的，在附图中所示的特定配置旨在例示本公开的实施例，并且其它可替代的配置是可能的。

现在将详细参考如在附图中所示的示例实施例。只要有可能，相同的参考数字将被在全部附图中用以指相同的部分或相似的部分。

图1图示了根据示例实施例的彩色成像设备100。成像设备100包括第一调色剂转印区域102，其具有大体上从成像设备100的一端延伸到其相对端的四个显影剂单元104。显影剂单元104沿着中间转印构件(itm)106布置。每个显影剂单元104拥有不同颜色的调色剂。显影剂单元104可相对于由图1中箭头所指示的itm106的方向按顺序对齐，其中沿着itm106，黄色显影剂单元104y为最上游，接着是青色显影剂单元104c、品红色显影剂单元104m，以及黑色显影剂单元104k为最下游。

每个显影剂单元104可操作地连接到用于在打印操作中接收调色剂的调色剂储存器108(108k、108m、108c和108y)。每个调色剂储存器108被控制以按需将调色剂供应到它的相应的显影剂单元104。每个显影剂单元104与在调色剂显影期间从其接收调色剂以在其上形成调色图像的光电导构件110相关联。每个光电导构件110与转印构件112配对以用于将调色剂传递到在第一转印区域102处的itm106。

例如，在彩色图像形成期间，每个光电导构件110的表面被充电至指定的电压，诸如-800伏特。来自打印头或激光扫描单元(lsu)130的至少一个激光束lb被引导到每个光电导构件110的表面并使它接触的那些区域放电以在其上形成潜像。在一个实施例中，在光电导构件110上被激光束lb照射的区域被放电至约-100伏特。随后，显影剂单元104将调色剂传递到光电导构件110以在其上形成调色剂图像。调色剂被吸附到光电导构件110的表面的通过来自lsu130的激光束lb而被放电的区域。

itm106被设置成与显影剂单元104中的每个邻近。在该实施例中，itm106被形成为围绕驱动辊和其他辊设置的环形带。在图像形成或成像操作期间，如在图1中看到的，itm106在顺时针方向上移动经过光电导构件110。一个或更多个光电导构件110以其相应的颜色将它的调色剂图像涂敷到itm106。对于单色图像，从单个光电导构件110k涂敷调色剂图像。对于多色图像，从两个或更多个光电导构件110涂敷调色剂图像。在一个实施例中，部分地由转印构件112形成的正电压场将调色剂图像从相关联的光电导构件110吸引到移动的itm106的表面。

itm106转动并收集来自一个或更多个显影剂单元104的一个或更多个调色剂图像，然后将该一个或更多个调色剂图像传送到在第二转印区域114处的介质片材。第二转印区域114包括在至少一个支承辊116和第二转印辊118之间形成的第二转印辊隙。

定影组件120被设置在第二转印区域114的下游，并接收具有叠置于其上的未定影调色剂图像的介质片材。一般来说，定影组件120将热和压力施加到介质片材以便将调色剂定影到其上。在离开定影组件120后，介质片材或者被搁置到输出介质区域122中或者进入双面介质路径124，以便传递到第二转印区域114，从而在介质片材的第二表面上成像。

成像设备100在图1中被描绘为彩色激光打印机，其中调色剂在两步骤操作中被传递到介质片材。可替代地，成像设备100可以是彩色激光打印机，其中调色剂在单步骤过程中被传递到介质片材——从光电导构件110直接传递到介质片材。在另一可替代的实施例中，成像设备100可以是单色激光打印机，其只利用单个显影剂单元104和光电导构件110以用于将黑色调色剂直接沉积到介质片材。此外，成像设备100可以是具有用于扫描打印片材的图像扫描器及其他事物的多功能产品的一部分。

成像设备100还包括在通信上耦合到其的控制器140和存储器142。虽然未在图1中示出，但是控制器140可耦合到成像设备100中的部件和模块用于对其进行控制。例如，控制器140可耦合到调色剂储存器108、显影剂单元104、光电导构件110、定影组件120和/或lsu130，以及耦合到电机(未示出)以用于向它们传递运动。应理解的是，控制器140可被实现为用于适当地控制成像设备100执行打印操作及其它功能的任何数量的控制器和/或处理器。

对于图2，根据示例实施例，示出了用于通过施加热和压力将调色剂定影到介质片材上的定影组件120。定影组件120可包括传热构件202和与该传热构件202配合的支承辊204，以限定用于在其中输送介质片材的定影辊隙n。传热构件202可包括壳体206、被支撑在壳体206上或至少部分地在壳体206中的加热器构件208、以及围绕壳体206定位的环形柔性定影带210。加热器构件208可以由至少一个电阻迹线被固定到的陶瓷基底或类似的材料形成，当电流通过该电阻迹线时其产生热量。定影带210的内表面接触加热器构件208的外表面，使得由加热器构件208产生的热加热定影带210。加热器构件208还可以包括至少一个温度传感器(诸如热敏电阻器)，其耦合到基底以用于检测加热器构件208的温度。

