CN101665027B - 固态油墨熔化装置、加热装置以及安装温度传感器的方法 - Google Patents

Abstract

固态油墨打印机包括被配置为熔化固态油墨的热熔板。加热器被连接至热熔板从而提高热熔板的温度。所述热熔板的温度由温度传感器检测，所述温度传感器被设置得远离热熔板的表面，但被配置为检测热熔板的温度。将一安装件定位热熔板上，在温度传感器和热熔板之间。所述安装件包括云母层和至少一个聚酰亚胺薄膜层。所述安装件被布置在热熔板上，使得安装件的云母层可以相邻于热熔板，聚酰亚胺薄膜层可以相邻于温度传感器。可以使用压敏粘合剂将安装件连接至热熔板。

Description

固态油墨熔化装置、加热装置以及安装温度传感器的方法

技术领域

本说明书中所描述的装置和方法总体涉及加热器。更具体而言，所述装置和方法涉及与加热器一起使用的温度传感器，所述加热器将固态油墨熔化以产生供在打印机内使用的液态油墨。

背景技术

一些打印系统使用固态油墨，该固态油墨被熔化以提供用于成像的液态油墨。将固态油墨装载进打印机，然后传送至将固态油墨加热至熔化温度的熔化装置。将熔化的油墨收集并传输至打印头，打印头将熔化的油墨直接或间接喷射到介质上，从而形成图像。通常，熔化装置包括被加热器加热的熔化表面，从而熔化靠近熔化表面的固态油墨。定向所述熔化表面，从而能够使熔化的油墨从熔化表面/固态油墨界面中流尽。滴墨板(drip plate)接收熔化的油墨，然后将其导向至滴墨点(drip point)，液态油墨从所述滴墨点滴入贮存器或者其他收集容器以传送至打印头。这种打印机在已公布的Jones等人的美国专利申请US2007/0268348A1(在下文中称为“348申请”)中被描述，特意将所述申请的公开内容通过引用的方式整体纳入本说明书。

必须监控热熔板的温度，从而将温度保持在一预定范围内。低于预定范围的热熔板温度可能表明加热器未产生充分热量。超过预定范围的热熔板温度表明加热器产生过多热量。如果加热器发生故障和热熔板的温度过高，那么可能对正在熔化的材料、加热器或者其他部件产生损坏。因此，热敏电阻或者其他温度传感装置通常附接至热熔板。热敏电阻检测热熔板的温度，并将该温度报告给控制器。当控制器确定热熔板的温度高于预期范围时，控制器将采取正确行动(例如，减少供给加热器的功率等)。

为了帮助防止损坏温度传感装置，供给加热器的主电压与供给温度传感装置的二级电压相绝缘。通常使用电介质材料实现温度传感装置与热熔板绝缘的功能。除了提供热熔板和温度传感器之间的电绝缘，电介质材料也必须具有迅速响应于热熔板温度变化的能力。

大部分加热器应用与所描述的熔化固态油墨的应用类似之处在于预期的操作温度窗口。安全性、调整需求和热控制都与操作有关，因此对于油墨熔化装置所描述的细节通常适合于广泛的加热器应用。现有的热熔板和温度传感器布置包括直接焊接至热熔板表面的热敏电阻。在这些布置中，热熔板自身由具有良好导热性和良好介电品质的材料构造。这种材料的一个实施例是聚酰亚胺薄膜结构，诸如薄板。这些热熔板通常包括在温度传感器周围的大限制区，该限制区意在将传输至热熔板的主电压与传输至温度传感器的二级电压相绝缘。在该限制区内不允许有加热器轨迹(heater traces)，这要求温度传感器物理地远离加热器的最活跃部分。该限制区导致热熔板上一大部分非使用空间，并且也导致一定程度不希望的热迟滞。

综上所述，希望制造一种不需要限制区的金属板。由于不需要限制区，可在热熔板上开发有价值的区域，并且加热器轨迹可被布置在整个热熔板上。另外，由于不需要热熔板上的限制区，通过将温度传感移得更接近于加热器的最活跃部分，可显著降低热熔板的热迟滞。接着，热迟滞的降低会增加热熔板的功率处理能力，这允许热熔板能运行良好并在增加的功率水平下能经受许多循环。

发明内容

一种固态油墨打印机，包括被配置为熔化固态油墨的热熔板。加热器连接至热熔板，从而提高热熔板的温度。所述热熔板的温度被温度传感器检测，所述温度传感器被设置得远离热熔板加热器的表面，但被配置为检测热熔板的温度，使得可控制该温度。一安装件被定位在热熔板上，在温度传感器和热熔板之间。所述安装件包括一个云母层和至少一个聚酰亚胺薄膜层。可使用压敏粘合剂将安装件连接至热熔板。

