用于具有非均勻熱負(fù)荷的熔化裝置的加熱器配置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于具有非均勻熱負(fù)荷的熔化裝置的加熱器配置，更具體地涉及一種可變電阻加熱器元件，基于其溫度使電流能流過(guò)第一電阻加熱器元件和第二電阻加熱器元件。當(dāng)可變電阻加熱器元件處于預(yù)定溫度以下時(shí)，電流流過(guò)第一電阻加熱器元件，并被限制流過(guò)第二電阻加熱器元件。當(dāng)可變電阻加熱器元件處于預(yù)定溫度或以上時(shí)，電流流過(guò)第一和第二電阻加熱器元件。
【專利說(shuō)明】用于具有非均勻熱負(fù)荷的熔化裝置的加熱器配置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及加熱器，并且具體地，涉及用于在相變墨印刷機(jī)中熔化相變墨的加熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]一般來(lái)說(shuō)，噴墨印刷機(jī)包括至少ー個(gè)將液體墨滴噴射到圖像接收構(gòu)件表面上的印刷頭。相變噴墨印刷機(jī)采用在常溫下為固體但是在高溫時(shí)轉(zhuǎn)變成液相的相變墨。然后可通過(guò)印刷頭將熔化的墨噴射到圖像接收構(gòu)件表面上。圖像接收構(gòu)件可以是介質(zhì)承印物或例如轉(zhuǎn)筒或環(huán)形帶等中間成像構(gòu)件。然后將中間成像構(gòu)件上的圖像轉(zhuǎn)印到圖像接收承印物上。一旦噴射的墨在圖像接收表面上，則墨滴迅速固化以形成圖像。
[0003]相變噴墨印刷機(jī)通常使用具有一個(gè)或者多個(gè)加熱板的熔化裝置，以熔化與該加熱板接觸的固體相變墨，并且將熔化的墨傳輸?shù)较嚓P(guān)的印刷頭。熔化裝置使用高功率密度以快速地加熱熔化板與相關(guān)的加熱器元件，并且以特定的速率和溫度將墨流提供給印刷頭。然而，該熔化板的快速加熱會(huì)導(dǎo)致所述加熱器元件或熔化裝置電路的脫層或損壞。當(dāng)不均勻的熱負(fù)荷存在于所述熔化板的加熱的表面時(shí)，與快速加熱相關(guān)的問(wèn)題會(huì)更嚴(yán)重。例如，當(dāng)熔化板的ー些區(qū)域與墨直接接觸，并且其他區(qū)域僅與之前熔化的墨或者根本沒(méi)有墨的殘余膜接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不均勻的熱負(fù)荷。快速加熱可能損壞保持在與固體墨直接接觸的熔化板的區(qū)域之外的墨膜。
[0004]與快速加熱熔化板相關(guān)的、歸因于非均勻熱負(fù)荷的問(wèn)題的目前的解決方案遇到許多的缺點(diǎn)。例如，一種解決方案必須提供兩個(gè)單獨(dú)的加熱器和兩個(gè)單獨(dú)的加熱器電路以分開控制熔化板的不同區(qū)域的加熱。然而，這種解決方案顯著增加了印刷機(jī)的制造成本。另一種解決方案是減少加熱器的不與熱負(fù)荷接觸的區(qū)域的總功率。當(dāng)墨的熔化溫度與墨從熔化板滴落所需的滴落溫度相距較大時(shí)，該方案就會(huì)變得有問(wèn)題。升高熔化的墨至處于所期望的滴落溫度的任務(wù)從熔化板的具有較小的熱負(fù)荷的區(qū)域開始，需要升高的功率密度以跟上增長(zhǎng)的墨的流率。
[0005]因此，所需要的是，使用具成本效益的單通道電路以驅(qū)動(dòng)在內(nèi)在安全和熱負(fù)荷平衡的系統(tǒng)中的至少兩個(gè)具有不同熱負(fù)荷的加熱區(qū)域的加熱器裝置。以高電壓使熔化板快速地初始加熱，隨后在升溫后以降低的電壓來(lái)維持這些板的加熱運(yùn)行以防止加熱器或者墨的損壞，能以這樣的有效電壓控制來(lái)運(yùn)行的加熱器裝置也是合乎期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]已經(jīng)研發(fā)了ー種用于熔化固體墨的加熱器，該加熱器能夠改變流向與其連接的多個(gè)電阻加熱器元件的電流。