CN102741762A - 定影器的选择性冷却 - Google Patents

Abstract

用于复制设备的受控的定影器组件。该定影器组件包括定影器构件和冷却系统，定影器构件用于将标记颗粒图像定影到接收器构件上，冷却系统用于控制定影器系统的温度。定影器构件具有端部和中部，用于固定接收器上的图像。冷却系统具有导向定影器辊的一个或多个喷嘴，以基于一个或多个定影器参数将冷却的加压流体导向定影器构件。控制器基于所述一个或多个定影器参数控制至少打印机运行状态和定影器闲置状态。

Description

定影器的选择性冷却

技术领域

本发明总的涉及用于电子图像复制设备的定影器组件，并且更具体地，涉及包括用于有效地冷却定影器以调节定影器温度的冷却系统的定影器组件。

背景技术

褶皱和图像缺陷是在电子图像打印机（EP）中使用被加热辊定影器时经常遇到的不期望的负面效应。在一般的商用复制设备（电子图像复印机/复制器、打印机等）中，在具有介电特性的统一充电的电荷保持或光导构件（下文中称为介电支撑构件）上形成潜像电荷图案。被染色的标记颗粒被向潜像电荷图案吸引以在介电支撑构件上显像（develop）这种图像。然后使诸如纸张、透明物片材或其他介质之类的接收器构件与介电支撑构件接触，并且施加电场以将由标记颗粒显像的图像从介电支撑构件转印到接收器构件上。在转印之后，载有转印图像的接收器构件被运送离开介电支撑构件，并且图像通过热和压力被固定（定影）在接收器构件上以在接收器构件上形成永久的复制图像。

用于一般的电子图像复制设备的一种类型的定影器组件包括至少一个被加热辊以及与被加热辊形成辊夹关系的至少一个压力辊，所述至少一个被加热辊具有铝芯和弹性体覆层。该定影器组件被旋转以运送载有标记颗粒图像的接收器构件通过上述辊之间的辊夹。接收器构件的表面上的转印图像的染色的标记颗粒在热的作用下变软并且变粘。在压力下，变软的粘性标记颗粒彼此附着并且被部分地吸入到接收器构件的表面处的纤维的空隙中，并且然后永久地固定于接收器构件。

褶皱和图像缺陷能够由定影器夹中的有差别的过驱动（overdrive）导致。当形成定影夹并且辊旋转时，定影器辊和压力辊中的任一个或两个上的不可压缩的弹性体的偏转导致过驱动。沿着定影器辊和压力辊的轴线的弹性体偏转的差异导致有差别的过驱动的差异并因此导致基材速度的差异，这又导致了褶皱和图像缺陷。具体地，当基材的中心驱动得比边缘快时，基材的后缘将在基材经过定影器夹时折叠并且形成褶皱。当基材的边缘驱动得比中心快时，基材的后缘将上下地“拍打”并且在图像定影时使图像模糊不清。

多种方法被用来防止褶皱和图像缺陷。一种常用的方法是改变沿着辊的长度的定影器或压力辊的直径，以减少辊夹中的有差别的过驱动的标定量。在美国专利5,406,362中教导了另一种方法，其中，形成定影器夹的力被应用在其中一个辊的端部内，以向其中一个辊施加弯矩，当辊夹形成力被施加时，该弯矩部分地抵消定影器辊和压力辊的偏转。

由于沿着定影器辊和压力辊的轴线的温差，有差别的过驱动及产生的褶皱和图像缺陷这一问题被进一步复杂化，继而导致由于其中至少一个辊上的弹性体的热膨胀而出现的过驱动的差异。此外，热膨胀的量在印记通过（print run）期间增大，这是因为热被一个或多个定影器灯不停地施加于辊。有差别的热膨胀通过基材的宽度进一步变化。当基材通过定影器夹时，较窄的基材使辊的端部的温度上升并因此使热膨胀增加，这是因为没有热量被基材移除到其经过定影器夹的路径之外。一个或多个辊的端部的热膨胀的增加增大了纸张的边缘上的过驱动，从而导致上述图像缺陷。

