CN1183426C - 电摄影成像装置的熔化装置 - Google Patents

Abstract

一种电摄影成像装置的熔化装置，包括：管形的热管，含有预定量的工作液体，该热管在其两端气密密封；环绕热管的熔化辊；加热器，安装在熔化辊和热管之间，用于产生热量；电源连接单元，用于将外部电能传输给加热器。加热器包括：电阻线圈，采用由电源连接单元传输来的电能发热，该电组线圈没有覆盖保护涂层；第一绝缘层，设置在熔化辊的内侧而与电阻线圈接触；第二绝缘层，设置在热管的外侧而与电阻线圈接触；导线，在加热器的两端将电阻线圈与电源连接单元相连。因此，熔化辊采用热管，减少了初始操作的预热时间。由于电阻线圈覆盖有绝缘层，可以很容易制造加热器。此外，散热片和绝缘层的使用保证了加热器和端帽中导线的可靠性。

Description

电摄影成像装置的熔化装置

                            技术领域

本发明涉及电摄影成像装置的熔化装置，特别是涉及一种采用热管的熔化装置，以便在电摄影成像装置中降低能耗并可实现快速加热。

                            背景技术

电摄影成像装置包括用于加热色粉图像转印到其上的纸张的熔化装置，以将粉末状态的色粉图像熔化和固着到纸张上。熔化装置包括将色粉熔化和固着到纸张上的熔化辊，和将纸张压在熔化辊上的压辊。

图1为采用卤素灯作为热源的传统熔化辊的水平剖视图。图2为使用图1的熔化辊单元的传统熔化装置的垂直剖视图。

参见图1，熔化辊单元10包括圆柱形熔化辊11和沿熔化辊11的轴线安装到熔化辊11中的卤素灯12。在熔化辊11的表面形成特氟龙(Teflon)涂层11a。卤素灯12在熔化辊11内产生热量，熔化辊11由卤素灯12发出的辐射热加热。

参见图2，压辊13位于熔化辊单元10下并与熔化辊11接触，从而使纸张14在两者之间通过。压辊13由弹簧13a弹性支承，从而当纸张通过熔化辊11和压辊13之间时，压辊13可以以预定的压力使纸张与熔化辊11紧密接触。此时，当纸张14通过熔化辊11和压辊1 3之间时，以粉末状态形成在纸张14上的色粉图像14a通过预定的压力和热量熔化并固着到纸张14上。

在熔化辊11的一侧设置有用于测量熔化辊11表面温度的热敏电阻15和用于在熔化辊11的表面温度超过预先设定值时切断电源的恒温器16。热敏电阻15测量熔化辊11的表面温度，并将对应于所测量温度的电信号传送给打印机(未示出)的控制器(未示出)。控制器根据所测量的温度控制供给卤素灯12的电量，以保持熔化辊11的表面温度在预定的范围内。当熔化辊11的温度因热敏电阻15和控制器失效无法控制使熔化辊11的温度超过预先设定的温度值时，恒温器16的触点(未示出)断开以切断向卤素灯12的电源供应。

这种采用卤素灯作为热源的传统熔化装置消耗大量的电能。特别是当电源接通以后，传统装置需在相当长的预热时间。预热时间可以是几十秒到数分钟。而且，在传统的熔化装置中，由于熔化辊由热源发出的辐射加热，热传递很慢，且由于与纸张接触发生的温度下降而引发的温度偏差的补偿也很慢，这样就很难保持熔化辊温度的恒定。此外，在打印机的操作为间断的备用状态，由于必须向热源周期性施加电源以便维持熔化辊的温度恒定，要消耗掉不必要的电源。

                            发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有电源连接单元的熔化装置，该电源连接单元具有改进的耐用性和可靠性，并减少电摄影成像装置的初始操作或从备用状态到再操作状态的过渡期的预热时间。

为实现本发明的上述目的，提供了一种电摄影成像装置的熔化装置，该熔化装置包括：圆柱形熔化辊；安装在该熔化辊内的内管；电阻线圈，其缠绕在内管上，该电组线圈没有覆盖保护涂层；第一绝缘层，设置在熔化辊和电阻线圈之间；第二绝缘层，设置在内管和电阻线圈之间；安装在转轴熔化辊两端的端帽，所述熔化辊在转轴上；以及插入每个端帽的外端部的电极。

优选的是，第一绝缘层和第二绝缘层的每一个都由至少一个云母层构成。

优选的是，电源连接单元包括：电极，插入每个端帽的每一个的外端部，每个端帽安装在转轴上的熔化辊的两端；衬套，安装在框架上形成的通孔中而与电极接触，框架支承熔化辊；弹性机构，使衬套与电极紧密接触而用于电连接。

