专利名称：用于静电印刷系统的熔合设备的加热器控制器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一 种用于静电印刷系统的熔合设备的加热器控制器系统。
背景技术：
在公知为静电印刷或印刷或复印的静电印刷中，重要的处理步骤 是"熔合"。在静电印刷工艺的熔合步骤中，以成像方式放置在例如纸 张片材的成像衬底上的例如色粉的干燥标记材料受到热量和/或压 力，以便将色粉熔化或另外熔合在衬底上。以此方式，耐久的不模糊 图像形成在衬底上。现在，用于商用静电印刷机上的熔合设备的最为常见的结构包括 两个辊子，通常称为熔合器辊子和压力辊子，在其中形成用于衬底穿 过的夹持部。通常，熔合器辊子还包括布置在其内部上的一个或多个 加热元件，加热元件辐射热量，以响应经过其中的电流。来自于加热 元件的热量经过熔合器辊子的表面，熔合器辊子继而接触衬底的具有 将被熔合的图像的一侧，使得热量和压力的组合成功地熔合图像。在熔合设备的最为先进的结构中，考虑到不同尺寸的片材通过熔 合设备，从明信片的尺寸的片材到沿着辊子的整个长度的片材。这些 结构用来在熔合器辊子内控制一个或多个加热元件，以便考虑特定尺 寸的纸张片材供应通过夹持部。在相对大的纸张片材通过夹持部时， 热量沿着熔合器辊子的长度均匀分布，而在较小片材通过夹持部时， 热量只沿着与熔合器辊子的片材尺寸相对应的部分辐射，由此有助于 防止熔合设备和静电印刷系统整体过热。但是，用于控制沿着熔合器辊子长度的热辐射的这种熔合设备结 构需要增加影响加热响应时间的熔合器辊子的质量以及影响外部子系 统电硬件成本的用于每个加热元件的单独控制器。此外，这些现有技 术熔合设备结构不设置用于与供应通过熔合设备的例如ll"长边供应和A4长边供应性能的特定衬底尺寸相对应的熔合设备的加热部分或区 段。发明内容本发明提供一种用于构造成在印刷系统中将标记材料熔合到衬底 的熔合设备的加热器控制器系统。加热器控制器系统包括具有至少两个区段的加热元件；用于将功率供应到加热元件的功率源；以及构造 成有选择地控制至少两个双向开关以便在加热器控制器系统的操作过 程中以至少两个操作模式之一将功率源供应的电流提供给至少两个区 段的至少一个区段的至少一个开关。至少两个操作模式的每个模式与 衬底的特定尺寸相对应。印刷系统是静电印刷系统。本发明提供一种用于构造成在印刷系统中将标记材料熔合到衬底 的熔合设备的加热器控制器系统。加热器控制器系统包括具有至少两 个区段的第一加热元件；具有至少两个区段的第二加热元件；用于将 功率供应到加热元件的功率源；以及构造成有选择地控制至少两个双 向开关以便在加热器控制器系统的操作过程中以至少两个操作模式之 一将功率源供应的电流提供给至少一个笫一和笫二加热元件的至少两 个区段的至少一个区段的至少一个开关。至少两个操作模式的每个模 式与衬底的特定尺寸相对应。印刷系统是静电印刷系统。
图1是表示与本发明相关的例如静电印刷机或复印机的现有技术 静电照相印刷机的基本部分的简化立视图；图2是穿过图1的线2-2看到的熔合器辊子的平面截面图； 图3表示按照本发明 一个实施例的加热器控制器系统的示意图； 图4表示按照本发明另 一实施例的加热器控制器系统的示意图。
具体实施方式
图1是表示与本发明相关的例如静电印刷机或复印机的现有技术 静电照相印刷机的基本部分的简化立视图。可以是数字或模拟复印 机、"激光"打印机、离子成像印刷机或其它装置形式的印刷设备100 包括从堆摞102中抽取例如纸张片材的衬底并造成每个片材从其上形 成静电潜像电荷接收器102的表面接收色粉图像并经由公知工艺显影 的才几构。一旦特定片材从电荷接收器104接收标记材料，片材(现在是打 印片材)被造成经过总体标示为10的熔合设备。熔合设备10的典型 结构包括熔合器辊子12和压力辊子14。熔合器辊子12和压力辊子14 相互协作，以便在其中形成的夹持部之上相互施加压力。在纸张片材