在美国专利6,289,185中教导了另一种提高辊定影器中的轴向温度一致性的方法，其中具有不同灯丝长度的多个灯被用来补偿基材宽度的差异。在美国专利7,054,572中教导了又一种方法，其中在印记通过之前冷却定影器辊的中部，以模拟通过基材移除热量，使得轴向辊温度及产生的有差别的过驱动在随后的印记通过期间被减小。

这些方法不足以防止所有条件下的所有褶皱和图像缺陷，这些条件包括环境相对湿度的变化。这些问题在某些情况下特别明显，例如当具有厚壁的加热器辊被用来从外部加热定影器辊时，这是因为辊沿着辊的轴线良好地传热，使得不同灯丝长度的灯对沿着定影器辊的温度差异仅仅足有最小的影响。由于对定影器操作所必需的诸如注油器、削刀、温度传感器和清洁器之类的其他部件的布置导致不能够接近定影器辊的中部，所以出现了进一步的问题。

这种受控的定影器系统和相关的方法通过使用被导向定影器辊和/或加热器辊中的一个的被策略性地布置和控制的流体（例如基于接收器片材宽度被导向这些辊的端部的冷却空气），使得由一个或多个定影参数控制该系统而解决了这些问题。

发明内容

本发明属于电子图像打印机和复印机领域。更具体地，本发明涉及用来在接收片材上定影图像的温度控制定影器设备。该设备可以包括具有运行状态和闲置状态的定影器，该定影器具有定影器辊、定影器辊加热器、以及定影器温度传感器，该定影器温度传感器向控制定影器辊加热器的加热的逻辑和控制系统进行输入。在第一接收片材进入定影器之前，定影器辊可以在闲置状态期间或闲置状态之后被冷却。定影器辊具有端部和中部，并且中部可以相对于所述端部被冷却。本文描述了另外的方面和代表性实施例。

附图说明

图1是示出用于与本发明使用的电子图像打印模块的示意图；

图2是根据本发明的电子图像标记或复制系统的示意图；

图3是用于本发明的打印过程和系统的温度控制器定影器的示意图；以及

图4是根据本发明的系统的细节的示意图。

具体实施方式

现在参照附图，图1示意性地示出了根据本发明的实施例的电子图像打印机引擎。尽管本发明的图示实施例涉及使用布置在其中的5个图像产生打印模块的电子图像设备，用于打印到各个接收器构件上，但本发明能够与少于或多于5个的模块一起使用。本发明可以与其它类型的电子图像模块来实施。

电子图像打印机引擎P具有一系列的电子图像打印模块M1、M2、M3、M4和M5。如将在下面所论述的，打印模块中的每一个都形成静电图像，使用具有载体和使静电图像显像的调色剂颗粒的显像剂，并且将显像的图像转印到接收器构件S上。在显像剂的调色剂颗粒被染色的情况下，调色剂颗粒也称作“标记颗粒”。接收器构件可以是希望被打印图像或预定图案的纸张、硬纸板、塑料或其他材料。在本发明的一个实施例中（未示出），定影模块布置在打印模块中的至少两个之间。

图1中所示的电子图像打印模块M(1-5)各自包括用于产生一个或多个多层图像或形状的多个电子图像成像子系统。在每个打印模块中包括初级充电子系统，用于对光导成像构件（示出为成像筒的形式）的表面进行统一的静电充电。设有曝光子系统，用于通过使光导成像构件曝光而以成影像的方式调节统一的静电电荷，以形成相应层的隐藏的静电多层（分离）图像。设有显像站子系统，用于使以成影像的方式曝光的光导成像构件显像。设有中间转印构件，用于将相应层（分离）图像从光导成像构件通过第一转移夹转印到中间转印构件的表面上，以及从中间转印构件通过第二转印夹转印到接收器构件S上。

图2示出了包括温度控制定影器系统的辊定影器组件10，该温度控制定影器系统包括与打印设备相关联地工作的冷却系统。如前所述，打印设备使初级成像构件曝光以产生静电潜像，并且具有能够将静电潜像转化成接收器上的图像的一个或多个显像站。