优选的是，每个端帽包括：导线孔，在长度方向形成而使各导线可以穿过；底部，成形为可以使导线穿过导线孔而与电极电连接，该电极插入对应的端帽中。

优选的是，还包括：第一绝缘薄膜，设置在每个端帽的底部，以使底部与导线绝缘；散热片，设置在第一绝缘薄膜上，以便与导线电连接。

优选的是，熔化装置还包括第二绝缘薄膜，形成在第一和第二端帽中每一个的导线孔中，用于使导线与导线孔绝缘。

优选的是，熔化装置还包括至少一个键，形成在各端帽外圆周的一部分上，该至少一个键与熔化辊的端部配合；至少一个键槽，形成在熔化辊的每一端，与所述键相对应。所述至少一个键槽形成在所述熔化辊各端部的内侧，向下凹。

优选的是，各导线包括：环，在加热器的每一端与电阻线圈电连接；和条带，从环延伸出来。

                            附图说明

通过参照附图详细地描述本发明的优选实施例，可以使本发明的上述目的和优点变得更加清楚，其中：

图1为采用卤素灯作为热源的传统熔化辊的水平剖视图；

图2为采用图1的熔化辊的传统熔化装置的垂直剖视图；

图3为本发明优选实施例的熔化装置的垂直剖视图；

图4为图3所示熔化辊的水平剖视图；

图5到5B为图4所示第一端帽的透视图；

图6A到6B为图4所示第二端帽的透视图；

图7为沿VII-VII′线截取的图5A的第一端帽的剖视图；

图8为图4的熔化辊的局部透视图，并示出了在熔化辊端部的键槽；

图9为图4所示熔化辊的电源连接单元的分解透视图；

图10为图4所示导线示例的透视图。

                        具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的实施例。在附图中，为清楚起见，薄膜或各部分的厚度被夸大。

图3是电摄影成像装置中本发明实施例的熔化装置的垂直剖视图。图4为图3所示熔化辊的水平剖视图。参见图3和4，本发明的电摄影成像装置的熔化装置包括熔化辊单元110，其具有在纸张150释放出的方向，即顺时针转动的熔化辊112；压辊190，与熔化辊112接触而逆时针转动，从而使纸张150经过两者之间。

熔化辊单元110包括圆柱形熔化辊112，在其表面上形成有特氟龙涂层111；加热器113，安装在熔化辊112内并通过电源连接单元200由外部电源供给电能；热管114，安装在加热器113内，且其两端气密密封以保持预定的压力。热管114容纳预定量的工作液体115。电源连接单元200安装在熔化辊112的每一端。能量连接单元200连接到外部电源以向加热器13传输电能。

热敏电阻118安装在熔化辊112上方，以便可以测量与涂层111接触的熔化辊112和涂层111的表面温度。此外，恒温器119安装在熔化辊112上，从而可以在熔化辊112和涂层111的表面温度快速升高时切断电能供应，以便防止过热。

加热器113包括由Ni-Cr形成的电阻线圈113b，用于采用由电源连接单元200提供的电能产生热量；第一云母层113a，设置在电阻线圈113b和熔化辊112之间；第二云母层，设置在电阻线圈113b和热管114之间；导线116，从电阻线圈113b的两端向外伸出而与电源连接单元200电连接。加热器113的云母层113a和113c中的每一个都由至少一层构成。电阻线圈113b可以由Cr-Fe形成。

在制造具有上述结构的熔化辊单元110时，热管114依次由第二云母层113c、电阻线圈113b和第一云母层113包裹，并随后插入熔化辊112中。接着，110-150个大气压的压力施加到热管114中以拉大热管114，从而使加热器113与热管114的外圆周表面以及熔化辊112的内圆周表面紧密接触。

热管114为管状，并在其两端被气密密封。热管114中含有预定量的工作液体115。工作液体115由于从加热器113产生和传导的热量而蒸发，并将热量传导给熔化辊112，从而起到热介质的作用，防止在熔化辊112的表面存在温度差并在短时间内加热整个熔化辊112。工作液体115占热管114内部容积的5-50％，优选为5-15％。当工作液体115占热管114内部容积的5％或更少时，很有可能会发生干透的现象。因此，优选避免上述5％或更少的情况。

根据热管114的材料来选择工作液体115。例如，当热管114由不锈钢形成时，除了水以外，迄今为止所知的大多数工作液体都可以用作工作液体115。优选是采用FC-40(3M)作为工作液体115。

