CN1026083C - 热固装置和具有这种装置的图像成型机 - Google Patents

Abstract

一个包括加热元件的热固装置，其中加热元件通过与记录介质的未形成有图像的那一面相接触而对记录介质进行加热，加热元件上与记录介质相接触的那一面呈如此形状，即：在它的与所说的记录介质的输送方向相垂直的剖面上，它的中间部分明显地向着记录介质的输送通道一侧凸出。在图像成型机中，热固装置用作为对记录介质进行图像固定的设备，形成于记录介质上的所需要的记录图像是通过相对于图像成型机中的记录装置进行相对运动而形成的。

Description

本发明涉及一种热固装置，它通过对记录介质进行加热而使图像固定在该记录介质上，本发明同时还涉及一种具有所说的热固装置的图像成型机。

在诸如喷墨记录设备的图像成型机中，为了使喷射在记录载体如纸张、胶片或类似物（以下称“记录介质”）上的油墨通过干燥而固定在该记录介质上，人们已经使用了许多干燥方法，包括控制记录介质的输送速度;在记录完成后，将记录介质保持在记录位置上停留一段预定的时间，然后再将该记 录介质送出;使记录介质在记录介质通道上向前行走，同时由加热器或类似物对该记录介质进行加热。由于这种用于干燥的加热方法在固化中最为有效，因而这种方法容易被人们承认。

图1是用加热方法实现记录图像固定的固定机构简图。净记录介质100输送到被加热器（未示出）加热的热传递通道103上，记录介质是由两组成对的输入辊101和两组成对的输出辊102输送的，每对辊101和102分别被安置在记录介质100的左右两侧的空白处。通常，输出辊102的输送速度高于输入辊101的输送速度，这样，记录介质100在辊101和102之间就可得到一向前方向（如箭头A所示）的拉力，使得记录介质能与热传递通道103紧密接触，从而可因良好的热量传送而提供优良的固定效果。

然而，在用树脂或塑料胶片例如OHP（透明的）作为记录介质的情况下（其中典型的是一种具有油墨接受层的片状树脂材料），当记录介质在热传递通道103上行进而与该通道103相接触时，由于对热传递通道提供的温度不适当，经常使胶片过热，从而导致胶片变形，使胶片产生一种“波动现象”，如图2所示。即使对热传递通道103提供的温度可以避免由于过热而导致的波动现象，当记录介质100通过热传递通道103时，它亦要承受作用于它的小的膨胀力。在这种情况下，当记录介质100被输送通过热传递通道103之后，由于热量散发，该记录介质又要承受作用于它的收缩力。这两种力彼此相逆，将导致如图2所示的波动现象。由于仅仅通过在记录介质的输送方向上对其施加拉力不能轻易消除上述这种波动现象，所以胶片将因加热而变形，在热传递通道上，胶片上升起的部分不能处于一种被充分加热的条件中，因此，胶片上这一部分的图像不能被充分干燥，导致图像因未被固定而失去。由此，图像会产生间断。

本发明用于在上述情形下进行复印，本发明的目的是提供一种能使记录介质在与热传递通道紧密接触的条件下进行传送的热固装置，此时记录介质的波动现象被消除，从而可获得合乎要求的图像固定，本发明同时还提供具有这样的热固装置的图像成型机。

本发明进一步的目的是提供一种由加热元件组成的热固装置，该加热元件通过与记录介质的未形成图像的那一面相接触而对其进行加热，加热元件上与所说的记录介质相接触的那一面的形状是这样的，即：在其与记录介质的输送方向相垂直的剖面上，它的中间部位明显地向着输送通道一侧凸出。

可使与记录介质相接触的加热元件表面呈如此形状，即：在其与所说的记录介质的输送方向相平行的剖面上，沿着输送方向，下游一侧比起上游一侧逐渐连续地朝着输送通道凸出。

还有，在与所说的记录介质的输送方向相垂直的方向上，在加热元件的每一侧可安置一对或多对输送元件，用以输送记录介质，每侧安装一个。

最好为记录介质设置这样的输送元件，即：它们对记录介质施加一个对准加热元件的外侧、横交于记录介质的输送方向的拉力，该拉力作用在从记录介质的输送方向看位于下游的一端上。

