專利名稱：電照相圖像定影裝置用加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電照相印刷(electrophotographic printing)過程用的加熱器，特別涉及到與帶式熔融器一起用來使著色圖像于紙上定影的加熱器。
電照相(靜電復(fù)印)過程用的絕大多數(shù)傳統(tǒng)的定影(著色)設(shè)備是加熱輥型的。這種加熱輥定影設(shè)備包括保持在預(yù)定溫度下的加熱輥和壓融到加熱輥上的具有彈性層的加壓輥。上面具有未定影著色圖像的轉(zhuǎn)印材料例如紙即通過加熱輥與加壓輥的輥隙，加熱到使此圖像定影。在這種圖像定影設(shè)備中，常會因所謂的“調(diào)色劑(toner)位移現(xiàn)象”產(chǎn)生問題。這就是說，調(diào)色劑非所希望的從紙轉(zhuǎn)移到加熱輥上。為了防止這種調(diào)色劑的位移現(xiàn)象，必須將加熱輥的溫度保持于最佳水平。這就要求加熱輥有大的熱容。大的熱容需要較長的時間將加熱輥的溫度來加熱到所需的工作水平，從而在起動設(shè)備時需要較長的等待時間。
為了緩解上述這類問題，業(yè)已提出過下述幾種定影設(shè)備1.具有導(dǎo)電的且加熱(電阻)膜作為定影膜的定影設(shè)備(例如參看日本(公開)專利申請3-144676)；以及2.通過定影膜充分地加熱轉(zhuǎn)印材料的定影設(shè)備(例如參看日本(公開)專利申請63-313182與1996，2，20授予Kuroda等的美國專利5494379)。此后一種裝置稱作為加熱帶式熔融器。
在加熱的帶式熔融器設(shè)備中，加熱器同與載有未定影著色圖像的紙以相同速度運動的帶(例如由聚酰胺材料制成)接觸。加壓輥與此加熱了的帶形成一為紙通過的輥隙。當紙通過輥隙時，此加熱的帶便使紙上的著色像定影。由于此加熱器能快速地加熱且包括有可將加熱器/帶的溫度仔細控制于所需范圍內(nèi)的溫度探測與調(diào)節(jié)裝置，這種加熱的熔融器帶式設(shè)備便能克服前述問題。
用于此加熱的帶式熔融器設(shè)備通常包括一或多個一般連接到AC電源上的電阻器來提供所需的熱，還包括一通常連接到DC電源上的溫度探測與調(diào)節(jié)裝置例如熱敏電阻或恒溫槽，以傳感和控制此加熱器的從而是此熔融器帶的整體溫度。這樣的溫度控制將熔融器帶的溫度保持于為使調(diào)色劑定影的所需范圍內(nèi)并且防止上面印有著色圖像的紙著火與擦傷。此種加熱器通常由具有兩面和兩端的平整陶瓷材料制成。加熱器的各個部件可以按種種布設(shè)置放于此陶瓷基片上。例如，電阻絲與溫度探測裝置可以設(shè)置于此基片的一個面上。但一般情形是，在此基片的每面上各放置一個部件(例如電阻絲置于頂(正)面，與熔融器帶接觸；而溫度探測裝置則置于基片的底(背)面)。
此電阻絲與溫度探測裝置的電接點常常是位于加熱器的一個面上(即這兩者都是在基片的底面或是頂面上)。例如1996，2，20授予Kuroda等的美國專利5493379便描述了用于熔融器帶式裝置的加熱器。圖3中示明了具有在基片頂面上的加熱電阻器和在基片底面上的溫度傳感器的加熱器，在所示裝置中，電阻器的AC電接點和溫度傳感器的DC接點都連接于基片的底面上。此專利指出了，要是給予電阻器的AC功率進到此基片的一個縱向端而用于溫度傳感器的DC功率是進到此相對的縱向端時，則此AC與DC電源能夠相互分開得很遠而使DC線路上的電噪聲(這會于溫度傳感器中造成錯誤的讀數(shù))減至最小。