经过夹持部时，熔合器辊子贴靠压力辊子的压力有助于将图像熔合在片材上。熔合器辊子12还包括用于加热辊子表面的装置，使得除了压 力之外将热量可供应到片材上，进一步增强熔合过程。通常，具有与 其相关的加热装置的熔合器辊子12接触片材的具有需要被熔合的图像 的该侧上。通常，用于在熔合器辊子12内产生所需热量的最为常用的装置是 位于熔合器辊子12内部的一个或多个加热元件，使得通过加热元件产 生的热量将造成熔合器辊子12的外表面达到所需温度。用于加热元件 的多种构造已经在前面针对现有技术描述过。基本上，加热元件可包 括输出一定量的热量以响应施加其上的电功率的任何材料；这种热量 产生材料是本领域公知的。图2是穿过图1的线2-2看到的熔合器辊子的平面截面图。图2 表示按照印刷设备的典型实施例的熔合器辊子12中的加热元件的构 造。如图所示，熔合器辊子12内部布置两个"灯"，即两个包括标示 为20和22的加热元件的结构。灯20和22各自沿着熔合器辊子12的 长度布置，并且因此布置成主要垂直于片材通过熔合设备10的夹持部 的方向。如图2所示，每个灯(例如20)包括热量产生材料的特定构造。 在此特别实例中，热量产生材料24的相对长的主要部分以及标示为26 的多个热量产生材料的较小部分都串联连接。在每个灯20或22内， 主要部分24朝着熔合器辊子12的一个特定端布置，而相对较小部分 24朝着熔合器辊子12的相对端布置。在一个实施例中，热量产生材料 大致包括鴒，而灯的总体结构是硅酸硼玻璃；这些材料在熔合器灯的 领域相当常见。通常，用于调节熔合器辊子12的温度的控制系统包括例如在40 和42处标示的温度传感器或温度计，每个温度传感器监测熔合器辊子 12的表面的局部温度。最好是，例如40和42的温度计相对于熔合器 辊子12的中点对称地相对于熔合器辊子12安装。以此方式，每个温 度计40、 42沿着两个灯直接靠近相关位置。温度计的这种构造改善了 较大控制系统的操作。为了表示本发明的特定实施例，图3表示用于控制与加热元件70 接口的分段加热器的加热器控制器系统30。加热元件70通过三个区段
Sl、 S2和S3限定。每个区段Sl、 S2和S3构造成通过从AC功率源50 供应的AC电压加热。每个区段S1、 S2和S3根据所施加电压信号单独 或组合加热。例如，加热元件70的各个区段的某些区段或组合构造成 在AC波形的负半周期期间加热，或者作为选择，在AC波形的正半周 期期间加热。以此方式，AC相控制用来控制加热元件70的单独区段 Sl、 S2和S3，以便根据供应到熔合设备10的衬底的尺寸加热熔合器 辊子12的外表面的特定部分。在将衬底供应到熔合设备10的描述中， 方便地是使用术语长边供应(LEF)和短边供应(SEF)。加热元件70 构造成支承不同的衬底尺寸(例如纸张尺寸)，即A5 SEF、 11" SEF 以及ll" LEF。通常A5片材的SEF是大约148mm， ll"片材的SEF是 大约215.9mm， ll"片材的LEF是大约279. 4mm。因此，A5 SEF片材 通过区段Sl的加热来支承，11" SEF通过区段Sl和S2相结合加热来 支承，并且ll" LEF片材通过S1、 S2和S3相结合加热来支承。