CN102073234B - 激光打印机加热组件测试装置 - Google Patents

Abstract

一种激光打印机加热组件测试装置，包括温度控制和设定单元、工作时间设定单元、电机转速控制及设定单元、走纸计数单元、高压发生器、电源单元、显示单元和数据输出接口。其作用是能在不同温度、转速下不消耗墨粉和纸张(或仅用再生纸张)，测量各种型号加热组件的性能指标和使用寿命。本发明的优点是：采用模拟试验的方法对被测打印机加热组件进行测试，可以在不消耗墨粉和纸张的情况下测量各种型号激光打印机加热组件中各个部件的性能，也不影响被测打印机的使用寿命。

Description

激光打印机加热组件测试装置

技术领域

本发明涉及激光打印机中加热组件的测试仪器，用于测试激光打印机的加热组件中各个部件的性能。

背景技术

激光打印机的加热组件主要包括：上辊、下辊、定影膜、加热元件(灯管、陶瓷加热片或电磁线圈)、温度传感器、纸张位置传感器、以及辅助部件(轴承、轴套、塑料支架、塑料盖板和齿轮组)等部件。对激光打印机中加热组件各部件的测试，以往都是通过将加热组件的各个部件装配成组件后，再放入打印机中直接打印样张，通过实际打印一定样张的数量观看被测部件的耐温性、耐磨性、定影效果和使用寿命。这样做的结果，不但浪费了大量纸张和墨粉，而且对其中一个或几个部件测试完成后，打印机的自身的使用寿命也接近结束。

发明内容

本发明旨在提供一种激光打印机加热组件模拟试验仪，以解决现有技术存在的浪费纸张和墨粉，对部件的测试缩短被测打印机使用寿命的问题。

本发明的技术方案是：包括温度控制和设定单元、工作时间设定单元、电机转速设定单元、走纸计数单元、高压发生器、电源单元、显示单元和数据输出接口，该温度控制和设定单元的输入端与加热组件的温度传感器连接，输出端通过显示单元显示实际温度值和设定温度值；工作时间设定单元用于设定和自动控制每次开机后的工作时长，通过显示单元显示该工作时长，并自动关机；电机转速设定单元用于加热组件的电机转速的设定及控制，并通过显示单元显示电机转速；走纸计数单元将上辊每分钟的转动圈数转换为模拟使用纸张数目，并通过显示单元显示该模拟使用纸张数目；高压发生单元供给打印机鼓粉盒上的充电辊和转印辊的正负高压电源，当纸张通过鼓粉盒附着墨粉后进入加热组件进行定影，通过改变加热组件不同的定影温度，检测墨粉的定着度性能指标；所述的显示单元显示的各种数据均可通过数据输出接口输出；电源单元供给整个装置和加热组件的电源。

所述的温度控制和设定单元包括温度设定电路、恒温控制电路和超温保护电路，恒温控制电路的输入端与所述的温度传感器连接，该恒温控制电路还与该温度设定电路连接，用于加热温度的设定；该恒温控制电路和超温保护电路与加热元件的电源回路串联连接，用于控温和在超温时切断电源。

所述的显示单元包括显示器驱动电路和显示器，采用一个总显示器显示各种数据，或者采用数个分显示器分别显示各种数据。

还包括加热组件安装架，该加热组件安装架与被测试打印机的加热组件安装架的结构相同，用于安装加热组件和检测用的其他部件。

本发明具有以下有益效果：

1、不用纸张和墨粉对加热组件中的部件进行试验，可以节省大量纸张和昂贵的墨粉。

2、在不同温度和转速下对加热组件中的部件进行测试，可以更直观、更有效的考察部件在不同的工作环境中的定性和定量的性能指标。

3、对部件进行耐温、耐磨和寿命试验时，可在专用的测试台架和废打印机台架上进行，不必使用和磨损能正常工作的打印机。

4、对部件进行简易定性和定量测试也可以在废打印机台架和能正常工作的打印机上进行，不用打印机自身的电源，仅使用打印机中的电机和齿轮传动部分，不消耗墨粉和纸张。也可以仅用纸张不用墨粉使纸张多次重复使用。