該加熱器包括:第一電阻加熱器元件，其被配置為與電功率源電連接；第二電阻加熱器元件，其被配置為與用于所述電功率源的電回路電連接；和可變電阻加熱器元件，其第一端與所述第一電阻加熱器元件電連接并且第二端與所述第二電阻加熱器元件電連接，所述可變電阻加熱器元件被配置為:響應(yīng)于所述可變電阻加熱器元件在預(yù)定的溫度以下，使電流能流過(guò)所述第一電阻加熱器元件，并且限制電流流過(guò)所述第二電阻加熱器元件，以及響應(yīng)于所述可變電阻加熱器元件在預(yù)定的溫度或在預(yù)定的溫度以上，使電流能流過(guò)所述第一電阻加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件。在一種實(shí)施方式中，所述加熱器進(jìn)一步包括:電功率源，其電連接所述第一電阻加熱器元件以將電功率供應(yīng)給所述第一電阻加熱器元件；和控制器，其能操作地連接到所述電功率源，所述控制器被配置為:當(dāng)所述可變電阻加熱器元件處于所述預(yù)定的溫度之下時(shí)，以第一電壓值運(yùn)行所述電功率源，以及當(dāng)所述可變電阻加熱器元件處于所述預(yù)定的溫度或之上時(shí)，以第二電壓值運(yùn)行所述電功率源，所述第二電壓值小于所述第一電壓值。
[0007]—種熔化器裝置，其包含加熱器，以改善該熔化器的加熱的表面上的熱分布。該熔化器裝置包括:第一電阻加熱器元件，其被配置為與電功率源電連接；第二電阻加熱器元件，其被配置為與用于所述電功率源的電回路電連接；可變電阻加熱器元件，其第一端與所述第一電阻加熱器元件電連接并且第二端與所述第二電阻加熱器元件電連接，所述可變電阻加熱器元件被配置為:響應(yīng)于所述可變電阻加熱器元件在預(yù)定的溫度以下，使電流能流過(guò)所述第一電阻加熱器元件，并且限制電流流過(guò)所述第二電阻加熱器元件，以及響應(yīng)于所述可變電阻加熱器元件在預(yù)定的溫度或在預(yù)定的溫度以上，使電流能流過(guò)所述第一電阻加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件；和熔化板，其被配置為接收和熔化所述固體墨，所述熔化板具有至少一個(gè)平面部件，所述平面部件與所述第一電阻加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件熱連接，以使所述第一電阻加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件能將所述平面部件加熱到預(yù)定溫度范圍內(nèi)的溫度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1所示為一種電路圖，其圖解了被配置為改變流向多個(gè)電阻加熱器元件的電流的加熱器裝置的一種實(shí)施方式；
[0009]圖2 — 4是圖解圖1的加熱器裝置的替代的實(shí)施方式的電路圖；
[0010]圖5為相變墨印刷機(jī)的框圖；
[0011]圖6為四個(gè)墨源和具有四個(gè)熔化板的熔化器組件的頂視圖；
[0012]圖7為與墨儲(chǔ)存與供應(yīng)組件可操作地關(guān)聯(lián)的圖6的熔化器組件的正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)在參見圖5，其描繪了相變墨印刷機(jī)10。如圖所示，印刷機(jī)10包括框架11，印刷機(jī)10的所有操作子系統(tǒng)和組件直接或間接安裝到所述框架11。印刷機(jī)10還包括以鼓的形式示出的但同樣可以是支持環(huán)狀帶形式的圖像接收構(gòu)件12。圖像接收構(gòu)件12具有可在方向16上移動(dòng)的成像表面14，在成像表面14上形成相變墨圖像。如本文所使用的，“處理方向”是指成像表面14通過(guò)印刷頭以接收噴射的墨時(shí)圖像接收構(gòu)件12的移動(dòng)方向，并且“交叉處理方向”是指橫跨圖像接收構(gòu)件12的寬度的垂直于處理方向的方向。致動(dòng)器(未示出)可操作地連接至圖像接收構(gòu)件12并配置成使圖像接收構(gòu)件12沿方向16旋轉(zhuǎn)。