参考图3，控制器系统30包括用于进行计算和控制的CPU (未示 出)、第一和第二双向开关或三端双向可控硅开关(triac ) Pl和P2 以及AC功率源50、温度计T1、 T2和T3以及开关或二极管Dl。三端 双向可控硅开关Pl和P2和温度计Tl、 T2和T3例如经由总线(未示 出)连接与CPU接口。应该理解到温度计T1、 T2和T3保持与熔合器 辊子12的外表面轻微接触，并且只出于说明目的而包括在图3中。区 段S2的终端限定结合部Jl并且区段S3的终端限定结合部J2。区段 Sl和S2通过中心抽头60分开。中心抽头60与二极管Dl的阴极串联。 二极管Dl的阳极在结合部J2处连接在区段S3的终端上。三端双向可 控硅开关Pl和加热元件70在结合部Jl处串联，并且三端双向可控硅 开关P2和加热元件70在区段S2和S3之间串联，并且这些串联回路 与功率源50并联。三端双向可控硅开关P1和P2通过从CPU接收信号 的高/低电平来接通和断开。应该理解到在正半周期操作相的过程中电 子朝着功率源50运动，并且在负半周期操作相的过程中离开功率源 50。加热器控制器系统30还包括例如在Tl、 T2和T3处标示的温度传 感器或温度计，每个温度传感器保持与熔合器辊子12的表面轻微接 触，使得温度计T1、 T2和T3监测与加热元件70的区段S1、 S2和S3 相对应的熔合器12的表面的区段的局部温度。在操作中，区段S1、 S2
和S3将熔合器辊子12的表面加热到对于熔合性能最为优化的预定温 度F1，如分别通过温度计T1、 T2和T3监测那样。通过温度计T1、 T2 和T3检测的结果供应到CPU。
衬底尺寸的检测和取向在本领域是公知的。例如，这可以通过任 何适当的自动测量和检测技术或通过手动经由熔合设备10的用户界面 将尺寸和取向信息输入CUP。在对于A5 SEF片材性能优化的第一操作 模式中，A5 SEF片材尺寸信息或者通过熔合设备10自动检测或者通 过使用者手动输入。在接收到片材尺寸信息或通过温度计Tl检测的温 度低于温度Fl时，三端双向可控硅开关Pl通过CUP触发以便在从功 率源50供应的AC波形的正和负半周期内操作，由此使得电流经由短 路连接通过中心抽头60从功率源50流出。AC波形的正和负半周期通 过结合部J1汇集。以此方式，区段S1将熔合器辊子12的外表面加热 到温度F1。外表面温度通过温度计T1监测。如果外表面温度超过温度 Fl，去往加热元件70的区段Sl的功率降低。在第一操作模式期间， 三端双向可控硅开关P2不触发，以便进行功率源50的AC波形的任一 半周期。
在对于ll" SEF片材性能优化的第二操作模式下，11" SEF片材 尺寸信息通过熔合设备IO检测或者通过使用者手动输入。在接收到片 材尺寸信息或通过温度计Tl检测的温度低于温度Fl时，三端双向可 控硅开关Pl通过CUP触发以便在从功率源50供应的AC波形的负半周 期内操作，并且三端双向可控硅开关P2通过CUP触发以便在从功率源 50供应的AC波形的正半周期内操作。因此，使得电流经由短路连接通 过中心抽头60从功率源50流出。AC波形的负半周期通过结合部Jl 汇集，并且AC波形的正半周期通过结合部J2汇集。在所施加的AC的 正半周期内，二极管Dl上的电压是全部施加的AC电压，因此，在第 二操作模式过程中电流不流过二极管Dl。以此方式，加热元件70的区 段Sl和S2将熔合器辊子12的外表面加热到温度Fl。外表面温度通过 温度计Tl和T2监测。如果被检测的外表面温度超过温度Fl，去往加 热元件70的区段S1和/或S2的功率降低。
在对于ll" LEF片材性能优化的笫三操作模式下，11" LEF片材 尺寸信息通过熔合设备IO检测或者通过使用者手动输入。在接收到片 材尺寸信息或通过温度计Tl检测的温度低于温度Fl时，三端双向可