5、进行转印、定影、墨粉质量测试时可以在没有激光器和电源、电路板的废打印机台架上进行，充分利用废旧资源。

附图说明

图1是本发明的总电路框图；

图2是本发明一个实施例的电路框图；

图3是本发明利用旧打印机作为加热组件安装架的实施例的示意图。

具体实施方式

参见图1～图3，本发明包括温度控制和设定单元1、工作时间设定单元8、电机转速设定单元2、走纸计数单元3、高压发生器4、电源单元7、显示单元5和数据输出接口6。该温度控制和设定单元1的输入端与加热组件9的温度传感器91连接，输出端通过显示单元5显示实际温度值和设定温度值。工作时间设定单元8用于设定和自动控制每次开机后的工作时长，通过显示单元5显示该工作时长，并在达到设定的工作时间后自动关机。电机转速设定单元2用于加热组件9的上、下辊、定影膜的转速控制及转速设定，并通过显示单元5显示电机的转速。走纸计数单元3将加热组件9的上辊每分钟的转动圈数转换为模拟使用纸张数目，并通过显示单元5显示该模拟使用纸张数目。高压发生单元4供给鼓粉盒上的充电辊和转印辊15的正负高压电源，当纸张通过鼓粉盒附着墨粉后进入加热组件9进行定影，通过改变加热组件不同的定影温度，检测墨粉的定着度性能指标。所述的显示单元5显示的各种数据均可通过数据输出接口6输出。电源单元7供给整个装置(上述各个电路和部件)和加热组件9的电源。

所述的温度控制和设定单元1包括温度设定电路13、恒温控制电路12和超温保护电路14，恒温控制电路12的输入端与所述加热组件9的温度传感器91连接，该恒温控制电路12还与该温度设定电路13连接，用于加热温度的设定。该恒温控制电路12和超温保护电路14与加热元件92的电源回路串联连接，用于控温和在超温时切断电源。上述均为常规控温电路的连接方式。

打印机机型的不同，加热组件9中有1～3只不等的温度传感器91(绝大多数是在加热上辊上装有一只温度传感器91)，利用这些已有的传感器随温度变化的量值，同本发明中设定的温度值进行对比，使加热组件9上加热上辊的温度工作在设置的恒定值。

所述的显示单元5包括显示器驱动电路和显示器，可以采用一个总显示器显示各种数据(包括设定温度显示51、实际温度显示52、设定时间显示53、设定转速显示54和模拟走纸纸张数显示55)，或者采用数个分显示器分别显示各种数据。

所述的走纸计数单元3包括走纸计数器94和显示单元5中的模拟纸张数显示55。该走纸计数器94是根据电机转速类比走纸速度计算出走纸数目，也可以按照上、下辊的周长类比计算走纸数目。因为激光打印机都是使用同步电机，每种型号的打印机确定的转速下每分钟的走纸都已确定，电机转速变换后按照比例即可换算出走纸张数。也可以在上、下辊上加装光电反光计数标志进行计算。激光打印机原有的纸张位置传感器是作为被测试部件来检测其性能，在利用废纸模拟时“纸张位置传感器”参与工作。

所述的电源单元7包括整机供给电源71和电机驱动电源72，整机供给电源71除了供给加热元件92和其他各单元的电源外，还通过电机驱动电源(变频控制)72驱动电机10转动，电机10通过齿轮组驱动整个加热组件运转。充电辊和转印辊15是打印机鼓粉盒上的部件。

将所述的加热组件9安装在加热组件安装架B内。该加热组件安装架B可以单独配备，与不同型号的被测打印机的加热组件9相配套，用于安装加热组件9和检测用的其他部件，如电机10、充电辊和转印辊15。

加热组件安装架B也可以用被测试加热组件同型号的废旧打印机改装，改装时只需要使用其废旧打印机中的安装支撑架和电机驱动齿轮组即可。激光打印机电机上有一组齿轮组，加热组件上有一组齿轮组，使用时安装到位后两组齿轮组对接到位。在专门制作加热组件安装架B时，需要制作电机上的齿轮组并与加热组件配套。利用废旧打印机时这些齿轮组都在打印机上，只需要驱动打印机上的电机转动即可。该废旧打印机中的“加热组件安装架B”及所安装的各个部件的功能分别通过本发明的各个对应单元来实现。图1中就是用同型号的废旧打印机改装的一个实例外形图。