[0014]印刷機(jī)10還包括相變墨系統(tǒng)20，其具有一種固體形式的彩色相變墨的至少一個(gè)墨源22。如所圖示，印刷機(jī)10是多色印刷機(jī)，并且墨系統(tǒng)20包括四種墨源22、24、26、28，其代表四種不同的相變墨顏色，例如CYMK(青色、黃色、品紅和黑色)。所述相變墨系統(tǒng)20還包括用于將固體形式的相變墨熔化或相變成液體形式的相變墨熔化和控制組件(未示出)。
[0015]在固體墨熔化后，相變墨熔化和控制組件控制并向印刷頭系統(tǒng)30提供熔化的液體形式的墨，所述印刷頭系統(tǒng)30包括至少一個(gè)印刷頭組件32，并且在該圖中，包括第二印刷頭組件34。組件32和34包括能夠彩色或黑白打印的印刷頭。在一個(gè)實(shí)施方式中，各組件保有兩個(gè)印刷頭，每個(gè)印刷頭各自噴射四種顏色的墨。每個(gè)組件中的印刷頭端對(duì)端地結(jié)合在一起以形成全寬度四色陣列。在另一個(gè)實(shí)施方式中，各印刷頭組件32和34包括四個(gè)單獨(dú)的印刷頭，即對(duì)于每種顏色有一個(gè)印刷頭。
[0016]仍然參見圖5,印刷機(jī)10還包括承印物供應(yīng)和操作系統(tǒng)40。承印物供應(yīng)和操作系統(tǒng)40包括承印物供應(yīng)源42、44和48，其中例如供應(yīng)源48是高容量供紙或進(jìn)紙器，其配置成儲(chǔ)存并供應(yīng)切片形式的圖像接收承印物。承印物供應(yīng)和操作系統(tǒng)40還包括承印物運(yùn)送和處理系統(tǒng)50，其具有承印物預(yù)熱器52并還可包括熔化/涂布裝置60。所示的印刷機(jī)10還可包括具有文件保持托盤72的原始文件進(jìn)給器70、文件片材進(jìn)給和取回裝置74、以及文件曝光和掃描系統(tǒng)76。
[0017]在其上印刷圖像的片材(承印物)包含任何介質(zhì)，例如紙張、透明膠片、板材、標(biāo)簽等，所述片材(承印物)通過(guò)進(jìn)給機(jī)構(gòu)(未示出)從承印物供應(yīng)源42、44、48中得到。承印物運(yùn)送和處理系統(tǒng)50使片材沿處理方向(P)移動(dòng)通過(guò)印刷機(jī)以將墨圖像轉(zhuǎn)印并固定到介質(zhì)上。承印物運(yùn)送和處理系統(tǒng)50可包括適于移動(dòng)片材或承印物的任何形式的裝置。
[0018]在控制器80的幫助下執(zhí)行印刷機(jī)10的各子系統(tǒng)、組件和功能的運(yùn)行和控制?？刂破?0，例如是具有有電子存儲(chǔ)器84的中央處理單元(CPU)82和顯示器或用戶界面(UI)86的設(shè)備齊全的專用微型計(jì)算機(jī)?？刂破?0包括傳感器輸入和控制電路88以及像素布置和控制電路89。此外，CPU82讀取、捕獲、產(chǎn)生并管理來(lái)自例如掃描系統(tǒng)76或在線或工作站連接件90等圖像輸入源的圖像數(shù)據(jù)流。
[0019]控制器80還包括用于數(shù)據(jù)和程序指令的記憶存儲(chǔ)器?？刂破?0可用執(zhí)行程序指令的通用或?qū)Ｓ每删幊烫幚砥鱽?lái)實(shí)現(xiàn)。執(zhí)行程序功能所要求的指令和數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在與所述處理器或控制器相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器中。所述處理器、它們的存儲(chǔ)器和接口電路構(gòu)建控制器以實(shí)現(xiàn)印刷機(jī)10的功能。這些組件可提供在印刷電路板上，或者作為專用應(yīng)用集成電路(ASIC)中的電路提供。