在从记录介质的输送方向看处于下游的那一端上，需要一对用于记录介质的输送元件，它们有1°到15°的张开角，向着加热元件的外侧张开，它的张开方向与记录介质的输送方向相交。

将树脂胶片类的薄片作为记录介质是可行的。

本发明再进一步的目的是提供一种图像成型机，它具有一个支承部件，支承从油墨喷射部位喷墨的图像记录装置，该图像记录装置实现扫描并相对于记录介质进行移动;该图像成型机还具有用于输送其上成有图像的记录介质的装置;还具有用于在记录介质上固定图像的热固装置，通过相对于记录装置进行移动而在记录介质上形成所需要的图像，该图像成型机的特征在于，所述热固装置上具有一个加热元件，它通过与记录介质的未形成图像的那一面相接触而对该记录介质进行加热，加热元件的与所说的记录介质相接触的那一面的形状是这样的，即：在其与记录介质的输送方向相垂直的剖面上，它的中间部位明显地向着输送通道一侧凸出。

热固装置与具有记录装置和输送装置的图像成型部件最好以可拆卸方式联接。

该记录装置可以是一种打印设备，在该装置中利用热能使油墨状态发生改变而产生气泡，通过这种气泡的膨胀和收缩，油墨从喷嘴部件中喷出。用于产生热能的装置可由电热转换器构成。

用图像成型机在记录介质的一个面上形成图像，当这种具有畋像的记录介质被输送到加热板件 上时，记录介质通过与加热元件相接触而被加热。当记录介质被加热时，它产生热膨胀。与记录介质相接触的加热元件的表面是这样一种形状，即：其中间部分明显地朝着记录介质的输送通道一侧凸起。由于这一凸起的中间部位和倾斜安装的输送辊的相互作用，拉力在与记录介质的输送方向相交的方向上朝向加热板件的外侧。由于这一拉力，记录介质上产生热膨胀的部位被适当地拉紧。因此，在具有这样一种结构的情况下，即：在加热区域对记录介质施加一个朝向外侧的、与记录介质的输送方向相逆的横向张紧力，则在热膨胀部位与因尚未被加热而未产生膨胀、或是在加热后出现收缩的部位之间的任何应力都被消除。这样就防止了如图2所示的波动现象。由于记录介质在输送中与加热板件处于良好的接触，因此本发明提供了一种具有极好的固定性能的热固装置和具有这种热固装置的图像成型机。

进一步说，由于本发明的热固装置与主机（例如与图像成型机）是可拆卸联接的，因此，如果需要，它可用于主机中。

本发明的许多特点和优点将从下面的叙述和相应的附图中得到更多的展现：

图1为一种热固装置的局部透示图。

图2是沿图1中G-G线的剖示图，它展示了图1装置中的记录介质的波动现象。

图3是本发明的热固装置以及一喷墨印刷机的剖示简图。

图4是本发明一个实施例中的热传递通道的局部透示图和该热传递通道邻接的相关部分的示意图。

图5是，沿图4中C-C线的剖示图。

图6是沿图4中D-D线的剖示图。

现在参照附图对本发明的一个实施例予以说明。

图3为本发明的热固装置以及一具有喷墨记录机的图像成型设备的一个实施例。热固装置20与喷墨记录机1出口处14的联接部件（未示出）可拆卸地联接，它沿着输送通道位于具有记录头4的记录装置与喷墨记录机1之间，喷墨记录机1由包括记录介质输送装置（包括一对输入辊8和一对输出辊12）等的图像成型部件组成。在一种树脂胶片类的薄片（例如一种OHP形式的薄片）上进行记录，例如具有一记录图像，在这种情况下，热固装置20主要作为定影装置使用。