辊定影器组件10包括定影器辊12、压力辊14、以及其他必要的子系统和部件（未示出）。辊12（或者辊12和14两者）被从内部加热（例如，通过灯16、18加热）以预设温度，并且利用冷却系统20被冷却。定影器辊能够以多种方式被加热，包括从内部加热和/或从外部加热，或者甚至包括利用非接触式加热器来加热，如红外热源或紫外线热源。一种从外部加热定影器辊的方式包括加热用外部热辊（如图3所示），以便例如预设温度。本发明用来控制定影温度以及沿定影器辊的长度的温度分布。

当定影接收器构件S上的印记时，辊12和14被压在一起以形成辊夹，并且辊的旋转驱动印记通过辊夹。在辊夹中，储存在定影器辊12中的热能被转印到印记上，并使接收器构件载有的调色剂图像加热并熔化，使得调色剂在受控的温度和压力条件下被固定在接收器构件上。

定影器辊以及外部加热器辊具有端部和中部。定影器辊在接收器上固定图像。可选的一个或多个外部加热器辊与定影器辊接触。在一个实施例中，一个或多个喷嘴指向定影器辊和/或外部加热器辊，以基于定影参数将加压流体导向定影器辊。系统还具有控制至少定影器运行状态和定影器闲置状态的控制器，以控制通过喷嘴引导的流体的量，以在定影器运行条件下在预定时间下开始和结束地相对于中部冷却一个或多个外部加热器辊的端部，如将在下面详细讨论的。

在一个示例中，如果在印记通过开始时以足量的冷却空气启动气流，则该气流减小了印记通过期间定影器辊的端部的温度升高，并且消除了图像缺陷，甚至在添加冷却空气之前产生大量图像缺陷的条件下也能够消除图像缺陷。受控的定影器系统需要调节空气温度、流率、流动压力和/或喷嘴位置，因为这些定影参数全部对定影器辊的冷却率和最终温度具有影响。例如，与将空气导向定影器辊相比，导向加热器辊的冷却空气的量和温度处于不同的温度，这是因为外部加热器辊的温度比定影器辊的温度高得多，并且因此必须利用处于给定温度的给定量的冷却空气来移除更多的热量。

受控的定影系统具有两组空气（或“冷却流体”）应用器以及与其中一个应用器相关联地安装的温度传感器，这两组空气应用器指向外部加热的定影器的至少一个加热器辊的相反端。在一种类型的具有中心纸张配准的电子图像打印机中，两个冷却流体应用器沿相反的方向同样地移动，以根据由纸张源或纸张路径中的传感器确定的不同的基材尺寸进行调节。在另一种类型的具有边缘纸张配准的电子图像打印机中，需要仅仅一个冷却流体应用器。流向应用器的冷却流体（最实际地，该冷却流体为空气）由被温度传感器控制的调节器控制。在一个实施例中，冷却流体被供给并且被常规的装置在两个应用器之间等同地分离。

定影器辊12的构型能够极大地影响接收器构件释放特性和定影器的传热。一般地，定影器辊12具有金属芯22、基垫24以及薄的释放顶部涂层26。较厚的基垫使辊夹区域中的释放几何形状更有利于接收器构件从定影器辊12释放，但是使热量更难以从芯22向顶部涂层26的外表面转移。

在如图3所示的包括外部加热的定影器辊12的定影器的另一个实施例中，定影器被一个或多个热辊28加热。这可以是对内部加热的补充或者与任何其他热源分开。

该实施例有助于保存有利的释放几何形状并且改进传热特性，并且可以在加热器辊内部具有一个或多个加热灯30。外部加热辊28可以是金属的，因此具有高的导热率并且能够传递比其他外部加热方法（例如辐射加热）高的热量。这还是简单且低成本的，并且具有较少的潜在火灾风险。然而，由于外部加热辊28通常具有小直径，所以难以提供外部加热辊与定影器辊之间的较大的辊夹。这限制了外部加热辊28与定影器辊12之间的传热率。另外，外部加热辊28与定影器辊12之间的大的力可导致定影器辊顶部涂层26的磨损和破坏。该系统相对于一个或多个定影、定影器相关参数被控制，这些参数与印记通过和打印机闲置状态、图像形成参数、光泽相关参数、接收器属性或其他打印相关条件中的一个或多个相关。