每個(gè)電路可以由單獨(dú)的處理器實(shí)施，或多個(gè)電路可以在同一處理器上實(shí)施?？商鎿Q地，所述電路可由分立元器件或VLSI電路中提供的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。并且，本文所述的電路可用處理器、ASIC、分立元器件或VLSI電路的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0020]在操作時(shí)，將用于產(chǎn)生圖像的圖像數(shù)據(jù)從掃描系統(tǒng)76或經(jīng)由在線或工作站連接件90發(fā)送至控制器80，以用于處理并輸出至印刷頭組件32。此外，控制器80例如經(jīng)由用戶界面86由操作者輸入來(lái)確定和/或接受相關(guān)的子系統(tǒng)和組件的控制，并因此根據(jù)這些控制運(yùn)行印刷機(jī)的這些組件。結(jié)果，適當(dāng)顏色的固體形式的相變墨熔化并輸送至印刷頭組件32和34。相對(duì)于成像表面14執(zhí)行像素布置控制以形成期望的圖像，該圖像與被處理的圖像數(shù)據(jù)相符，且圖像接收承印物由源42、44、48中的任一個(gè)提供，并且通過(guò)承印物運(yùn)送和處理系統(tǒng)50與在表面14上的圖像信息同步對(duì)準(zhǔn)地操作。最后，將圖像從表面14轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印壓區(qū)18內(nèi)的接收承印物上，所述轉(zhuǎn)印壓區(qū)18在成像構(gòu)件12和沿方向17旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)印輥19之間形成。然后可將承載被轉(zhuǎn)印的墨圖像的介質(zhì)輸送至熔化/涂布裝置60，以便隨后將圖像固定到承印物上。
[0021]現(xiàn)在參見圖6和7，示出了印刷機(jī)10的墨輸送系統(tǒng)100 (圖6)和墨儲(chǔ)存和供給組件400 (圖7)。所述墨輸送系統(tǒng)100包括四個(gè)(4個(gè))墨源22、24、26、28，并且每個(gè)墨源配置成容納不同的固體形式的相變墨，例如不同顏色的墨。然而，墨輸送系統(tǒng)100可包括任何合適數(shù)目的墨源，并且每個(gè)墨源同樣配置成容納不同的固體形式的相變墨。在本文中將不同的固體墨根據(jù)其顏色稱作CYMK，其包括青色122、黃色124、品紅126和黑色128。每種墨源可包括用于將每種固體墨與其它墨分開儲(chǔ)存的殼體(未示出)。固體墨通常是塊狀的形式，但是固體墨可以是其它形式，其中，包括但不限于丸狀和顆粒狀等。
[0022]所述墨輸送系統(tǒng)100還包括熔化器組件，一般以102示出。所述熔化器組件102包括與墨源連接的熔化器，例如熔化器板，其用于使固體相變墨熔化成液相。如圖所示的，所述熔化器組件102包括四個(gè)熔化器板112、114、116、118，每個(gè)板分別對(duì)應(yīng)于獨(dú)立的墨源22、24、26和28，并與其連接。每個(gè)熔化器板112、114、116、118包括墨接觸部分130和滴墨端部分132。熔化板112、114、116和118具有延伸到墨接觸部分130的上面和側(cè)面的額外表面區(qū)域，以確保捕獲熔化前端的墨并且允許固體墨的不完全對(duì)齊。所述滴墨端部分132在墨接觸部分130下方延伸并在最低端處的滴墨端134終止(圖7)。滴墨端部分132可以是在滴墨端134處終止的變窄部分。