优选地，所述云母层被定位得相邻所述热熔板，所述聚酰亚胺层被定位得相邻所述温度传感器。

优选地，所述温度传感器包括热敏电阻。

优选地，所述温度传感器远离热熔板的表面，并且经由弹簧臂连接至所述安装件。

优选地，使用压敏粘合剂将所述云母层附接至热熔板。

优选地，使用压敏粘合剂将所述温度传感器附接至聚酰亚胺薄膜层。

优选地，使用弹簧臂将温度传感器可操作地连接至聚酰亚胺薄膜层。

在一加热器的实施方案中，其配置包括衬底、加热元件和温度传感器。所述温度传感器通过一安装件被安装至加热器衬底，所述安装件包括一个云母层和至少一个聚酰亚胺层。可使用压敏粘合剂材料将安装件连接至加热器。

优选地，所述云母层和所述聚酰亚胺薄膜层的厚度均小于0.15mm或者大约为0.15mm。

优选地，所述云母层延伸在加热器元件的至少一相当大部分上。

优选地，所述温度传感器经由弹簧臂被可操作地连接，所述弹簧臂在温度传感器和至少一个电介质层之间延伸。

在固态油墨打印机的至少一个实施方案中，所述安装件包括两个聚酰亚胺薄膜层。第一聚酰亚胺薄膜层可被定位得相邻云母层，第二聚酰亚胺薄膜层可被定位在第一聚酰亚胺薄膜层和温度传感器之间。可使用压敏粘合剂材料连接第一聚酰亚胺层和第二聚酰亚胺层。

在至少一个实施方案中，固态油墨打印机包括可操作地连接至温度传感器和加热器的控制器。所述控制器被配置为基于温度传感器所检测的温度调整供给加热器的功率。

通过参考下列详细说明和所附的附图，上述特征和优点以及其他特征和优点对于本领域中普通技术人员将变得更轻易地显而易见。尽管希望提供一种这样的用于热熔板的温度传感器安装件，所述温度传感器安装件可提供这些或其他有利特征中的一个或多个，所述有利特征对于查阅本公开文本的人是显而易见的，在此所公开的教导扩展至那些落在所附权利要求的范围内的实施方案，而无论它们是否包括或者实现了在此所提及的一个或多个优点或特征。

附图说明

从下面参考附图的详细说明中，整体成形的热熔板和滴墨板的特征对于本领域中普通技术人员将变得显而易见。

图1是供在固态油墨打印机中使用的油墨装载机的侧视图，该打印机包括热熔板和加热装置；

图2是图1的热熔板的立体图；

图3是图2的热熔板的相对侧面的立体图，示出了一温度传感器和一连接至热熔板的安装件；

图4是图3的安装件的横剖面视图；以及

图5是包括连接至图3的热熔板的温度传感装置的打印机的框图。

具体实施方式

本说明书中所使用的术语“打印机”、“打印装置”或“打印系统”包括为了任意目的执行打印输出功能的任何设备，诸如，例如，数字复印机、编辑器(bookmaking machine)、传真机、多功能机(multi-function machine)等。本说明书中所使用的术语“加热器”、“加热器装置”或“加热装置”指的是为了任意目的用于提高另一装置、衬底、体积或表面的温度的任何设备。在各种实施方案中，加热器可包括加热元件(在此也被称为“加热器元件”)，其可能是，例如箔加热器、硅加热器、绕接或者粘着电阻层、或者各种其他加热元件中的任何一种。加热器装置也可包括保持有加热元件的衬底，并且所述衬底可包括，例如，陶瓷、钢、铝、塑料或者云母。在本说明书中将要描述的应用是一种用于熔化打印机中的油墨的加热装置，但是应理解的是，在其他实施方案中，也可设想用于其他加热应用的其他加热器。

图1是一个用于将固态墨棒12装载进打印机的油墨装载机10的一部分的平面图。墨棒12被弹簧偏压的推送装置(未示出)通过滑道(chute)16推动至热熔板18，所述热熔板18熔化墨棒12并将熔化的油墨传送至打印头14中的贮存器。热熔板18包括一上部22，所述上部包含接触墨棒12的熔化表面。热熔板18也包括一下部24，所述下部提供一将油墨传送至打印头贮存器14的收缩滴墨区域。加热器20被固定至热熔板18的与熔化表面相对的侧面。熔化的油墨在一通常被称为滴墨点30的区域中流出热熔板，在此滴墨点处油墨可滴下或者流出。