上述這種結(jié)構(gòu)對于陶瓷加熱器會造成許多問題。特別是它要求通過陶瓷基片鉆孔來完成電連接。這樣就會在制造過程和使用之際減弱基片的強度和加大其破損與毀壞的機率。此外，將兩種連接件置于基片的同一側(cè)時一般需用較大的基片，這樣就會增加陶瓷加熱器的尺寸與材料費用。
現(xiàn)已得知，要是陶瓷加熱器經(jīng)形成為，使得電阻絲與溫度探測裝置設(shè)在基片的兩個相對面上，而這些部件各個的電連接件又設(shè)在它的連接電路所在的同一平面上，前述問題就能加以解決。例如電阻絲可以放在基片的頂面上而電阻絲的AC連接件也可以形成在此頂面上，同時此溫度探測裝置則置于基片的底面上而其DC連接裝置也進入底面。用這樣的方式來形成用于熔融器帶式裝置的陶瓷加熱器意味著加熱器基片可以制得較小，這樣能降低其成本，此外，不再需有通過基片的孔，從而使加熱器易于制造并在制造與使用過程使基片的破損可能減至最低限度。
陶瓷加熱器在用于各種目的的工藝中是周知的。
1988，8，9授予Ohno等的美國專利4762892描述了裝配到陶瓷加熱器內(nèi)且用于柴油發(fā)動機的加熱塞。該項發(fā)明的目的在于避免陶瓷加熱器在柴油發(fā)動機所需的高溫下(約900～1150℃)開裂。這是通過在交替使用加熱器時反轉(zhuǎn)加熱器中的電流方向所成。此專利的圖6示明的加熱器包括兩個DC電阻絲；加熱器的所有電接點位于陶瓷基片的同一側(cè)。
1987，9，29授予Ishiguro等的美國專利4697161描述了用于監(jiān)控汽車廢氣的加熱器/氧傳感器裝置。此項專利的

圖1與圖5示明了在頂面上有氧傳感器(無電源導(dǎo)線)而在底面上有其電源線的陶瓷加熱器。
1985，3，19授予Mace等的美國專利4505783描述了汽車用的包括溫度傳感與加熱部件兩者的氧傳感器裝置。這兩個部件并不是放置于此裝置的相對面上，而電源線則會進到此裝置的同一表面內(nèi)(參看圖1與圖2)。
1989，11，28授予Murase等的美國專利4883947描述了用于氧傳感裝置中的陶瓷加熱器。該專利的圖5示明了在頂面上有氧傳感部件的裝置，而陶瓷加熱器及其對電源的連接器則位于此裝置的底面上。
1996，7，30授予Tamaki的美國專利5541719描述了加熱了的熔融器帶式裝置。該專利高度概括性地描述了該裝置中所用的加熱器，且沒有談到電源連接線在該裝置上的布置方式。
1995，8，22授予Tomayaki的美國專利5444521描述了加熱的熔融器帶式裝置。該裝置中所用的加熱器作了一般性的描述，專利本身未敘及電連接件在加熱器上的布設(shè)情形(例如參看其中的欄5的上部)。
本發(fā)明涉及電照相(靜電復(fù)印)印刷過程中所用的加熱器，最好是陶瓷加熱器，它包括；有兩個面和兩個縱向端的基礎(chǔ)件；沿此基礎(chǔ)件的第一面的長度延伸的一或多個電阻器，此一或多個電阻器能在對其供給電功率時產(chǎn)生熱；
用于給此一或多個電阻器供電的第一電源接點，此第一接點位于上述基礎(chǔ)件的第一面上；探測此基礎(chǔ)件溫度的溫度探測件，它位于此基礎(chǔ)件的第二面上；用于給此溫度探測件供給電功率的第二電源供給接點，此第二接點位于該基礎(chǔ)件的第二面上。