当热管114由铜(Cu)形成时，可以采用大多数的工作液体。最优选的是采用水，即蒸馏水。采用水或蒸馏水作为工作液体115的优点在于成本低，且防止环境污染。

熔化辊112由加热器113产生和传输的热量或热管114所含的工作液体115蒸发的热量加热，在纸张150上熔化粉末态的色粉151，并将色粉151固着到纸张150上。熔化辊由不透钢、铝(Al)或铜(Cu)形成。

第一端帽120和第二端帽130分别设置在熔化辊112的两端，从而使熔化辊112的两端用第一端帽120和第二端帽130盖住。除了第二端帽130在其外圆周表面设有齿轮而使第二端帽130的齿轮与电机的齿轮(未示出)啮合，从而使第二端帽130旋转以外，第二端帽130具有与第一端帽120相同的结构。

图5A和5B为图4所示第一端帽120的透视图。图6A和6B是图4所示第二端帽130的透视图。图7为沿VII-VII′线截取的图5A中第一端帽120的剖视图。在图7中，为清楚起见一起示出了导线116。图8为图4的熔化辊112的局部透视图，并示出在熔化辊112端部的键槽。

参见图5A至8，导线孔122和132分别在第一端帽120和第二端帽130上形成，从而使图7所示的导线116可以在长度方向引入第一端帽120和第二端帽130中的每一个。键124和134分别从第一端帽120和第二端帽130的外圆周表面突出。键124和134与在熔化辊112两端的内表面形成的图8中的键槽112配合。凹部125和135朝向热管114的两端分别形成在第一端盖120和第二端盖130的中心，从而使热管114的两端可以插入凹部125和135。电极槽126和136及电极接收部分127和137分别形成在第一端帽120和第二端帽130与凹部125和135相对的外部中心，以使图4中的电极210可以插入第一端帽120和第二端帽130。电极槽126在其底部126a带有第一绝缘薄膜126b，用于防止导线116的热量传导到第一端帽120，并还具有在第一绝缘薄膜126b上形成的散热片126c，以便与导线116相连，从而发散导线116的热量。优选的是在导线孔122的内侧设置第二绝缘薄膜(未示出)，以保护第一端帽120免受导线116的热量。

图9是与第二端帽130连接的电源连接单元200的分解透视图。参见图9，电源连接单元200安装在图4的框架160中，以将外部的电能传输给加热器113。电源连接单元200包括插入图6A中的电极槽136和图6A的电极接收部分137中的电极210；衬套220，安装在形成在于对应框架160的通孔中，与电极210接触，框架160支承图4中的熔化辊112；弹性单元240，使衬套220与电极210紧密接触而被电连接。

电极210包括突起212，插入位于第二端帽130中心，即熔化装置110的转轴上的电极槽136中；凸缘214，与突起212一体形成并插入电极接收部分137。电极210的突起212插入电极槽136，使插入图7的导线孔122并弯成直角的导线116与电极槽136的底部紧密接触，从而使突起212与导线116电连接。

第一端帽120和第二端帽130可以由聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或尼龙制成，其中具有诸如玻璃纤维等即使在高温下也只轻微变形的填料。

衬套220与电极210连接而传输外部电能，并包括突出部分222和盘224。突出部分222与凸缘214接触，盘224与图4中的外导线254相连。

通孔在框架160中形成。在通孔中从靠近熔化辊112的侧面开始依次形成第一挡块162和第二挡块164。当衬套插入通孔中时，第一挡块162挡止并支承盘224。第二挡块164挡止并支承绝缘盘250的凸缘251。

弹性单元240赋予间隔件130弹性，从而使衬套220可以紧密地接触电极210。此外，弹性单元240缓冲在熔化辊112操作过程中反复热膨胀或收缩产生的变形，从而防止衬套220与电极210断开。因此，优选的是使用压缩弹簧作为弹性单元240。此时，图4中的外导线254通过导线孔252与衬套220相连。此时，导线254可能会危险地与弹性单元240接触而引起电火花。因此，为了防止发生这种危险且防止第二端帽130由于衬套220撤回而与框架160接触，设置间隔件230。

通过采用绝缘盘250而将弹性单元240安装在框架160上。绝缘盘250支承弹性单元240。因此，衬套220首先安装在框架160的通孔内，随后安装弹性单元240和间隔件230。接下来安装绝缘盘250以防止弹性单元240脱开。