控硅开关Pl通过CUP触发以便在从功率源50供应的AC波形的正半周 期内操作，并且三端双向可控硅开关P2通过CUP触发以便在从功率源 50供应的AC波形的负半周期内操作。因此，使得电流经由短路连接通 过中心抽头60从功率源50流出。三端双向可控硅开关Pl的正半周期 操作通过结合部Jl汇集，并且三端双向可控硅开关P2的负半周期操 作通过结合部J2汇集。在所施加的AC的负半周期内，二极管D1是导 通状态，并且因此使得电流流过二极管Dl。以此方式，加热元件70 的区段S1和S2对于11" LEF性能来说通过AC波形的负半周期加热， 并且区段S1对于LEF性能来说通过AC波形的正半周期加热。特别是， 加热元件70的区段Sl、 S2和S3将熔合器辊子12的外表面加热到温 度F1。外表面温度通过温度计Tl、 T2和T3监测。如果被检测的外表 面温度超过温度F1，去往加热元件70的区段S1、 S2和/或S3的功率 降低。参考图4，现在描述按照本发明另一实施例的加热器控制器系统 35。控制器系统35与加热元件80和90接口。加热元件80通过两个 区段S4和S5限定。每个区段S4和S5构造成通过从功率源50供应的 所施加的AC电压加热。加热元件80构造成支承两种不同的衬底尺寸， 即A5 SEF和11" LEF。加热元件90与加热元件80相结合构造成支承 另外两种衬底尺寸，即ll" LEF和A4 LEF。控制器系统35包括用于进行计算和控制的CPU (未示出)、笫一 和第二双向开关或三端双向可控珪开关P3和P4以及AC功率源55、温 度计T4、 T5、 T6和T7以及开关或二极管Dl、 D2、 D3、 D4和D5。应 该理解到温度计T4、 T5、 T6和T7保持与熔合器辊子12的外表面轻微 接触，并且只出于说明目的而包括在图4中。三端双向可控硅开关P3 和P4和温度计T4、 T5、 T6和T7例如经由总线(未示出)与CPU接口。 二极管D2和D4构造成只在所施加AC电压的负半周期内操作。二极管 D3和D5构造成只在所施加AC电压的正半周期内操作。参考图4的加热元件80，区段S4的终端限定结合部J3，并且区 段S5的终端限定结合部J4。 二极管D3的阳极串联到功率源55上，二 极管D3的阴极在结合部J4处串联到区段S5的终端上。二极管D2的 阳极在接合部S3处串联到区段S4的终端上，并且二极管D2的阴极串 联到二极管D3的阳极上。参考图4的元件90，区段S6的终端限定结合部J5，并且区段S7的终端限定结合部J6。 二极管D5的阴极在结合 部J5处串联到区段S6的终端上，并且二极管D5的阳极串联到二极管 D4的阴极上。二极管D4的阳极在结合部J6处串联到区段S7的终端 上。三端双向可控硅开关P3和加热元件80在区段S4和S5之间串联， 三端双向可控硅开关P4和加热元件90在区段S6和S7之间串联，并 且这些串联回路与功率源55并联。三端双向可控硅开关P3和P4通过 从CPU接收信号的高/低电平来接通和断开。加热器控制器系统35还包括例如在T4、 T5、 T6和T7处标示的温 度传感器或温度计，每个温度传感器保持与熔合器辊子12的表面轻微 接触，使得温度计T4、 T5、 T6和T7监测与加热元件80和90的区段 S4、 S5、 S6和S7相对应的熔合器12的表面的区段的局部温度。在操 作中，区段S4、 S5、 S6和S7将熔合器辊子12的表面加热到对于熔合 性能最为优化的预定温度F2，如分别通过温度计T4、 T5、 T6和T7监 测那样。通过温度计T4、 T5、 T6和T7检测的结果供应到CPU。