在最佳實施例中，此基礎(chǔ)件是扁平的并由陶瓷材料制成；此外，電阻器的功率最好由交流電(AC)提供而溫度探測件的功率則最好由直流電(DC)提供。在更佳實施例中，此第一與第二電源接點位于基礎(chǔ)件的同一縱向端臨近。
本發(fā)明還包括圖像定影設(shè)備，此設(shè)備具有如上所述的加熱器；與上述加熱器滑動接觸的薄膜件；同所述加熱器協(xié)作而與此加熱器形成隙區(qū)使上述薄膜件位于其間的支持件，其中載有未定影著色圖像的記錄材料(例如紙)便夾于此隙區(qū)并通過此隙區(qū)，使得圖像得于此記錄材料上定影。
圖1是薄膜圖像加熱/熔融設(shè)備的橫剖圖，圖2A是示明本發(fā)明加熱器第一實施例項面的透視圖；圖2B是示明本發(fā)明加熱器第一實施例底面的透視圖；圖3A是示明本發(fā)明加熱器第二實施例頂面的透視圖；圖3B是示明本發(fā)明加熱器第二實施例底面的透視圖。
本發(fā)明涉及用于電照相過程圖像定影熔融器帶式裝置的加熱器的優(yōu)越設(shè)計。
參看圖1，其中示明了采用本發(fā)明的薄膜與陶瓷加熱器的圖像加熱/定影設(shè)備，標號1是取循環(huán)帶形式的定影膜。它環(huán)繞三個平行件11、12與6，具體地說，環(huán)繞在驅(qū)動輥11、在從動輥與固定在下方一位置中并在輥11與12之間的低熱容線性加熱器6(以后稱作“加熱器”)。
從動輥12還用作循環(huán)定影膜11的張緊輥。定影膜1由驅(qū)動輥11的順時針轉(zhuǎn)動所驅(qū)動，以同于記錄材料P的圓周速度的預(yù)定圓周速動作無中止、彎曲或延遲的轉(zhuǎn)動，此記錄材料P的表面上有未定影的著色圖像Ta，來自未示明的成像站。
加壓輥2具有由硅橡膠或類似的顯示出有很高分離性質(zhì)的材料制的橡膠彈性層。它由推迫裝置以位于加熱器6與加壓輥之間定影膜1的底部的運行部分，用約4～7kg的總力推壓加熱器6的底面。加壓輥依反時針走向轉(zhuǎn)動。
取轉(zhuǎn)動的循環(huán)帶形式的定影膜1將被重復(fù)地用于著色圖像的定影，因而是由高度限制熱和耐用的具有良好分離性質(zhì)且總厚度不超過約100μm而最好是小于約40μm的材料制成，具體地說，此定影膜是單層或多層的聚酰亞胺或類似物質(zhì)。
加熱器6的主要部件包括加熱器基片(基礎(chǔ)件)3，它沿大致垂直于薄膜1運動方向(膜片的供給方向)的方向延伸，是電絕緣的，具有很高的熱導(dǎo)率、高的熱阻與低的熱容；取線狀或帶狀形式的一或多個發(fā)熱電阻體5，沿此基片的長度在加熱器6的(正)面(即加熱器直接接觸薄膜1的一面)上延伸；以及溫度探測件4，例如是熱敏電阻或恒溫槽，與基片3的背面(與具有產(chǎn)生熱的電阻體5的這一面相對)。加熱器6的熱容整體來說是低的。加熱器6通過熱絕緣件固定于加熱器支座7上，以其正面暴露。
在成像開始信號發(fā)生后，便于成像站(未示明)中進行成像過程，將供給定影裝置的記錄材料P由進口導(dǎo)向件9導(dǎo)引，引入溫度受控的加熱器6與加壓輥2之間的隙區(qū)N(定影隙區(qū))內(nèi)，更具體是在定影膜與加壓輥2之間，記錄材料P以同于其供給速度的速度通過定影隙區(qū)，使此具有未定影著色圖像Ta的記錄材料P的表面與薄膜的底面接觸，此薄膜是與記錄材料P同方向和同速度的運動。
記錄材料P上的著色圖像通過薄膜1由加熱器6接收熱，同時此記錄材料P的著色圖像載承面則通過定影隙區(qū)N且與薄膜表面成壓力接觸，使得此著色圖像熔融到記錄材料P上而成為軟化與淀積的著色圖像Tb，此記錄材料P當其通過定影隙區(qū)N時便從薄膜1上分開。