在喷墨记录机1的内部，暗盒3安装在它的底部，用以支承叠放在其中的记录介质2。在进给方向（即记录介质的输送方向）的下游（图3中的左侧），安装两组成对的输入辊8和支架5，支架5支承安装在其上的记录头4。利用根据输入的记录信号而产生的热能，记录头4从喷射部位（未示出）喷射油墨，用电热转换器（未示出）作为产生热能的装置。板6设置在记录头4的下方，记录介质2借助于输入辊8在记录头4和板6之间输送。当在记录介质上形成了图像之后，借助于左右设置的输出辊12，记录介质从输出口14输出，每对输出辊分别安装在记录介质两侧的印刷空白处。应注意，输出辊12和输入辊8的转动是联动的，前方辊的圆周速度比后面的稍快，输出辊12对记录介质的拉力稍微大于输入辊8对记录介质的作用力，这样就导致在前行方向上提供适当的拉力以避免记录介质的任何松动。

在运行中，记录头4通过支架5而在相对于图示平面的垂直方向上从前向后运动，油墨从记录头中的喷墨部位根据图像信号进行喷射，这样，在记录介质2上以一固定的宽度（记录宽度）完成记录（图像成型）。在记录头4开始记录之前，记录介质被拾取辊7从托盘3中拾起，被拾起的介质借助于输入辊8而前行到记录区域。每次完成一行记录，记录介质被输送辊向前输送一定量的行距，这样，进行下一行的记录。通过重复进行这种操作，在记录介质上逐步进行记录，并按行距逐步地被输送进入安装在输出口14处的热固装置20中。

图4是按照本发明一个实施例的热传递通道部分的透示图以及与之邻接部分的示意图。由上述的喷墨记录机1在记录介质上进行记录，完成了记录后的记录介质被输送进入作为加热板件起作用的热量传递通道21，记录介质左右两侧的空白处被左右设置的起输送作用的输送辊22夹住，输送辊各自与它们的驱动轴（未示出）联接。

热量传递通道21是连续光滑地向外凸出的，因此，图4中C-C剖面的与记录介质的输送方向F相平行的外轮廓在从热量传递通道的上游端至下游端的方向上其下游一侧总比上游一侧高，或者说，先有一个小的升高，然后再变为一样高，如图 5所示。还有，剖面D-D垂直于输送方向F，在热量传递通道21的宽度上，该D-D剖面的外轮廓中间部分的中间点非常凸出，如图6所示。为了更清楚地表达热量传递通道的形状，现在按照具体的工作形态进行说明。在图5中，相对于各输送辊22的水平夹持位置，热量传递通道最大的升高值H选择为3mm。C-C剖面位于热量传递通道的中间部位，它长53mm，半径＝40mm的弧形部分21b位于上游端，平坦部分21c位于下游端，这两部分连为一体不出现凹陷面。进一步谈及热量传递通道21在垂直方向上的形状，它具有一弧形，对宽度a＝220mm的热量传递通道21来说该弧形在平坦部分21c处具有上述的最大升高值H＝3mm。热量传递通道21是通过压制和切割板材（例如铝）而获得上述尺寸和外形的。热量传递通道的背面装有一加热器（未示出），用于对它进行完整而均匀的加热。该加热器可以是加热丝或加热面，它直接与热量传递通道的背面相接触，在这种情况下，可用具有热电偶电路的温度控制器来测量热传递通道的温度，以将其控制在所需的温度范围。

两组倾斜输送辊23被固定在各自的驱动装置（未示出）上，它穿入方孔21a而起作用，每一方孔可让一对倾斜输送辊穿入，它们分别邻近热传递通道21的两端开设。如图4所示，每一组倾斜输送辊23均以一定的角度θ（在本实施例中θ＝12°）相对于记录介质的传送方向从热传递通道21朝外安装。这样，倾斜输送辊23的安装是朝着记录介质的输送方向的下游打开的（打开角为2θ）。倾斜输送辊23被如此驱动，即：它的圆周速度在记录介质的输送方向上的分量稍微高于输送辊22的圆周速度。倾斜输送辊23的夹持位置23a与输送辊22的夹持位置22a在同一水平面上。这一水平夹持位置23a设置得比上述的热传递通道21的弧形面低。

两组输出辊24安装在热传递通道21的下游，它们以高于上述的倾斜输送辊23的圆周速度分量的圆周速度驱动，将记录介质输出到输出纸托盘中。输出辊24的夹持位置24a与输送辊22和倾斜输送辊23的夹持位置处于同一水平面上。