下面将参照附图详细描述在电摄影成像装置中具有上述结构的熔化辊的操作。

一旦通过外导线254，衬套220和电极210向加热器113的导线116供电，则电能使电阻线圈113b发出热量。一部分热量通过第一云母层113a传输给熔化辊112，其余的热量通过第二云母层113c传输给热管114。热管114中所含的工作液体115由于传输的热量而蒸发。蒸发的工作液体115的热量通过热管114表面形成的第一云母层113a和第二云母层113c传输给熔化辊112。熔化辊112接收经第一云母层113a和第二云母层113c传输的加热器113产生的热量和工作液体115的热量，从而使熔化辊112的表面温度在整个熔化辊上均匀地增加到目标温度，在该目标温度，色粉151可以被熔化并固着到纸张150上。

此后，在打印模式中，在纸张150通过熔化辊112和压辊190之间时，粉末态色粉151转印到纸张150，并通过具有预定温度的熔化辊112熔化并固着到纸张150上。随后，将色粉151熔化并固色到纸张150上的熔化辊112的热量被纸张150带走，从而使热管114所含的工作液体115液化。之后，当热量由加热器113传出时，工作液体115再次气化。接着，熔化辊112的表面温度保持在适于熔化和固着色粉151的目标温度，从而可以继续打印操作。

通常熔化和固着色粉图像的目标温度为160-190℃。本发明的熔化装置100在10秒内达到目标温度。在达到目标温度后，热敏电阻118测量熔化辊112的表面温度以将熔化辊112的表面温度保持在正常熔化和固着色粉151的预定范围内。当热敏电阻118无法控制表面温度且熔化辊112的表面温度快速升高时，恒温器119用机械的方法切断连接到电源连接单元200的电能，从而防止熔化辊112的表面温度迅速升高。这种电源供应操作可以根据设定的温度点而改变。此外，电源供应可以通过ON/OFF控制器、脉宽调制方法或比例和积分(PI)方法来控制。

图10为图4所示导线例子的透视图。导线170包括环172，环绕热管114且其一侧电连接到电阻线圈113b的一端；条带174，从环172伸出。条带174穿过图7的导线孔122并与图9的电极210相连。通过使用导线170，可以避免导线由于在空气中发散热量而断裂，从而更快速地将电极210与加热器113相连。

如上所述，本发明电摄影成像装置的熔化辊，采用热管，从而减少了初始操作的预热时间。由于电阻线圈覆盖有绝缘层，很容易制造加热器。此外，散热片和绝缘层的使用保证加热器和端帽中导线的可靠性。

尽管参照其优选实施例具体示出和描述了本发明，但本领域的普通技术人员可以理解可以进行各种形式和细节上的变换。因此，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种电摄影成像装置的熔化装置，该熔化装置包括：

圆柱形熔化辊；

安装在该熔化辊内的内管；

电阻线圈，其缠绕在内管上，该电阻线圈没有覆盖保护涂层；

第一绝缘层，设置在熔化辊和电阻线圈之间；

第二绝缘层，设置在内管和电阻线圈之间；

安装在熔化辊两端的端帽，所述熔化辊在转轴上；以及

插入每个端帽的外端部的电极。

2.如权利要求1所述的熔化装置，其特征在于，第一绝缘层和第二绝缘层的每一个都由至少一个云母层构成。

3.如权利要求1所述的熔化装置，其特征在于，还包括：

导线，用于连接电极和电阻线圈；

衬套，安装在框架上形成的通孔中而与电极接触，框架支承熔化辊；

弹性机构，使衬套与电极紧密接触而用于电连接。

4.如权利要求3所述的熔化装置，其特征在于，每个端帽包括：

导线孔，该导线孔在长度方向形成而使各导线穿过；和

底部，成形为使导线穿过导线孔而与电极电连接，该电极插入对应的端帽中。

5.如权利要求4所述的熔化装置，其特征在于，还包括：

第一绝缘薄膜，设置在每个端帽的底部，以使底部与导线绝缘；和

散热片，设置在第一绝缘薄膜上，以便与导线电连接。

6.如权利要求4所述的熔化装置，其特征在于，还包括第二绝缘薄膜，其形成在每个端帽的导线孔中，用于使导线与导线孔绝缘。

7.如权利要求3所述的熔化装置，其特征在于，还包括：

至少一个键，形成在每个端帽外圆周的一部分上，该至少一个键与熔化辊的端部配合；和

至少一个键槽，形成在熔化辊的每一端，与所述键相对应。

8.如权利要求7所述的熔化装置，其特征在于，至少一个键槽形成在熔化辊每一端的内侧。

9.如权利要求1所述的熔化装置，其特征在于，各导线包括：

环，在加热器的每一端与电阻线圈电连接；和

条带，从环延伸出来。

10.如权利要求1所述的熔化装置，其特征在于，所述内管是呈管形的并且含有预定量的工作液体的热管，该热管在其两端气密密封。

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