图3示出了外部加热定影器的一个实施例的框图，其具有冷却系统10但不具有诸如注油器、削刀和幅材清洁器之类的支持装置。这在美国专利5,406,362、6,289,185、7,194,233和7,054,592中进行了进一步的描述，这些专利在此通过参引的方式被并入。在一个实施例中，两个冷却流体应用器32指向一侧的加热器辊34。可以具有附加的喷嘴以从同一侧或相反侧引导空气，例如导向示出在左侧的加热器辊28。温度传感器38与冷却流体应用器喷嘴36中的一个相关联地安装。还示出了冷却流体源40、压缩机42和调节器44。调节器44根据定影器辊温度传感器38的结果被致动，并且与冷却流体应用器42中的一个相关联地安装在公共的支架48上。如果根据来自温度控制传感器38的结果，在冷却流体应用器42的位置处定影器辊（或定影器）的温度升高，则调节器44能够实现增大的气流。喷嘴释放由冷却系统控制器50控制的特定温度、体积和压力的空气。该控制器与定影器、定影器辊、外部辊、接收器以及与图像形成相关的各种部件中的一个或多个连通。这允许温度和接收器类型以及其他影响图像的因素的检测。在本实施例中，冷却流体流（fluid flow）将在一个或多个加热器辊的前后两端被等同地分离在两个应用器喷嘴之间。

在图3所示的实施例中，冷却系统10示出了用于冷却端部52、54的单独的冷却装置20，使得冷却装置20能够冷却中部56和/或端部52、54。为了更有效地模拟运行状态，根据本发明的方面，中部56的长度与接收片材58的宽度相关。例如，其可以近似等于、小于或大于接收片材的宽度（w），其中理想的关系根据经验确定和/或存储在表中。在一个实施例中，冷却装置20能够调节，使得当接收器片材58的宽度（w）变化时，冷却装置20进行调节以冷却相应的定影器中部56。因此，对于11英寸的纸张，中部将等于11英寸，并且对于14英寸的纸张，中部将为14英寸。这种调节将例如通过具有对流体流可用的各种端口以及根据需要冷却的宽度关闭或打开这些端口在冷却装置20上完成。

在一个实施例中，通过移动两个喷嘴以使空气撞击在辊上而对各种宽度的纸张完成冷却位置的调节。流体流率将优选地保持恒定。然而，如果需要，能够通过改变以与要被冷却的辊的长度的预定关系应用于流体的压力而对要被冷却的不同辊长度来调节流体流率。如果需要，压力可以与要被冷却的辊的长度成比例。该技术能够被用来冷却定影器辊的部分或加热器辊的部分。可替代地，喷嘴还可以含有可调节的孔口，以维持每单位长度的要被冷却的辊的部分的恒定的流体流。具体地，喷嘴的被孔口打开的区域应当与要被冷却的辊的部分的长度成比例。

冷却必须根据本公开中指定的最小宽度来进行并且在被定影的纸张的尺寸的任一侧上延伸到至少一英寸。因此，8 1/2英寸 × 11英寸的纸张将需要辊从纸张路径的边缘内的一英寸的距离被冷却到超出纸张路径的边缘之外至少一英寸的距离，直至辊的延伸范围。

本发明的一个实施例允许定影器辊被加热到标定运行温度的85%以内。在一个示例中，加热器辊还被用来获得沿着定影器辊的长度的标定工作温度（该标定工作温度是对于具体打印条件预设的），使得定影器辊被加热到一个或多个温度，如标定工作温度的85%。

图4示出了移除了其他部件的Kodak Digimaster®外部加热式定影器的俯视框图。该俯视图示出了冷却流体应用器根据基材宽度在相反方向上的移动。较宽的基材导致应用器朝辊的端部移动得更远，而较窄的基材导致应用器移动得更靠近辊的中心。冷却流体应用器与基材边缘之间的最佳距离取决于诸如定影器的设计构型和定影器辊材料之类的多个因素，并且可以位于纸张边缘向内0.5英寸到纸张边缘向外1英寸之间的任何位置，这是在本发明的范围内的。