[0023]熔化板112、114、116和118可由熱傳導(dǎo)材料形成，例如由金屬形成，將其以已知方式加熱。下文將更詳細(xì)地討論熔化板112、114、116和118的加熱。在一個(gè)實(shí)施方式中，將固體相變墨加熱至約70°C至140°C以使固體墨熔化成液體形式并且提供液體墨至液體墨儲(chǔ)存和供應(yīng)組件400。當(dāng)各顏色墨熔化，墨粘附到其對(duì)應(yīng)的熔化板112、114、116、118上，并且重力使液體墨向下移動(dòng)至滴墨端134。然后液體墨以144處所不的墨滴形式從滴墨端134滴落。來(lái)自熔化板112、114、116、118的熔化墨可靠重力或通過(guò)其它方式導(dǎo)入墨儲(chǔ)存和供應(yīng)組件400。所述墨儲(chǔ)存和供應(yīng)組件400可以遠(yuǎn)離印刷頭組件32的印刷頭。
[0024]進(jìn)一步參見圖7，所述墨儲(chǔ)存和供應(yīng)系統(tǒng)400包括儲(chǔ)墨器404，其配置成容納一定量的來(lái)自相應(yīng)墨源/熔化裝置的熔化墨，并根據(jù)需要經(jīng)由熔化墨連通通路使熔化墨與一個(gè)或多個(gè)印刷頭連通。每個(gè)儲(chǔ)墨器404包括:開口 402，其位于相應(yīng)熔化板下方并配置成接收熔化墨，以及室406，其位于所述開口 402下方并配置成容納從相應(yīng)熔化板接收的一定量的熔化墨。通過(guò)儲(chǔ)墨器加熱器(未示出)將遠(yuǎn)程儲(chǔ)墨器404各自加熱，所述儲(chǔ)墨器加熱器可以是用于所有儲(chǔ)墨器的共用加熱器或用于各單獨(dú)儲(chǔ)墨器的專用加熱器。所述儲(chǔ)墨器加熱器可位于儲(chǔ)墨器404的內(nèi)部或外部，并可依靠輻射、傳導(dǎo)或?qū)α骷訜嵋允沟脙?chǔ)墨器中的墨達(dá)到最低限度的相變?nèi)刍瘻囟?。可將作為本文所述相變墨系統(tǒng)一部分的儲(chǔ)墨器和管道選擇性地加熱以維持適當(dāng)?shù)哪珳囟确秶?，并且這種加熱控制可以包括溫度監(jiān)控和熱功率調(diào)整和/或定時(shí)。
[0025]經(jīng)由供墨通路410將墨從儲(chǔ)墨器404引導(dǎo)到至少一個(gè)印刷頭。所述供墨通路410可以是任何適宜設(shè)備或裝置，其能夠?qū)⒘黧w(例如熔化的墨)從儲(chǔ)墨器404傳輸?shù)街辽僖粋€(gè)印刷頭，并且在一個(gè)實(shí)施方式中，傳輸?shù)街辽僖粋€(gè)印刷頭所附載的(on-board)儲(chǔ)墨器。所述供墨通路410可以是管道、槽、溝槽、導(dǎo)管、管狀物或類似結(jié)構(gòu)，或者是能夠以任何合適的方式從外部或內(nèi)部加熱以將相變墨維持在液體形式的密閉通道。
[0026]現(xiàn)在參照?qǐng)D1-4，其示出了說(shuō)明加熱器裝置的可選實(shí)施方式的電路示意圖，該加熱器裝置被配置以改變流向多個(gè)電阻加熱器元件的電流。在一種實(shí)施方式中，在圖1-4中所描繪的加熱器裝置可操作地與印刷機(jī)10的熔化器組件102相關(guān)聯(lián)，以加熱熔化板112、114、.116和118，從而將固體相變墨熔化為液體形式。加熱器裝置201、202、203和204中的每個(gè)包括:第一電阻加熱器元件206x，其被配置為與電功率源210x電連接；和第二電阻加熱器元件208x，其被配置為與電功率源210x的電回路電連接。電回路可以是電功率源的終端或電氣接地。
[0027]熔化板112、114、116和118中的每個(gè)的接觸部分130和滴墨端部分132總體上定義了熔化表面130、132，第一和第二電阻加熱器元件ZOe5^P 208x與熔化表面130、132熱連接。這樣的熱連接使所述第一和第二電阻加熱器元件206x和208x能將熔化表面130、132加熱到預(yù)定溫度范圍內(nèi)的溫度。在一種實(shí)施方式中，所述第一和第二電阻加熱器元件206x和208x熱連接到熔化表面130、132，如圖中所示，相對(duì)于接觸固體墨以使其熔化的表面，熔化表面130、132可以是平面構(gòu)件的形式。在另ー種實(shí)施方式中，所述第一和第二電阻加熱器元件206x和208x熱連接到熔化表面130和132，所述熔化表面130和132鄰近接觸固體墨以使其熔化的表面。在又ー實(shí)施方式中，所述第一和第二電阻加熱器兀件206x和208x —連接到直接接觸固體墨的熔化表面130和132。在一種實(shí)施方式中，第一電阻加熱器元件.206x被配置為加熱接觸部分130，并且第二電阻加熱器元件208x被配置為加熱滴墨端部分.132。