定影带210围绕壳体206和加热器构件208设置。支承辊204接触定影带210，使得定影带210响应于支承辊204旋转而围绕壳体206和加热器构件208旋转。随着定影带210围绕壳体206和加热器构件208旋转，定影带210的内表面接触加热器构件208，以便将定影带210加热至足以执行将调色剂定影到介质片材的定影操作的温度。

定影带210和支承辊204可以主要地由这些元件并以美国专利号7,235,761中所公开的方式构造，该专利转让给本申请的受让人，并且其内容通过引用以其整体并入本文。

根据示例实施例，定影组件120提供了在高速下的有效的调色剂定影同时减少了闪烁和谐波效应。图3和图4示出了根据示例实施例的用于基于参考边缘的介质馈送系统的加热器构件208，其中介质片材使用每个片材的边缘在成像设备100的介质馈送路径中对齐。加热器构件208包括由陶瓷或其他类似材料构成的基底302。以彼此平行的关系设置在基底302的底部表面上的是两个电阻迹线304和306。电阻迹线304被设置在定影辊隙n的入口侧，而电阻迹线306被设置在定影辊隙n的出口侧，使得定影组件120的工艺方向pd是图3中所图示的。电阻迹线304的长度与信纸大小(lettersized)的介质片材的宽度相当，并被设置在基底302上，以用于将调色剂定影到信纸大小的片材。电阻迹线306的长度与a4大小的介质片材的宽度相当，并被设置在基底302上，以用于将调色剂定影到a4大小的片材。在示例实施例中，电阻迹线304的宽度大于电阻迹线306的宽度，以便针对不同打印速度具有不同的加热区域要求。在示例实施例中，电阻迹线304的宽度介于大约4.5mm和大约5.5mm之间，诸如5mm，以及电阻迹线306的宽度介于大约2.0mm和大约2.50mm之间，诸如2.25mm。一般而言，电阻迹线304的宽度介于电阻迹线306的宽度的大约两倍和大约三倍之间。通过在迹线宽度上具有这样的差异，并且电阻迹线304的电阻率与电阻迹线304的电阻率基本上相同使得迹线304的电阻小于迹线306的电阻，电阻迹线304可用于较低的打印速度，并且电阻迹线304和306二者都可以用于相对高的打印速度。以下将更详细地描述加热器构件208的使用。

在另一实施例中，电阻迹线304和306的宽度基本相同，但电阻迹线304的电阻率小于306的电阻率。在另一实施例中，电阻迹线304的宽度和电阻率不同于迹线306的宽度和电阻率，使得迹线304的电阻小于迹线306的电阻。

加热器构件208还包括耦合到电阻迹线304和306的导体。再次参考图3，导体320连接到电阻迹线304的一个长度方向端部，而导体322连接到电阻迹线306的长度方向端部。在基底302的相对的长度方向端部处，导体324连接在电阻迹线304和306的第二长度方向端部之间并且因此使其电短路在一起。

定影组件120还包括用于选择性地向电阻迹线304和306提供电流的开关。开关330耦合到导体320，而开关332耦合到导体322。开关330和332可以位于例如成像设备100的电源(未示出)中。在示例实施例中，开关330和332是三端双向可控硅开关(triac)。

多个热敏电阻器被设置在基底302的顶部表面上。参考图4，热敏电阻器314在电阻迹线304的长度方向端部304a附近与(图4中用虚线示出的)电阻迹线304的区域相对地被设置在基底302的顶部表面上，该端部304a对应于通过定影辊隙n的介质片材的参考边缘。类似地，热敏电阻器316在电阻迹线306的长度方向端部306a附近与(也以虚线示出)的电阻迹线306相对地被设置在基底302的顶部表面上，该端部306a对应于介质片材的参考边缘。在示例实施例中，热敏电阻器314距离电阻迹线304的端部304a约1.5英寸，并且热敏电阻器316距离电阻迹线306的端部306a约1.5英寸。然而，应理解的是，热敏电阻器314和316可以分别被设置在距离电阻迹线端部304a和306a的大于或小于1.5英寸的一定距离处。第三热敏电阻器与加热器构件208的不接触a4介质但接触信纸大小的介质的区域相对地被设置在基底302的顶部表面上。通过使热敏电阻器设置成相对并因此对应于每个电阻迹线304、306，电阻迹线304、306可以被独立地控制，使得加热器构件208实现从定影辊隙n的辊隙入口到辊隙出口的更均匀的温度分布。