输送辊22、倾斜输送辊23和输出辊24均由驱动马达间歇驱动，与上述油墨印刷主机进行印刷的输纸操作同步。直到纸页的尾端被送出到输出纸托盘25中，如此这般，记录介质被无干扰地输送。

如上所述的热传递通道21的升高值H、倾斜角θ等参数的选择取决于所使用的要进行热固的记录介质的材料、尺寸以及对热传递通道施加的温度等条件。例如，当使用容易受膨胀的OHP作为记录介质时，所说的最大升高值H和倾斜角θ最好分别选择较大的值，而当记录介质为普通的纸张时，它不易趋向受热膨胀，所述的最大升高值H和倾斜角θ最好分别选择较小的值。因此，可沿着热传递通道21的外轮廓准确地输送OHP，从而提供良好的固定。还有，由于对普通纸使用小的升高值H和倾斜角θ，这样就可避免因大的升高值H和倾斜角θ而造成的撕坏纸张的危险。一般说来，所说的最大升高值H为1-4mm，最好为2-3mm，倾斜角θ大约为1-15度，最佳为8-13度。鉴于上述的使用条件和系统结构，可在一个能提供最恰当的固定性能的范围内适当地选择以上这些数据。顺便说一下，如果更换热传递通道21或调整倾斜输送辊23等，可很容易和自由地设置所说的最大升高值H和倾斜角θ。还有，最好将加热温度调整到所需要的值，例如，如上所述，由温度传感器检测温度，根据从温度传感器得到的数据用控制电路控制它的开关。还应注意，虽然热固温度设计为大于25度，小于80度，最好大于30度，小于60度，但并不局限于这一范围，因为它是依据所使用的记录介质和油墨的种类而选择的变量。更进一步说，可以把控制热固温度的控制装置安置在热固装置的内部或安装在图像成型机的内部，来控制温度。

在具有如上所述的这样一种热传递通道21的情况下，由于两端分别由输送辊22限制而被在热传递通道上输送的记录介质借助于热传递通道21凸出的外形逐步升高，同时由于记录介质在左右两个方向上从热传递通道21被向外拉伸，这种拉伸横交于记录介质2的输送方向，是分别由倾斜输送辊23在左右方向上的分力引起的，所以在热传递通道21上，已发生热膨胀的记录介质的任何部位均受到一适当的拉伸作用，这样，记录介质就可在如下这样一种状态下输送，即它总是与热传递通道的加热表面紧密接触。

更进一步的，在图示的实施例中，辊22，23和24的三种圆周速度满足下列关系，即：输出辊24的圆周速度（a）高于倾斜输送辊23在记录介质2输送方向上的圆周分速度（b），速度（b）高于输送辊22的圆周速度（c）。这种各个圆周速度的关系保证了牵引力始终沿着记录介质的输送方向作用，因此就防止了由于记录介质的松动而导致的记录介质在热传递通道表面上的飘浮。

虽然是用图示的一种实例对本发明加以说明，其中，两组倾斜输送辊23各自设置在热传递通道21的左右两端，但也可用同样的方式增加这种辊的安置数量。

也可按与上述倾斜输送辊23相类似的方式来安装输送辊22和辊出辊24，它们作为倾斜输送辊而起作用，这样可进一步增大横交于记录介质输送方向、从热传递通道向外的拉力。

进一步说，在实施例中，热固装置与喷墨印刷机是外部联接。然而，如果需要，它也可作为容纳在图像成型机主体内部的一个内装置而被开动。

更进一步说，虽然本发明的实施例所叙述的热固装置是作用于从喷墨记录机中输出的印刷品的，但它同样也可作为色调热固装置而作用于从电子照像机获得的电子摄影图像。

特别是当本发明的装置与具有热能发生器的喷墨记录系统中的记录头及记录设备一起使用时，本发明会带来非常好的效果，这是因为用这种系统可以获得高密度和高清晰度的记录图像。上述热能发生器所产生的能量是用来进行油墨喷射的（例如，电热转换器，激光束或类似物），所说的热能导致油墨改变状态。