在图2中更加详细地示出了热熔板18。所述热熔板包括油墨侧面19和相对的加热器侧面21(参见图3)。热熔板包括在上部22和下部24之间的弯曲过渡间界(curved transition boundary)36。除沿过渡间界36之外，第一凸缘26在上部22周围延伸。除沿过渡间界36和滴墨点30之外，第二凸缘28在下部24周围延伸。凸缘26和28帮助防止熔化的油墨在除了滴墨点30之外的位置溢出所述板18。滴墨点30被设置在第二凸缘28的末端，所述末端在板18中限定了一个开口，通过所述开口熔化的油墨流出板18前进至打印头14。

现在参考图3，示出了熔化板18的加热器侧面21。热熔板18的加热器侧面21包括表面38，所述表面38在热熔板的与熔化表面32(参见图2)相对的侧面上。加热器20被固定至热熔板18上的该表面38。加热器可采用电气轨迹(electrical trace)(未示出)的形式，并且可被嵌入或者粘结至热熔板18。正如本应用所要求的，加热器元件可部分或全部地在上熔化部分上延伸，或者可部分或者全部地延伸至下滴墨部分。当向加热器20供电时，电流被传送至所述轨迹。流经所述轨迹的电流给热熔板18加热。加热元件20可以是除轨迹之外的形式，诸如大面积涂层或者防溅射材料，但是为了简便，术语轨迹将被用于所有的配置。加热元件可被布置在加热装置的多个部分或者侧面上并且可被连接(单个电路)，或者可以是独立的(多个电路)。

温度传感器40被设置在板18的熔化部分附近，从而检测热熔板的温度。在至少一个实施方案中，温度传感器40以热敏电阻的形式设置，该热敏电阻定位为远离热熔板18的表面38。特别地，如图3所示，热敏电阻40连接至安装件50，安装件50定位在热熔板18的表面38上。导热弹簧臂44在热敏电阻40和安装件50之间延伸，从而将热敏电阻40连接至安装件。热敏电阻主体41可被牢固安装至固定外壳或者壳体构件(未示出)。当热敏电阻主体41被安装时，弯曲所述弹性弹簧臂44使得弹簧臂44的末端紧压安装件50的表面。弹簧臂44压向安装件50的力能够实现安装件和热敏电阻40之间的热连接。经由引线42将电势提供至热敏电阻40。随着热熔板18的温度变化，安装件50的温度也变化。弹簧臂44将热量从安装件传导至热敏电阻40。随着热敏电阻40处的温度变化，热敏电阻40的阻抗也变化。因此，可基于检测到的热敏电阻40的电阻来监控热熔板18的温度。在另一实施方案中，传感器40可粘结或者以别的方式附接到安装件50，并且所述安装件50可粘结到加热器，使得可以不需要弹簧。

将热敏电阻40连接至热熔板18(经由弹簧臂44)的安装件50是多层电介质结构，该结构被设计为提供对于温度变化的快速热响应，同时也将热敏电阻与供给至加热器的电压隔离。安装件50以附接到热熔板18的表面的采样件(coupon)的形式被设置。在图3的实施方案中，利用压敏粘合材料将安装件50连接至热熔板18。热敏电阻40利用粘合材料连接至热熔板。然而，应意识到，其他将安装件50固定至热熔板18的装置或者将热敏电阻40固定至安装件50的装置也是可能的。例如，可使用诸如铆钉或者螺栓的紧固件将热敏电阻40固定至安装件50。

现在参见图4，示出了安装件50的横剖面视图。正如可从图4中看到的，安装件是包括多层各种材料的层状构造(laminateconstruction)。特别地，所述安装件包括一云母层52和两个聚酰亚胺薄膜层54、56。在一优选实施方案中，第一粘合材料层设置得相邻云母层52，并且用于将安装件50固定至热熔板18。第二粘合材料层53设置在云母层52和第一聚酰亚胺薄膜层54之间，从而将云母层52固定至第一聚合物薄膜层54。第三粘合材料层55设置在第一聚酰亚胺薄膜层54和第二聚酰亚胺薄膜层56之间，从而将第一聚酰亚胺薄膜层54固定至第二聚酰亚胺薄膜层56。取决于加热器元件类型、加热范围和加热器目的，云母和电介质层可以是不同的布置方式。术语云母意在包括所有的层状硅酸盐材料和类似的硅酸盐化合物。