本发明在使用时，将其温度传感器连接端a、加热元件连接端b、走纸计数器连接端c、高压发生器输出端d和电机连接端e分别与加热组件安装架B内的加热组件9的温度传感器91、加热元件92和走纸计数器94，以及加热组件9以外的充电转印辊15和电机10对应连接。使用本发明可以在不消耗墨粉和纸张的情况下测量各种型号激光打印机加热组件9中各个部件的性能主要包括：

(1)下辊、上辊和定影膜的耐温、耐磨性能、使用寿命和涂层在高温下的附着强度。

(2)定影膜的机械强度、转动性能、喷氟层的旋转磨损程度和使用寿命。

(3)卤素加热灯管、陶瓷加热片、电磁加热线圈的功率范围、加热性能、启动性能和使用寿命。

(4)下辊、上辊轴承在加热组件指定使用温度下的漏油、转动情况和使用寿命。

(5)轴套、注塑件在指定温度下的磨损情况和变形情况。

(6)加热组件整体的转动、耐温、磨损和使用寿命。

(7)控制和驱动废旧打印机的电机，能使废旧打印机代替加热组件安装台架实现对加热组件的各种测试功能。

(8)能控制正常打印机的电机驱动电路，使正常打印机仅仅作为加热组件的安装台架和运转驱动，实现对加热组件的各种测试功能。

在进行不消耗墨粉盒纸张测试时不使用高压发生器4和充电辊、转印辊15部分，测试墨粉的定着度时才使用粉盒及其中的充电辊、转印辊15，并用高压发生器4供电。

本发明的使用方法是：

通过温度设定装置13，给加热组件9的加热元件92设定一个温度值，此温度值可以是激光打印机实际工作时的温度值，也可以是高于或低于打印机实际使用的温度值，以便于考验和测试部件在更高、更低温度下的使用情况，本设定值通过显示部分显示出来。当加热组件实际工作时，其工作温度的变化范围、对温度变化响应速度的实际温度值，也通过数字显示器显示出来。当加热组件出现问题造成温度失控现象时，由过温保护电路14指令恒温控制电路12降低或切断加热元件92的供电电源，同时发出报警信号。

电机转速设定单元2和设定转速显示54是为了使加热组件9中转动转动部件(包括上辊、下辊、定影膜和辅助部件)在不同转速下，测试其工作性能和磨损使用寿命等项指标。通过改变同步电机的控制频率，可以改变加热组件转动部件的运行速度。其每分钟的转速值由数字显示器54显示。

工作时间设定单元8是设定对加热组件9的测试工作时间，工作时间达到设定时间后，测试设备关断电源，停止工作。

模拟纸张数显示55是当测试设备不用纸张试验时，通过累计上辊每分钟的转动圈数类比纸张数量(相当于打印机走了多少张纸的数量)，以此来推断被测试器件在实际使用时，真正打印多少张纸是本部件的安全使用寿命。

数据输出接口6将以上测试设定和测试结果传输给记录设备进行存档和拷贝。

当需要进行定影和墨粉的性能指标试验时，要将高压发生器4的正、负高压输出调到适当的值，连通到鼓粉盒上的充电辊和转印辊15上(不需要使用原打印机中的激光器、中央处理器、控制板和电源板的常规通电工作)，当经过鼓粉盒附着墨粉的纸张经过加热组件定影后就能够得到墨粉的温度-定影特性的有关参数。

为了增加测试设备使用的通用性，当使用安装台架和废旧打印机不方便时，也可以用完好的打印机进行适当改装作为测试设备使用。改装时只要将打印机中的同步电机插头、加热组件上温度传感器91的插头和加热组件的恒温控制线插头从原机中拔下来，插到控制电路设备的接线插头上即可。当试验完成后再换回端子连线，将插头插回原来位置，打印机便会恢复正常使用功能。

使用本发明时，与加热组件安装架部分连接时要注意，不同型号的打印机，其同步电机插头、同步电机的驱动电路、加热组件的NTC插头和加热组件的恒温控制线插头不完全相同，使用时要换用不同的连接转换导线。