为了实现这一点，最好利用由美国专利4，723，129和4，740，796所公开的基本原则。这个公开的系统既适于按需要进行工作，又适于连续工作。特别是它可按需要进行工作，这是因为，对于与储有液体（油墨）的液体管道相连的热能转换器来说，通过使用至少一个与记录信息相符并使油墨温度迅速升高超过它的沸点的驱动信号，使电热转换器产生热能，引起记录头的热作用表面发生油膜汽化，就可能相应于这样的驱动信号而在液体（油墨）中产生一个个液泡。油墨因这种液泡的长大与收缩而从喷孔中喷射，结果，至少形成一个墨点。如果使用波动的脉冲信号，这些液泡可迅速而恰当地进行长大和收缩。这样，即可获得一个具有特别优良的反应性能的油墨喷射装置。作为这种脉冲型驱动信号，在美国专利US4，463，359和US4，345，263中公开了的那些是适用的。顺便说一下，美国专利US4，313，124所公开的发明涉及到所说的热作用表面的温度上升速度，如果使用在该专利中所描述的那些条件，则本发明可更好地实现记录。

一种已由上述的专利详细公开的喷射嘴、液体通道和电热转换器（线型液体通道和直角液体通道）的组合结构，以及如美国专利US4，558，333和US4，459，600所示的，热作用部分被设置在弧形区域的那种结构，也都适用于本发明，可用作本发明范围内的记录头。此外，使用如日本专利申请59-123670所公开的结构是：数个电热转换器公用一个开口，该开口作为电热转换器的喷射部分;日本专利申请59-138461所公开的结构是：缓冲热能压力波的开口与喷射部分相一致。

当本发明与一种全线型（full-line    type）记录头一起使用时，它可更有效地显示出上述的优点。这种全线型记录头的长度与最大的记录宽度相一致，在这一记录宽度范围内记录设备可在记录介质上横穿一线进行记录，这种全线型记录头可由许多充满全线长度的记录头组合而构成，就如上述美国专利所述的那样;或是由一个单一的记录头构成，该记录头横跨一条完整的记录线。

除此之外，当使用一种可换芯片型的记录头或是使用一种寄存器型的记录头时，本发明也是有效的。可换芯片型的记录头当与主机相联时可从主机接收电热和油墨;寄存器型的记录头寄存各种不同的联接单元。

还有，为保证本发明的优点更加稳定，可向本发明提供良好的附加装置，包括回复装置和记录头的预备支撑装置。更详细地说，这些用于记录头的附加装置包括：封盖装置;清洁装置;增压和减振装置;预备的加热装置包括电热转换器或其它加热元件;预备的喷射模型设立装置除了用于记录之外还允许喷射其它物质;以及包括使记录头实现稳定运行的其它装置。

本发明对于记录设备不同的记录方式均是适用的，这些记录方式包括：利用黑色或其它主要颜色的单色记录;利用不同颜色的多色记录;以及利用 混合色的彩色记录。在这些颜色记录方式中，记录头可为单头型或多头组合型。

以上结合实施例对本发明进行了说明，在这些实施例中使用的是液体油墨。当然本发明也可使用在室温下呈固态的和在室温下呈软化状态的油墨。通常，在喷墨记录设备中，是通过将油墨自身的温度调整到30度至70度的范围内而实现温度控制的，从而使得油墨的粘度达到稳定喷射的范围。所以，在本发明中，在根据记录信号使用油墨时，任何液态的油墨都会得到充分的使用。此外，可充分利用因热能而导致的温度的上升，以此作为使油墨状态变化，从固态转变为液态所需的能量。在这种情况下，利用热能而液化了的油墨呈液态喷出，这种热能是响应于记录信号的。可以使用那种在到达记录介质上时开始固化的油墨。为防止油墨蒸发，这种油墨具有这样的特性，即当不对它作用时它是呈固态的。总而言之，本发明允许使用经热能作用而呈液态的油墨。

在这种情况下，多孔片上的凹槽中或通孔中的油墨被保持在固态或液态，这个多孔片面向电热转换器。在本发明中，在上述的那些油墨当中最有效的油墨是那种能够实现上述的油膜汽化方法的油墨。