具体地说，已经发现使用来自单个热敏电阻器的反馈太慢而不能防止加热器爆裂，因为在加热器构件208的宽度上存在相当大的温度梯度，并且在加热器构件208升温时间期间存在相当大的温度分布变化。除了防止加热器构件208爆裂之外，具有其自身的热敏电阻器的每个电阻迹线304、306使得在打印期间在加热器构件208的宽度上实现基本上均匀的温度分布成为可能。当介质片材通过定影辊隙n时，由于定影辊隙n内的急剧的纸张温度升高，从入口侧到出口侧产生相当大的热负载差。在定影辊隙n的入口侧，介质片材温度接近室温，并且其吸收更多的热。当片材到达定影辊隙n的出口侧时，片材温度高于100℃，并且片材吸收比在定影辊隙n的入口侧处的热少得多的热。结果，辊隙入口和辊隙出口之间的热负载差使得在加热器构件208在其出口侧处的温度明显高于在入口侧处的温度。为了补偿介质片材入口和出口之间的热负载差，并且对于几乎所有可能的定影条件在加热器构件208的宽度上实现基本上均匀的温度分布，每个电阻器迹线304、306具有其自身的温度反馈，使得可以执行闭环控制。

在示例实施例中，电阻迹线304、306具有不同的功率水平。加热器构件208的总功率通过考虑定影速度、辊隙宽度、闪烁和谐波来指定。电阻迹线304和306之间的功率差导致闪烁和谐波减少。如果电阻迹线304和306的功率差被设计得太大，则在定影期间，在功率的升高和降低期间会导致相当大的负载变化。结果，电阻迹线304和306之间的过大的功率差将会使光闪烁变差。为了减少闪烁，先前已经使用相位控制来提供一些中间功率水平，使得在加热器构件208的功率的升高和降低期间可以实现合理的功率水平变化。结果，由于使用了相位控制，谐波噪声将恶化。另一方面，如果电阻迹线304和306之间的功率差太小，则可能需要多于两个的电阻迹线，以在定影操作期间在加热和冷却加热器构件208时，在升高和降低期间实现少量的功率增量和减量。然而，更多的电阻迹线将会增加更多的控制成本，并且也会使将所有的电阻迹线放置在定影辊隙内非常困难。为了避免功率差太大和太小，在示例实施例中，电阻迹线304具有大约1000w的功率水平，而电阻迹线306具有大约450w的功率水平。

两个独立控制的电阻迹线304和306的优点在于加热器构件208可以在不使用相位控制的情况下输送诸如0w、450w、1000w和1450w的四个不同的功率水平。在加热器构件208的加热和冷却期间，控制器140可逐渐地升高和降低加热器构件208的加热功率。代替在打印期间直接从零功率升高到全功率和从全功率降低到零功率，如在利用具有单个电阻迹线的定影器构件的现有方法中所看到的，利用两个电阻迹线304、306的加热器构件208的功率在相对短的时间段内从零逐步升高到450w，然后升高到1000w，最终升高到1450w，并从1450w逐步降低到1000w，然后从1000w降低到450w，然后从450w降低到零功率。在定影操作期间仔细选择的用于升高和降低功率转换的功率水平被认为在不使用相位控制的情况下显著降低了光闪烁的严重性。由于在升高和降低定影构件208的功率期间不使用相位控制，所以定影构件208将产生减小的或者可忽略的谐波噪声。结果，具有双电阻迹线304和306的加热器构件208使得加热器构件208以相对较高的功率操作的同时满足iec闪烁和谐波的要求变得更加容易。

加热器构件208的电阻迹线304和306的宽度也是减少或消除闪烁和谐波的因素。闪烁和谐波与加热功率直接相关。较高的加热功率将产生比较低的加热功率更多的闪烁和谐波。由于介质片材在低速下在定影辊隙n中的有较长的驻留时间，并且在低速下定影需要较窄的加热区域，所以在定影期间使用电阻迹线304和306二者提供了较宽的加热区域，因此仅用于高速定影，并且单个电阻迹线304或306用于低速定影，因为单个电阻迹线304或306由于较低的加热功率而产生较少的闪烁和谐波。为了满足在不同的速度下的期望的加热区域，并且还为了将电阻迹线304和306保持在定影辊隙n的宽度内，用于低速定影和高速定影的电阻迹线304的宽度被首先设计成足以满足低速的加热区域要求的宽度，而与电阻迹线304一起用于高速的电阻迹线306的宽度被配置成使得电阻迹线304和306二者都可以提供更宽的加热区域，以满足高速加热区域要求并且也可以在所有可能的公差条件下被放置在定影辊隙n内。由于低速仅使用单个电阻器迹线304或306，因此加热器构件208将在低速下产生较少的闪烁和谐波。