当用纸张进行模拟试验时，要将走纸控制继电器的拉簧去掉，将走纸机构、搓纸机构运行起来。

本发明的工作原理说明如下：

1、下辊、上辊氟套和氟膜的耐温、耐磨性能、使用寿命和高温附着强度。

常规的上辊、下辊、定影膜的耐温、耐磨、使用寿命和上辊、定影膜表面的氟膜(这层氟膜可以是喷涂或者涂覆经过高温烘烤后，使其牢固地附着在基础材料上面，起到对墨粉加热融化在介质(如纸张)中时不粘在上辊和定影膜上的作用，观察上、下辊是否粘粉、氟涂层磨损多少，下辊胶体是否变形、表面氟套是否褶皱、定影膜是否有撕裂现象、磨损程度多少、粘粉严重程度以及还能否继续使用等项物性指标，都是在激光打印机上连续打印相当数量的纸张(比如50万页)。可是这种常规的测试方法有几个非常明显的缺陷：

(1)是打印时间非常长；比如打印机的速度是每分钟40页纸，每小时连续不停的打印(由于要换纸、加粉等辅助工作全连续打印时不可能的)每小时打印2400页，每天8小时打印19200页，50万页不停地打印需要26天的时间。假如每盒墨粉打印2500页，50万页需要换200盒墨粉。假如每张A4的纸重4.4克，测试一次某个部件的寿命就需要消耗2200kg纸。寿命试验有时要做到多于50万张，其代价有多大可想而知。

(2)是为了使墨粉充分熔化后渗透到纸张内达到定影的目的，加热组件中定影区域的温度通常在180℃～210℃附近。激光打印机使用的环境温度条件的变化使得上述实验对一些部件的测试结果还没有充分的代表性，尤其是在室温条件下按照上述试验打印后都没有问题的部件，在用户的使用条件苛刻时，比如通风不好、环境温度过高等，就会造成加热组件中的部件高温变形或损坏。这是因为加热组件上的部件及其周围部件受加热部件的热辐射、传导的影响、使用时间和通风状况的不确定性影响，这种不确定性在环境苛刻条件下使用中平时正常工作的部件产生变形甚至损坏的例子时有发生。即便是在恒温恒湿箱中做的试验也不能够很好模拟这些不确定性对周围部件能够产生多大的影响。对于加热组件的部件制作厂商来说，苛刻条件下部件不损坏是对部件的基本要求。选用部件材料时过大的提高温度使用范围不但会使部件的成本大幅提高，有时还很难找到合适的高温材料。使用适中温度的材料无疑是生产厂家的最佳选择。

应用本设备中定影温度可调的特点，直接把加热部件的温度设定在比打印机正常温度更高的值，使打印机在极端苛刻的环境下测试加热组件上的部件连续工作一定时间后是否变形、老化情况、磨损多少、上限极限耐受温度是多少，知道这些参数后就可以选择适合的材料制作这个部件。放心的在这个部件的使用寿命范围中使用这个部件，并且能够满足任何苛刻环境温度范围的使用条件。

2、加热膜的机械强度、膜上喷氟层在旋转工作后磨损程度和使用寿命。

模拟测试仪在驱动加热组件在恒定温度下运转时，产生的摩擦力会使定影膜外防高温粘粉的氟层磨损甚至把膜磨透，附着不牢的氟层脱落，会使机械强度不高或同心度不好的加热膜产生破损，。转动到类比多少张数使其磨损到一定程度或破损到不能够使用的程度就是其使用寿命的终止。

3、卤素加热灯管、陶瓷加热片、电磁加热线圈的功率范围要求、启动性能和使用寿命。

这三种加热方式在工作时都有启动功率和连续工作时的平均功率，每种机型和每种机型对卤素加热灯管、陶瓷加热片、电磁加热线圈的功率范围都不一样，但是每种机型都有一定的功率范围要求，低于或高于这个范围要求都会在某些条件下产生工作并不正常的故障，找出这个工作范围，是部件制造商必须要做的事情。加热组件温度的高低对这些部件的温度承受能力和使用寿命都有直接的影响。调整测试仪中的温度范围值，观察打印机运行多长时间(类比打印页数)能够正常工作，以确定部件的最佳功率参数和判断其使用寿命。