[0028]加熱器裝置201、202、203和204中的每ー個(gè)還包括可變電阻加熱器元件212x，可變電阻加熱器元件212x在第一端部214x與第一電阻加熱器元件206x電連接，并在第二端部.216x與第二電阻加熱器元件208x電連接?？勺冸娮杓訜崞髟?12x被配置成:響應(yīng)于可變電阻加熱器元件212x在預(yù)定溫度以下，使電流能流過(guò)第一電阻加熱器元件206x，并限制電流流過(guò)第二電阻加熱器元件208x。電流流過(guò)限制是指流過(guò)的電流明顯小于一旦達(dá)到預(yù)定溫度閾值時(shí)所產(chǎn)生的電流?？勺冸娮杓訜崞髟?12x被進(jìn)ー步配置為:響應(yīng)于可變電阻加熱器元件212x達(dá)到或超過(guò)預(yù)定溫度，使電流能流過(guò)第一和第二電阻加熱器元件206x和208x。
[0029]在圖1-4所示的實(shí)施方式中，加熱器裝置201、202、203和204包括:電功率源.210x，其可操作地與第一電阻加熱器元件206x連接，并被配置為供應(yīng)電功率至第一電阻加熱器兀件206x。在一種實(shí)施方式中，電功率源210x被配置為以恒定的電壓模式運(yùn)行,并產(chǎn)生恒定電壓。在一種替代的實(shí)施方式中，電功率源210x被配置為以可變電壓模式運(yùn)行，并產(chǎn)生可變電壓。
[0030]為了以可變電壓模式運(yùn)行電功率源210x，加熱器裝置201、202、203和204中的每個(gè)包括控制器，如控制器80，其可操作地連接至電功率源210x。在這個(gè)實(shí)施方式中，控制器.80以第一電壓(V1)運(yùn)行電功率源210x，同時(shí)可變電阻加熱器元件212x低于預(yù)定溫度。可變電阻加熱器元件212x—旦達(dá)到或超過(guò)預(yù)定的溫度，控制器80以第二電壓(V2)運(yùn)行電功率源210x，第二電壓(V2)小于第一電壓值V115為了以恒定電壓模式運(yùn)行電功率源210x，加熱器裝置201、202、203和204中的每個(gè)包括控制器，該控制器被配置為使用溫度反饋以操作該裝置。
[0031]在不同的實(shí)施方式中，可變電阻加熱器元件212x是正溫度系數(shù)(PTC)加熱器元件和負(fù)溫度系數(shù)(NTC)加熱器元件中的ー個(gè)或多個(gè)。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“PTC加熱器元件”或者“ PTC元件”意指:當(dāng)PTC元件的溫度升高到高于某個(gè)閾值時(shí)，具有以受控方式増大的電阻的電氣部件。PTC元件的電阻和溫度的繪制圖通常稱作R/T曲線。閾值溫度(高于該閾值溫度，PTC元件的電阻急劇增大)稱作居里溫度(Currie Temperature),在居里溫度下，PTC元件的R/T曲線有明顯的過(guò)渡。達(dá)到居里溫度之前，電阻可以不變甚至略有下降，但超過(guò)居里溫度時(shí)，增加的電阻的斜率通常變得非常陡峭。
[0032]如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“NTC加熱器元件”或者“NTC元件”意指:當(dāng)NTC元件的溫度升高到高于某個(gè)閾值時(shí)，具有以受控方式減小的電阻的電氣部件。類似于PTC元件，NTC元件有R/T曲線。然而，超過(guò)NTC元件的居里溫度后，R/T曲線顯示為明顯過(guò)渡為下降電阻的陡峭斜率。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“過(guò)渡溫度”意指PTC元件或NTC元件的居里溫度。在一種實(shí)施方式中，可變電阻加熱器元件212x的預(yù)定溫度是過(guò)渡溫度。