從薄膜1上分離下的記錄材料P由導(dǎo)向件10導(dǎo)引到未圖示的一對排出輥。在此運轉(zhuǎn)過程中，著色圖像Tb的高溫(高于碳粉的玻璃化轉(zhuǎn)變點)經(jīng)自發(fā)熱卻而降低到其玻璃化轉(zhuǎn)變點之下，得以產(chǎn)生固化的碳粉圖像Tc。然后將上面有已定影的圖像的記錄紙P排運出。
為了進一步說明本發(fā)明的加熱器，參看圖2A與2B，標號3指加熱器基片，它最好由適當?shù)奶沾刹牧闲纬?。在基?的兩相對大面之一上，整體地形成有加熱件，它包括一或多個發(fā)熱電阻器5，和兩個電接點8用來將此發(fā)熱電阻器5連接到用來為電阻器5供電的外電源(未圖示)上。
加熱器6的發(fā)熱電阻器5包括一或多個以適當圖案形成的發(fā)熱導(dǎo)體，以便能沿此加熱器的一個面相互平行地延伸。這些發(fā)熱導(dǎo)體以其相對端與電接點(第一電源接點)8串連。這些發(fā)熱導(dǎo)體再相互連接。
為了在陶瓷基片3上形成加熱器6的發(fā)熱電阻器5和電接點8，用合適的已知技術(shù)例如絲網(wǎng)印刷將選擇的材料按所需的圖案施加到陶瓷基片3的適當表面上，然后將此施加的材料燒制或焙燒成加熱器。為了改進加熱器的耐用性，最好將電接點8和發(fā)熱電阻器5與陶瓷基片3同時燒制。在此情形下，發(fā)熱電阻器5與電接點8兩者都由一種金屬陶瓷或相應(yīng)的金屬陶瓷形成，各包括陶瓷材料與導(dǎo)電材料。為了改進發(fā)熱電阻器5對陶瓷基片3的粘合性，電阻器5所用的金屬陶瓷通常包括與陶瓷3的材料類似的陶瓷材料、此導(dǎo)電材料一般選自貴金屬組、最好選自鉑族，具體是鉑、銠、鈀、鋨與銥。尤為最好的是把鉑用作金屬陶瓷中所含導(dǎo)電材料的主要組分。
但需指出，電接點8的組成不必與發(fā)熱電阻器5的相同，而是可以包括非貴的或賤金屬作為主要組分，或可以由包括賤金屬與陶瓷材料的金屬陶瓷組成。例如，此種賤金屬可以選自鈮、鉬、鉭、鎢、其他具有較高熔點的金屬、鋁、鈦、鉻、鎂、鐵、鍺、鎳、銅以及類似的金屬與上述金屬的合金等。
載有整體形成于其上的加熱電阻器5的陶瓷基片3，是由主要組份包括例如氧化鋯、氧化鋁、富鋁紅柱石、堇青石、鎂橄欖石、氧化鈹或氮化硅或是這些材料的混合物組成。此外，加熱電阻器5可以形成在一陶瓷層上，此陶瓷層則是由上述陶瓷材料形成于金屬層或板之上。雖然陶瓷基片3最好形成為扁平的板狀或是平面形式，但對各制造廠來說，這種基片是可以有其他形狀如管狀或圓柱狀。
形成于陶瓷基片3上的加熱器6的發(fā)熱電阻器5，一般由氧化鋁或其他適當材料制的保護層保護，由此形成具有疊層結(jié)構(gòu)的電阻式陶瓷加熱器。此防護層可以是致密的不透氣層或多孔層。當防護層為致密的不透氣體層時，能有效地防止發(fā)熱部分的導(dǎo)電材料在高的作業(yè)溫度下?lián)]發(fā)，保護發(fā)熱部分不受周圍或環(huán)境氣氛的影響。當防護層為多孔層時，可以由它有效地吸收或遷移熱應(yīng)力。在發(fā)熱電阻器夾設(shè)在氧化鋁陶瓷基片與氧化鋁防護層之間的最佳實施例中，此發(fā)熱電阻體要適當?shù)碾娊^緣。