4、下辊、上辊的轴承在加热组件指定使用温度下的漏油、转动情况和使用寿命。

加热组件上的部件及其周围部件受加热源的热辐射、传导、使用时间和通风状况的不确定性的影响，使它周围的部件在工作时承受的温度也有不确定性，要找出最苛刻条件下的上、下辊两端轴承在打印机使用中能达到的极限高温下所选用的润滑油不渗漏、不干枯、不固结而影响轴承转动的上限温度值是制造这些部件的基础资料。

5、轴套、注塑件在指定温度下的变形情况和磨损情况。

同上述中的原因相似，高温热的辐射、传导影响不同使它周围的部件承受的温度不一样，要找出最苛刻条件下加热组件中的轴套、注塑件在高于常规温度下能够正常运行的宽裕条件。因为高温塑料轴套大都有一个软化临界点，这个软化临界点在正常室温工作时可能寿命很长，可是在环境条件恶劣的时候，在其使用温度达到软化临界点后会迅速损坏。

6、加热组件整体的转动、耐温、磨损和使用寿命。

加热组件中有很多部件在工作使用中与是否运行纸张没有关系，如齿轮组、轴承塑胶件、塑壳板等，其寿命的测试不需要打印纸张即可通过模拟实验得出结果来。驱动打印机电机转动，记录感光鼓的转数就可以换算成打印纸张的页数。当运转时间达到部件不能够使用的磨损程度时，用运转时间对应打印纸张成正比的关系算出对应的打印页数，就是这些部件的使用寿命。这是不用消耗纸张进行这些部件寿命试验的基本原理。

7、“时间设定”和“转速设定”：

“时间设定”是对测试仪的运行工作时间进行预设定，在对部件测试时间进行累计显示和到时报警和电源关机，也可以用时间——速度——纸张的对应关系换算和验证模拟打印页数的数值。

“转速设定”是根据不同的激光打印机机型的实际打印纸张的速度设定电机转速，使电机运转速度对应类比的打印机每分钟实际的打印页数，使其模拟量数据更接近实际正常工作时的状况。

Claims (3)

1.一种激光打印机加热组件测试装置，其特征在于：包括温度控制和设定单元、工作时间设定单元、电机转速设定单元、走纸计数单元、高压发生器、电源单元、显示单元和数据输出接口，该温度控制和设定单元的输入端与加热组件的温度传感器连接，输出端通过显示单元显示实际温度值和设定温度值；工作时间设定单元用于设定和自动控制每次开机后的工作时长，通过显示单元显示该工作时长，并自动关机；电机转速设定单元用于加热组件的电机转速的设定及控制，并通过显示单元显示电机转速；走纸计数单元将上辊每分钟的转动圈数转换为模拟使用纸张数目，并通过显示单元显示该模拟使用纸张数目；能够不用纸张和墨粉对加热组件中的部件进行试验，以节省纸张和墨粉；高压发生器供给打印机鼓粉盒上的充电辊和转印辊的正负高压电源，当纸张通过鼓粉盒附着墨粉后进入加热组件进行定影，通过改变加热组件不同的定影温度，检测墨粉的定着度性能指标；所述的显示单元显示的各种数据均可通过数据输出接口输出；电源单元供给整个装置和加热组件的电源；还包括用于安装加热组件和检测用的其他部件的加热组件安装架，该加热组件安装架与被测试打印机的加热组件安装架的结构相同。

2.根据权利要求1所述的激光打印机加热组件测试装置，其特征在于，所述的温度控制和设定单元包括温度设定电路、恒温控制电路和超温保护电路，恒温控制电路的输入端与所述的温度传感器连接，该恒温控制电路还与该温度设定电路连接，用于加热温度的设定；该恒温控制电路和超温保护电路与加热元件的电源回路串联连接，用于控温和在超温时切断电源。

3.根据权利要求1所述的激光打印机加热组件测试装置，其特征在于，所述的显示单元包括显示器驱动电路和显示器，采用一个总显示器显示各种数据，或者采用数个分显示器分别显示各种数据。

Images