图5和图6图示了根据另一示例性实施例的用于基于中心参考的介质馈送系统的加热器构件208，其中介质片材在成像设备100的介质馈送路径的横向中心对齐。图5和图6的加热器构件208被配置用于具有以中心为参考的介质传送系统的成像设备100。这里，电阻迹线304和306沿着基底302在长度方向上居中。另外，第四热敏电阻器340被设置在基底302的相对的长度方向端部上，以便能够检测恰好超过由电阻迹线306覆盖的区域(对应于a4大小的宽度)的加热器构件208的温度。

图7和图8图示了用于基于参考边缘的介质馈送系统的加热器构件208，其具有许多与图3和图4的加热器构件208相同的结构。另外，加热器构件208包括在与电阻迹线306的长度方向端部对应的位置处连接到电阻迹线304的导体342。另外，开关344耦合到导体342，以便选择性地提供通过电阻迹线304的导体324和导体342之间的电流。导体342和开关344的使用允许控制器140在对a4大小的介质进行定影操作期间断开开关330和闭合开关342，以便减少恰好超过电阻迹线306的端部的加热器构件208的区域中的热量，该区域不与a4大小的介质片材接触。

图9和图10图示了根据另一示例实施例的用于基于参考边缘的介质馈送系统的加热器构件208。图9和图10的加热器构件208具有许多与图7和图8的加热器构件208相同的结构。然而，图9和图10中的电阻迹线306比图7和图8中的电阻迹线306的长度长。电阻迹线306具有与电阻迹线304的长度基本上相同的长度，其对应于信纸大小的介质片材的宽度。图8和图9的加热器构件208允许边到边打印。

图11图示了耦合到ac电源360的成像设备100。在该成像设备100内，ac线路1102耦合到开关330和332，以用于向其提供电力。可以看出，控制器140控制开关330和332，以用于控制流过每个电阻迹线304和306的电流，并从而控制每个电阻迹线304和306的功率水平。

将参考图12来描述加热器组件208的操作。在1202，当控制器140确定待执行定影(打印机)操作时，在1204，控制器140通过为此逐步增加功率来使加热器构件208升温。具体而言，控制器140通过电阻迹线306将加热器功率从零升高到450w，然后通过电阻迹线304将功率从450w升高到1000w，然后通过电阻迹线304和306将功率从1000w升高到1450w。当加热器构件208达到定影温度时，在1206，控制器140确定定影(打印)操作是处于高速还是较低速。如果定影(打印)操作是处于较低速度下，则在1208，电阻迹线304被供电并且执行定影。注意到，即使在定影a4大小的介质片材时，由于定影(打印)速度低，因此加热器构件208的不接触a4片材的区域的温度不会高于预定的最大量。

如果定影(打印)操作处于高速下，诸如成像设备100的额定速度，则在1210，电阻迹线304和306都被供电。然后，在定影(打印)期间，如果介质片材是a4大小的片材，则恰好超过电阻迹线306的长度方向端部的加热器构件208的区域的温度可能升高到超过对应于加热器构件208的最大允许温度的预定量。作为响应，在1212，控制器140可以采取步骤来降低加热器构件208的这个区域的温度。例如，控制器140可以重新配置电阻迹线304和306中的功率水平。对于图3和图4的加热器构件208，控制器140可以改变电阻迹线304和306中的功率水平。对于图7和图8的加热器构件208，控制器140可以断开开关330并闭合开关344，使得在恰好超过电阻迹线306的长度方向端部的区域(即，a4介质片材不接触加热器构件208的区域)中不存在加热。对于图9和图10的加热器构件208，控制器140可以类似地断开开关330并闭合开关344，使得在恰好超过加热器构件208的不接触a4介质片材的区域的区域中不存在加热。

以上的示例实施例在上面被描述为控制器140与成像设备上的定影组件120分开但在通信上耦合到定影组件120。在可替代的实施例中，控制器140被安装在定影组件120其上或其内并且可以形成其一部分。

对示例实施例的细节的描述已在彩色电子照相成像设备的上下文中进行了描述。然而，应认识到的是，本文所提供的教导和概念适用于单色电子照相成像设备以及采用电子照相成像的多功能产品。

出于说明的目的，已经呈现了本发明的几个示例实施例的前述描述。不旨在是穷举性的或不旨在将本发明限于所公开的精确的步骤和/或形式，以及明显的是，根据以上教导，很多修改和变型是可能的。旨在本发明的范围由所附到其的权利要求来限定。