在对于A5 SEF片材性能优化的第一操作模式中，A5 SEF片材尺 寸信息或者通过熔合设备IO自动检测或者通过使用者手动输入。在接 收到片材尺寸信息或通过温度计T4检测的温度低于温度F2时，三端 双向可控硅开关P3通过CUP触发以便在从功率源55供应的AC波形的 负半周期内操作。三端双向可控硅开关P3的负半周期操作通过J3汇 集，使得电流流过二极管D2。以此方式，加热元件80的区段S4将熔 合器辊子12的外表面加热到温度F2。外表面温度通过温度计T4监测。 如果外表面温度超过温度F2，去往区段S4的功率降低。在第一操作模 式期间，三端双向可控硅开关P4不触发，以便在从功率源55供应的 AC波形的任何半周期操作。在对于ll" SEF片材性能优化的第二操作模式下，11" SEF片材 尺寸信息通过熔合设备10检测或者通过使用者手动输入。在接收到片 材尺寸信息或通过温度计T5检测的温度低于温度F2时，三端双向可 控硅开关P3通过CUP触发以便在从功率源55供应的AC波形的正和负 半周期内操作。三端双向可控硅开关P3的负半周期操作通过结合部J3 汇集，使得电流流过二极管D2，并且三端双向可控硅开关P3的正半周 期操作通过结合部J4汇集，使得电流流过二极管D3。以此方式，加热
元件80的区段S4和S5将熔合器辊子12的外表面加热到温度F2。外 表面温度通过温度计T4和T5监测。如果外表面温度超过温度F2，去 往区段S4和/或S5的功率降低。在第二操作模式过程中，三端双向可 控硅开关P2不触发，以便在来自于功率源55的AC波形的任何半周期 操作。在对于ll" LEF片材性能优化的第三操作模式下，11" LEF片材 尺寸信息通过熔合设备IO检测或者通过使用者手动输入。在接收到片 材尺寸信息或通过温度计T6检测的温度低于温度F2时，三端双向可 控硅开关P3通过CUP触发以便在从功率源55供应的AC波形的正和负 半周期内操作，并且三端双向可控硅开关P4通过CUP触发以便在从功 率源55供应的AC波形的正半周期内操作。三端双向可控硅开关P4的 正半周期操作通过结合部J5汇集，使得电流流过二极管D5。以此方 式，加热元件80的区段S4和S5按照所述的笫二操作模式将熔合器辊 子12的外表面加热到温度F2,加热元件90的区段S6将熔合器辊子 12的外表面加热到温度F2外表面温度通过温度计T4、 T5、 T6和T7 监测。如果外表面温度超过温度F2，去往加热元件70的区段S4、 S5 和/或S6的功率降低。在对于A4 LEF片材性能优化的第四操作模式中，A4 LEF片材尺 寸信息或者通过熔合设备IO自动检测或者通过使用者手动输入。在接 收到片材尺寸信息或通过温度计T7检测的温度低于温度F2时，三端 双向可控硅开关P3通过CUP触发以便在从功率源55供应的AC波形的 正和负半周期内操作，并且三端双向可控硅开关P4通过CUP触发以便 在从功率源55供应的AC波形的正和负半周期内操作。三端双向可控 硅开关P4的正半周期操作通过J5汇集，使得电流流过二极管D5，并 且三端双向可控硅开关P4的负半周期操作通过J6汇集，使得电流流 过二极管D4。以此方式，加热元件80的区段S4和S5按照所述的第二 操作模式将熔合器辊子12的外表面加热到温度F2，并且加热元件90 的区段S6和S7将熔合器辊子12的外表面加热到温度F2。外表面温度 通过温度计T4、 T5、 T6和T7监测。如果外表面温度超过温度F2，去 往区段S4、 S5、 S6和/或S7的功率降低。应该理解到，加热器控制器系统35可以简化，使得每个加热元件 80和90可以通过将功率接收到每个元件的一个区段来供能。