可使用各种商业上供应的粘合剂中的任一种来设置粘合剂层51、53和55。例如，压敏粘合剂(PSA)带——诸如3M公司提供的966PSA带——可用于粘合剂层51、53和55。诸如966PSA带的材料允许将粘合剂层设置为弹性的和相对薄的材料。在至少一个实施方案中，各粘合剂层具有大约0.05mm的厚度。

可使用多种商业上供应的云母材料中的任一种来设置云母层52。例如，可使用Cogebi公司提供的FIROX^TMP COGEMICA^TM玻璃背衬的电缆带来设置云母层52。FI ROX材料包括云母纸，其粘结至浸满抗高温硅弹性体的电工用玻璃纤维织物(electrical grade glass cloth)。云母层52是弹性的，并且具有非常高的温度阻抗，并且也是耐火的。而且，云母层52呈现出充分的粘合强度，以允许安装件从释放层中剥去。特别地，当将966PSA带应用于云母层时，所述安装件可被设置为整体的自粘合构件。这允许安装件50在打印机的装配过程中能轻易固定至热熔板18。在至少一个实施方案中，云母层的厚度是大约0.12mm。云母的另一优点是，尤其当相邻于加热器元件布置时，它往往会在过温度条件、过供给电压条件或其他非典型条件的情况下减轻加热器轨迹之间的损坏。该优点使人想到将加热器元件的更大区域或者甚至全部覆盖范围与云母层一起使用。传感器安装件50可被相应地配置。可替代地，或除了这种安装件，加热器元件还可部分或者全部覆盖以云母层，即使所述层也不用于安装传感器。

可使用多种商业上供应的聚酰亚胺材料中的任一种来设置聚酰亚胺薄膜层54、56。例如，可使用DuPont供应的

聚酰亚胺薄膜来设置聚酰亚胺薄膜层54、56。在至少一个实施方案中，

200HN产品用作聚酰亚胺薄膜。

聚酰亚胺薄膜提供一种带有高介电强度的材料，其允许安装件50设有相对薄的构造。另外，

聚酰亚胺薄膜是弹性的、不易燃的，并且具有良好的导热性。在至少一个实施方案中，每个聚酰亚胺薄膜层的厚度大约是0.05mm。只要能获得云母的绝缘效果和聚酰亚胺的高介电强度，也可使用除了云母和聚酰亚胺外的其他材料，以实现上述预期的加热器和传感器性能效果。

当装配安装件50的多个层时，所形成的结构是一种可轻易粘附到热熔板18的弹性采样片。由于安装件50的弹性构造，所述安装件适应热熔板18上的适度波动。例如，安装件50可被应用在热熔板18的弯曲过渡间界36处，使得安装件跨在热熔板18的上部22和下部24之间。

正如在此所公开的，装配起来的安装件50可用来将温度传感器40连接至热熔板18。为了实现该目的，首先从粘合剂层51中剥去任何背衬(参见图4)。接着使用粘合剂层51将安装件50的云母层52附接到热熔板。在此之后，温度传感器40被附接到第二聚酰亚胺薄膜层56。

安装件50的结构是这样的，使得给绝缘电介质构件提供良好的导热性。因此，安装件50允许将温度传感器40布置得非常接近于热熔区，即热熔板18的受热区域。这意味着可无需在热熔板18上为温度传感器预留一个大的非受热面来构造热熔板18。这也意味着，可降低温度传感器的热迟滞。

除了上述效果，安装件50的结构还导致提高了特定热熔板实施方案的功率处理能力。例如，安装件的结构是这样的，使得可更集中于热性能而非电需求，构造热熔板的底部电介质(即，将轨迹与铝衬底相绝缘的电介质)。这可允许热熔板更薄，从而降低热熔板所需的材料量，并且也降低在所述板两端的热阻。接着，该降低的热阻提供了更快的响应时间、提高的热控制以及增加了热熔板的功率处理能力，这增加了其中布置有该安装件的产品的安全性和可靠性。

现在参见图5，示出了带有温度传感装置的打印机60的框图。所述温度传感装置包括诸如热熔板18的加热表面。加热器20附接至热熔板18。从主电源61给加热器供电。温度传感器40也利用安装件50附接到热熔板18。安装件50包括一个云母层和多个聚酰亚胺薄膜层。使用二级电源62将电压提供至温度传感器40。控制器64监控来自温度传感器40的信号，从而确定热熔板18的温度是否在预定范围内。万一热熔板18的温度超出预定范围，控制器就被配置为调整由加热器20所提供的热量。例如，控制器64可运行从而降低从主电源61传送至加热器20的功率，从而减少加热器20的输出并降低热熔板18的温度。