圖2A與2B示明了本發(fā)明的實質(zhì)所在。具體地說，圖2A示明的加熱器6具有陶瓷基片3，基片3的一個(頂)面上含有加熱電阻器5，而此加熱電阻器的電接點(第一電源接點)8是在此同一面上。在帶式熔融系統(tǒng)中，正是此基片的頂面與膜(帶)直接接觸。本發(fā)明的加熱器的各面可以具有單一的或多個電接點或接線端。這里所用的詞“接點”與“接線端”是涵蓋了單一的或多個的接點的。一般，加熱電阻器5的電源最好是交流(AC)電源，電連接器20取電接點8連接到電源上的方式。通常，AC連接器20是朝向加熱器面的一個縱向端定位，以使其不會干擾加熱電阻器5與薄膜1的接觸。
圖2B示明了加熱器6的與上述面相對的(底)面。在此圖中，陶瓷基片3的底面載有溫度探測裝置4。此裝置測量基片的溫度并調(diào)節(jié)它，一般用電源控制裝置將此溫度保持于預(yù)定范圍。這種裝置的例子包括熱敏電阻與恒溫槽。此探測裝置4的電接點第二電源連接器15是與裝置4本身設(shè)在基片3的同一面上。通常用于給探測裝置提供功率的電流是直流(DC)電，它是用電連接器21與電接點15鉤合的。應(yīng)知在此實施例中，AC連接器20與DC連接器21都在加熱器6的同一縱向端上，事實上它們制成為相互聯(lián)鎖。此AC與DC接點可以位于基片的同一縱向端、相對縱向端或其中間的任何處。當這兩種電連接器位于加熱器6的同一縱向端處，重要的是必須滿足所有的安全要求，例如在AC與DC電路之間至少要有5mm的IEC 950的安全要求。此外，當這兩個電連接器位于加熱器6的同一縱向端的鄰近時，由于只是陶瓷加熱器6的一端在實質(zhì)上得到支承，這樣的構(gòu)型趨向于某種程度的不穩(wěn)定。這一問題可以通過在加熱器的相對端提供支承來解決。
圖2A與2B示明了用于AC與DC電路的兩個獨立連接器，它們圍繞加熱器基片3卡合到一起。這些連接器要求在使用中時該加熱器應(yīng)有另外的實質(zhì)支承，特別是基片3與連接器所在處相對的縱向端處，以防在使用中發(fā)生斷裂。解決這種實質(zhì)性支承的一種方式是把DC連接器21安裝于加熱器6將安裝于其中的塑料機殼中，此實施例示明于本申請的圖3A與3B中。此外，將DC連接器21設(shè)于加熱器的背面中間有助于沿加熱器6的整個長度提供另外的支承。
雖然在此參考所公開的結(jié)構(gòu)描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于所列述的細節(jié)，而本申請是用來涵蓋可能包括在下述權(quán)利要求書中改進目的或管轄范圍內(nèi)的這類改型或變更內(nèi)容的。
權(quán)利要求
1.電照相印刷過程中所用的加熱器，它包括a)有兩個面和兩個縱向端的基礎(chǔ)件；b)沿此基礎(chǔ)件的第一面的長度延伸的一或多個電阻器，此一或多個電阻器能在對其供給電能時產(chǎn)生熱；c)用于給此一或多個電阻器供電的第一電源接點，此第一接點位于上述基礎(chǔ)件的第一面上的縱向端鄰近；d)用以探測此基礎(chǔ)件溫度的溫度探測件，它位于此基礎(chǔ)件的第二面上；e)給此溫度探測件供給電能的第二電源接點，此第二接點位于此基礎(chǔ)件的第二面上，沿縱向與基礎(chǔ)件的上述端部相分開，在安裝到此基礎(chǔ)件的機殼內(nèi)，對此基礎(chǔ)件作結(jié)構(gòu)上的支承。
2.權(quán)利要求1所述的加熱器，其中所述基礎(chǔ)件具有高的熱導(dǎo)率。
3.權(quán)利要求2所述的加熱器，其中所述基礎(chǔ)件包括陶瓷材料。