在该俯视图中还示出了定影器辊温度控制传感器。该传感器通过改变位于加热器辊内的灯（未示出）的占空比来控制定影器辊的中心处的定影器辊温度，这是本领域常见的。示出两个温度控制传感器的原因是为了在其功能之间进行区分。定影器辊的中心的已有的传感器用于对整个定影器辊进行加热，而定影器辊的一个边缘附近的新的温度控制传感器用于对定影器辊的端部进行冷却。

在该图示中，用于冷却的温度控制传感器示出为位于（沿定影器辊的轴线）与冷却流体应用器完全相同的位置。用于冷却的温度控制传感器还可以相对于冷却流体应用器偏置——这是在本发明的范围内的，但是必须与冷却流体应用器相关联地沿轴向移动。

Claims (20)

1. 一种电子图像设备，包括：

a. 用于产生静电潜像的装置；

b. 能够将所述静电潜像转化成接收器上的图像的一个或多个显像站；

c. 受控的定影器，所述定影器具有：

i. 用于在所述接收器上固定图像的定影器辊，所述定影器辊具有端部和中部；

ii. 指向所述定影器辊的一个或多个喷嘴，用来基于一个或多个定影器参数将冷却的加压流体导向所述辊；以及

d. 控制器，所述控制器基于所述一个或多个定影器参数控制至少打印机运行状态和定影器闲置状态。

2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器控制通过所述喷嘴引导的所述冷却的加压流体的量，以在所述定影器运行条件下在预定时间下开始和结束地相对于所述中部冷却一个或多个外部加热器辊的端部。

3. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述冷却的加压流体是气流，并且其中所述控制器通过控制冷却所述加热器辊的气流来调节所述定影器辊的温度而确定所述定影器辊的中心和所述定影器辊的端部的温度。

4. 根据权利要求3所述的设备，其中，所述加热器辊的端部被冷却，以控制所述定影器辊的端部的温度。

5. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述定影器辊被加热到标定运行温度的85%以内，并且所述加热器辊用来获得沿所述定影器辊的长度的标定工作温度。

6. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述冷却的加压流体被导向定位在超出接收片材宽度的宽度以外的一个或多个外部加热器辊端部。

7. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述外部加热器辊端部在接收片材的宽度处的位置被冷却。

8. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述外部加热器辊端部位于所述接收片材的宽度内。

9. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述逻辑和控制系统根据至少一个参数调节所述开始时间和结束时间以及所述冷却的加压流体的量。

10. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述逻辑和控制系统根据至少一个参数调节所述冷却的加压流体的压力。

11. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述喷嘴根据存储的安装的运行温度吹送压缩空气。

12. 根据权利要求11所述的设备，其中，所述控制器控制所述喷嘴平行于所述受控的定影器或辊的纵向轴线沿相反的方向来回移动，从而保持所述喷嘴的纵向位置处于预定的关系。

13. 一种利用具有冷却系统的定影器产生印记的电子图像打印方法，所述定影器用于将调色剂图像固定到接收片材上，所述方法包括：

a. 形成静电潜像并且沉积调色剂颗粒以使所述静电潜像可见；

b. 将调色的图像转印到接收器上；

c. 利用具有运行状态和闲置状态的定影器固定调色的图像，其中所述定影器具有定影器辊，所述定影器辊具有端部和中部；以及

使用定影器控制器来基于定影器参数控制被引导通过一个或多个喷嘴的加压流体。

14. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述定影器参数基于所述接收器的宽度。

15. 根据权利要求13所述的方法，还包括：

控制所述喷嘴将加压流体导向所述定影器辊的两端，以控制被引导通过所述喷嘴的流体的量。

16. 根据权利要求13所述的方法，还包括使两个或更多个喷嘴平行于一个或多个外部加热器辊的纵向轴线沿相反的方向来回移动。

17. 根据权利要求13所述的方法，还包括根据所述接收器片材的所述至少一个附加的属性调节所述预定开始时间和结束时间以及流体的量。

18. 根据权利要求13所述的方法，其中，通过将压缩空气吹送到所述一个或多个外部加热器辊的端部上来完成所述冷却。

19. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述冷却的加压流体是空气，并且其中控制器控制空气的流以调节所述定影器辊的温度。

20. 根据权利要求3所述的方法，进一步包括将定影器辊加热到标定运行温度的85%以内。

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