尽管在此已描述了各种实施方案，本领域中普通技术人员应理解的是其他实施方案和适应性调整也是可能的。而且，在此所述的各种实施方案的发明点可结合或者替代以其他特征的各发明点，从而实现与在此所描述的不同的实施方案。因此，应理解的是，各种上述公开的和其他的特征及功能，或者其替代方案都可预期结合进许多其他不同系统或者应用中。各种当前无法预料或者未曾预料到的其中的替代方案、修改、变体或改进都可随后由本领域中普通技术人员做出，这些随后做出的变化也意在被下列权利要求包含。

Claims (19)

1.一种固态油墨熔化装置，包括：

热熔板，其被配置为熔化固态油墨；

温度传感器，其被配置为检测热熔板的温度；以及

安装件，其被定位在热熔板上，并且被配置为可操作地将温度传感器连接至热熔板，所述安装件包括云母层、第一聚酰亚胺层和第二聚酰亚胺层，所述第一聚酰亚胺层被定位得相邻所述第二聚酰亚胺层。

2.根据权利要求1所述的固态油墨熔化装置，其中所述云母层被定位得相邻所述热熔板，所述第二聚酰亚胺层被定位得相邻所述温度传感器。

3.根据权利要求1所述的固态油墨熔化装置，其中使用压敏粘合剂将所述安装件可操作地连接至热熔板。

4.根据权利要求1所述的固态油墨熔化装置，进一步包括压敏粘合剂，其连接所述第一聚酰亚胺层至所述第二聚酰亚胺层。

5.根据权利要求1所述的固态油墨熔化装置，进一步包括：

加热器，其被配置为向所述热熔板提供热量；以及

控制器，其可操作地连接至温度传感器，所述控制器被配置为基于温度传感器所检测的温度调整提供至加热器的电功率。

6.根据权利要求1所述的固态油墨熔化装置，其中所述温度传感器包括热敏电阻。

7.根据权利要求1所述的固态油墨熔化装置，其中所述温度传感器远离热熔板的表面，并且经由弹簧臂连接至所述安装件。

8.一种将温度传感器安装至固态油墨打印机中的热熔板的方法，所述方法包括：

提供弹性安装构件，其包括云母层、第一聚酰亚胺层和第二聚酰亚胺层，所述第一聚酰亚胺层被定位得相邻所述第二聚酰亚胺层；

将所述安装构件的云母层可操作地连接至热熔板；以及

将温度传感器可操作地连接至所述第二聚酰亚胺层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中使用压敏粘合剂将所述云母层附接至热熔板。

10.根据权利要求8所述的方法，其中使用压敏粘合剂将所述温度传感器附接至第二聚酰亚胺层。

11.根据权利要求8所述的方法，所述安装构件进一步包括含有所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层的多个聚酰亚胺薄膜层，所述第一聚酰亚胺层被定位在云母层和第二聚酰亚胺层之间。

12.根据权利要求8所述的方法，所述安装构件进一步包括：第一压敏粘合剂材料，所述第一压敏粘合剂材料被定位在云母层和第一聚酰亚胺层之间；以及第二粘合剂材料，所述第二粘合剂材料位于第一聚酰亚胺层和第二聚酰亚胺层之间。

13.根据权利要求8所述的方法，所述弹性安装构件进一步包括弹簧臂，所述弹簧臂将温度传感器可操作地连接至第二聚酰亚胺层。

14.一种加热器装置，包括：

衬底；

加热元件，其被设置在所述装置的衬底上；

云母层，其被设置在加热元件的至少一部分上；

第一聚酰亚胺层，其可操作地连接至所述云母层的至少一部分；

第二聚酰亚胺层，其可操作地连接至第一聚酰亚胺层；以及

温度传感器，其可操作地连接至所述第二聚酰亚胺层。

15.根据权利要求14所述的加热器装置，进一步包括含有所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层的多个聚酰亚胺薄膜层，所述第一聚酰亚胺层被定位在所述云母层和所述第二聚酰亚胺层之间。

16.根据权利要求15所述的加热器装置，进一步包括：

第一压敏粘合剂材料，所述第一压敏粘合剂材料被位于所述云母层和所述第一聚酰亚胺层之间；

第二粘合剂材料，所述第二粘合剂材料位于所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层之间。

17.根据权利要求14所述的加热器装置，其中所述云母层、所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层的厚度均小于0.15mm或者为0.15mm。

18.根据权利要求14所述的加热器装置，其中所述云母层延伸在加热器元件的至少一相当大部分上。

19.根据权利要求14所述的加热器装置，进一步包括弹簧臂，所述弹簧臂可操作地连接温度传感器至第二聚酰亚胺层。

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