4.權(quán)利要求3所述的加熱器，其中對所述一或多個電阻器供給AC電功率。
5.權(quán)利要求3所述的加熱器，其中對所述一或多個電阻器給給DC電功率。
6.權(quán)利要求4所述的加熱器，其中對所述溫度探測器供給DC電功率。
7.權(quán)利要求1所述的加熱器，其中所述第二電源接點位于前述基礎(chǔ)件第二面的大致中央。
8.權(quán)利要求1所述的加熱器，其中所述加熱器適用對記錄材料上的圖像進行熱定影的圖像定影設(shè)備，此定影設(shè)備包括電源控制裝置，用以根據(jù)上述溫度探測件的輸出來控制供給前述一或多個電阻器的電功率。
9.圖像定影設(shè)備，它包括a)權(quán)利要求1所述的加熱器；b)與此加熱器滑動接觸的薄膜；c)與此加熱器相配合的支持件，以與所述加熱器形成讓上述薄膜位于其間的隙區(qū)；其中可讓記錄材料夾于并通過此隙區(qū)內(nèi)，以使圖像于此記錄材料上定影。
10.用于電照相印刷過程的加熱器，它包括a)有兩個面和兩個縱向端的基礎(chǔ)件；b)沿此基礎(chǔ)件第一面的長度延伸的一或多個電阻器，此一或多個電阻器能在對其供給電功率時產(chǎn)生熱；c)用于給此一或多個電阻器供電的第一電源接點，此第一接點位于上述基礎(chǔ)件第一面上的縱向端鄰近；d)用以探測此基礎(chǔ)件溫度的溫度探測件，它位于此基礎(chǔ)件的第二面上；e)給此溫度探測件供給電功率的第二電源接點，此第二接點位于此基礎(chǔ)件第二面的大致中央。
11.權(quán)利要求10所述的加熱器，其中此基礎(chǔ)件具有高的熱導(dǎo)率。
12.權(quán)利要求11所述的加熱器，其中此基礎(chǔ)件包括陶瓷材料。
13.權(quán)利要求12所述的加熱器，其中此一或多個電阻器供以AC功率。
14.權(quán)利要求12所述的加熱器，其中此一或多個電阻器供以DC功率。
15.權(quán)利要求13所述的加熱器，其中此溫度探測件供以DC功率。
16.權(quán)利要求12所述的加熱器，其中此基礎(chǔ)件取扁平形狀。
17.權(quán)利要求10所述的加熱器，其中此加熱器適用于對記錄材料上的圖像進行熱定影的圖像定影設(shè)備，此定影設(shè)備包括電源控制裝置，用以根據(jù)該溫度探測件的輸出來控制供給所述一或多個電阻器的電功率。
18.圖像定影設(shè)備，它包括a)權(quán)利要求10所述的加熱器；b)與此加熱器滑動接觸的薄膜；c)與此加熱器相配合的支持件，以與所述加熱器形成讓此薄膜位于其間的隙區(qū)；其中可讓記錄材料夾于并通過此隙區(qū)內(nèi)，以使圖像于記錄材料上定影。
全文摘要
與帶式熔融器一起用來給著色圖像定影的陶瓷加熱器(6),它具有的發(fā)熱電阻器(5)以其電接點(8)設(shè)于其片(3)的一個面上鄰近此基片的端部處。溫度探測件與其電接點則設(shè)在其片(3)的相對側(cè)并與基片(3)的上述端部作相對地分開。
文檔編號H05B1/02GK1343327SQ00805072
公開日2002年4月3日 申請日期2000年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月15日
發(fā)明者斯泰西·愛德華·鮑爾奇, 彼得·奧爾登·拜爾勒, 道格拉斯·坎貝爾·哈米爾頓 申請人:萊克斯馬克國際公司