如上所述，本发明是如此构成的，即：记录介质受到与记录介质的输送方向相垂直的、从加热板件向外的拉力，这样就能保证记录介质与热传输通道（加热板件）紧密接触以进行图像固定，即使记录介质由于受热而产生膨胀，也能使记录介质与加热板件完全接触而被输送，而没有波动现象。据此，本发明具有使在记录介质上形成的图像被均匀一致地固定这样一种优良的作用。

Claims (9)

1、一种热固装置包括：

对记录介质进行加热的加热元件，它通过与记录介质的未形成有图象的那一面相接触而对它进行加热，记录介质上的图像由图像成型机形成；其特征在于：

加热元件上与记录介质相接触的那一面呈如此形状，即：在与所说的记录介质的输送方向相垂直的剖面上，它的中间部分明显地向着记录介质的输送通道一侧凸出；

加热元件上与所说的记录介质相接触的那一面呈如此形状，即：在与记录介质的输送方向上平行的剖面上，沿着输送方向，下游一端比起上游一端是逐渐连续地朝记录介质输送通道一侧凸出的；

在与记录介质的输送方向相垂直的方向上，在加热元件的两侧设置一对或多对用于输送记录介质的输送元件，每侧设置一个：

用于输送记录介质的输送元件是这样设置的，即：在从记录介质的输送方向看处于下游的一端上，这些输送元件向记录介质施加一个与记录介质的输送方向相交的、指向加热元件外侧的拉力。

2、按照权利要求1的热固装置，其特征在于，在记录介质的输送方向的下游一端上，用于输送记录介质的输送元件在1至15°的范围内张开一个角度，其张开方向与记录介质的输送方向相交、朝向加热元件的外侧。

3、按照权利要求1的热固装置，其特征在于所说的记录介质为树脂胶片类的薄片。

4、按照权利要求1的热固装置，其特征在于所说的热固装置具有加热温度测量装置，它将信号传送给图像成型机的控制器，使得可控制预定的温度。

5、按照权利要求1的热固装置，其特征在于所说的热固装置具有控制器，它传感加热温度并将加热温度控制在一个预定的温度上。

6、一种图像成型机包括：

用于支承从油墨喷射部位喷墨的记录装置的支承件，所说的记录装置实现扫描并相对于记录介质移动;

用于输送其上形成了图像的记录介质的输送装置;

用于固定记录介质上的图像的热固装置，通过相对于记录装置进行移动，在记录介质上形成了所需要的记录图像;其特征在于：

所说的热固装置具有一个加热元件，它通过与记录介质的未形成有图像的那一面相接触而对记录介质进行加热，加热元件上与所说的记录介质相接触的那一面呈如此形状，即：在其与所说的记录介质的输送方向相垂直的剖面上，中间部分明显地向着记录介质的输送通道一侧凸出;

加热元件上与所说的记录介质相接触的那一面呈如此形状，即：在与记录介质的输送方向相平行的剖面上，沿着输送方向，下游一端比起上游一端是逐渐连续地朝记录介质输送通道一侧凸出的;

在与记录介质的输送方向相垂直的方向上，在加热元件的两侧设置一对或多对用于输送记录介质的输送元件，每侧设置一个;

用于输送记录介质的输送元件是这样设置的，即：在从记录介质的输送方向看处于下游的一端上，这些输送元件向记录介质施加一个与记录介质的输送方向相交的、指向加热元件外侧的拉力。

7、按照权利要求6的图像成型机，其特征在于，所说的热固装置与具有记录装置和输送装置的记录图像成型机以可拆卸的方式联接。

8、按照权利要求6的图像成型机，其特征在于，所说的记录装置是这样的形式，即：利用热能使油墨状态发生变化而产生液泡，通过这种液泡的扩张和收缩，油墨从喷射孔喷出，产生热能的装置由电热转换器组成。

9、按照权利要求6的图像成型机，其特征在于，所说的图像成型机具有控制装置，用以传感热固装置的温度，并将此温度控制到预定的温度。

Images