特别是， 在每个加热元件的一个区段被供能时，AC波形可以镜像，以便形成AC 正弦波。因此，功率供应到未供能的区段。例如加热元件的区段S5通 过从功率源55供应的AC波形的正半周期供能。通过使得AC波形镜 像，AC波形的负半周期为区段S4供能。在此构造中，温度计T4监测 整体上与加热元件80相对应的熔合器辊子12的表面温度。同样，温 度计T6监测与加热元件90相对应的熔合器辊子12的表面温度。温度 计T5和T7构造成根据印刷性能的需要通过监测温度并所要求的功率 来控制加热元件80和90。
权利要求
1.一种用于构造成在印刷系统中将标记材料熔合到衬底上的熔合设备的加热器控制器系统，所述加热器控制器系统包括具有至少两个区段的加热元件；用于将功率供应到加热元件的功率源；以及构造成有选择地控制至少两个双向开关以便在加热器控制器系统的操作过程中以至少两个操作模式之一将功率源供应的电流提供给至少两个区段的至少一个区段的至少一个开关，至少两个操作模式的每个模式与所述衬底的特定尺寸相对应。
2. 如权利要求1所述的加热器控制器系统，其特征在于，至少一 个开关是至少一个二极管，并且至少双向开关是至少两个三端双向可 控硅开关。
3. 如权利要求1所述的加热器控制器系统，其特征在于，衬底的 尺寸选自包括A5短边供应、ll"短边供应以及ll"长边供应的组中。
4. 一种用于构造成在印刷系统中将标记材料熔合到衬底上的熔合 设备的加热器控制器系统，所述加热器控制器系统包括具有至少两个区段的笫一加热元件；具有至少两个区段的第二加热元件； 用于将功率供应到第一和第二加热元件的功率源；以及构造成有选择地控制至少两个双向开关以便在加热器控制器系统 的操作过程中以至少两个操作模式之一将功率源供应的电流提供给至 少一个第一和第二加热元件的至少两个区段的至少一个区段的至少一 个开关，至少两个操作模式的每个模式与衬底的特定尺寸相对应。
5. —种静电印刷系统，包括 构造成将标记材料熔合在衬底上的熔合设备；以及 加热器控制器系统，包括具有至少两个区段的加热元件； 用于将功率供应到加热元件的功率源；以及构造成有选择地控制至少两个双向开关以便在加热器控制器系统 的操作过程中以至少两个操作模式之一将功率源供应的电流提供给至 少两个区段的至少一个区段的至少一个开关，至少两个操作模式的每 个模式与提供给所述熔合设备的所述衬底的特定尺寸相对应。
6. —种静电印刷系统，包括构造成将标记材料熔合在衬底上的熔合设备；以及具有至少两个区段的第一加热元件；具有至少两个区段的第二加热元件； 用于将功率供应到笫一和第二加热元件的功率源；以及构造成有选择地控制至少两个双向开关以便在加热器控制器系统 的操作过程中以至少两个操作模式之一将功率源供应的电流提供给至 少一个笫一和第二加热元件的至少两个区段的至少一个区段的至少一 个开关，至少两个操作模式的每个模式与提供给所述熔合设备的衬底 的特定尺寸相对应。
全文摘要
一种用于构造成在印刷系统中将标记材料熔合到衬底的熔合设备的加热器控制器系统，所述加热器控制器系统包括具有至少两个区段的加热元件；用于将功率供应到加热元件的功率源；以及构造成有选择地控制至少两个双向开关以便在加热器控制器系统的操作过程中以至少两个操作模式之一将功率源供应的电流提供给至少两个区段的至少一个区段的至少一个开关，至少两个操作模式的每个模式与所述衬底的特定尺寸相对应。
文档编号G03G15/20GK101158838SQ20071016222
公开日2008年4月9日 申请日期2007年10月8日 优先权日2006年10月3日
发明者T·A·特雷斯 申请人:施乐公司