[0033]在一種實(shí)施方式中，可變電阻加熱器元件212x與第一和第二電阻加熱器元件206x和208x.隔離。例如，可變電阻加熱器元件212x可以被配置為:相對(duì)于加熱器裝置201、202、203和204中的每一個(gè)是獨(dú)立的部件。在另一個(gè)例子中，可變電阻加熱器元件212X可以配置為通過(guò)焊盤或類似物與加熱器裝置201、202、203和204中的每個(gè)斷開(hang off)。在其他例子中，通過(guò)任何能使可變電阻加熱器元件212x不受第一和第二電阻加熱器元件206x和208x溫度變化的影響的連接方法，而使可變電阻加熱器元件212x與第一和第二電阻加熱器元件206x和208x—隔離。
[0034]現(xiàn)在參考圖1，第一實(shí)施方式中示出了加熱器裝置201。第一和第二電阻加熱器元件206i和208i相互以串聯(lián)電路方式連接。可變電阻加熱器元件212i被配置為PTC加熱器元件218i，并與第二電阻加熱器元件208i以并聯(lián)電路方式連接。
[0035]加熱器裝置201被配置為以第一電壓V1運(yùn)行，以提供對(duì)熔化板112、114、116和118的迅速、初始的加熱。一旦熔化板112、114、116和118被加熱到預(yù)定溫度范圍，加熱器裝置201被配置為以第二電壓V2運(yùn)行。該第二電壓V2通常是所提供的用于加熱器裝置201穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電壓。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“預(yù)定溫度范圍”意指讓熔化板112、114、116和118引起固體相變油墨達(dá)到熔化溫度或滴落溫度的溫度范圍。
[0036]加熱器裝置201的PTC元件ZlS1具有表示PTC元件ZlS1處于第一電壓V1下時(shí)達(dá)到其過(guò)渡溫度所需的時(shí)間的時(shí)間常數(shù)(tpt。)。當(dāng)熔化板112、114、116和118在非熔化溫度(T1)下時(shí)，PTC元件218i具有小于第二電阻加熱器元件208i的電阻(R2)的第一電阻(R1X在一種實(shí)施方式中，在非熔化溫度T1下，PTC元件218i的第一電阻R1是小于或等于第二電阻加熱器元件208i的電阻R2的約百分之十二(12%)。
[0037]當(dāng)熔化板112、114、116和118在熔化溫度(T2)下時(shí)，PTC元件ZlS1還具有大于第二電阻加熱器元件ZOS1的電阻(R2)的第二電阻(R3)。在一種實(shí)施方式中，在熔化溫度T2下，PTC元件212i的第二電阻R2是大于或等于第二電阻加熱器元件208i的電阻R2的約百分之二百(200%)。
[0038]在熔化循環(huán)的初始階段期間，控制器80被配置為操作電功率源210i以向加熱器裝置201提供第一電壓％。在這個(gè)實(shí)施方式中，供應(yīng)第一電壓V1持續(xù)第一時(shí)間段U1)，所述第一時(shí)間段U1)小于或等于PTC元件218i的時(shí)間常數(shù)tpt。。在第一時(shí)間段h期間，電流值增大的電流流過(guò)第一電阻加熱器元件2061;同時(shí)第二電阻加熱器元件208i被保護(hù)不讓增大的電流流過(guò)。因?yàn)镻TC元件218i的第一電阻R1遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于第二電阻加熱器元件208i的電阻R2,因此第二電阻加熱器元件208i被保護(hù)不讓增大的電流流過(guò)。在本實(shí)施方式中，盡管第一時(shí)間段ti已經(jīng)被描述為小于或等于PTC元件218:的時(shí)間常數(shù)tpt。，但在其它實(shí)施方式中，第一時(shí)間段h可以等于或大于PTC元件218i的時(shí)間常數(shù)tpt。。
[0039]隨著熔化循環(huán)的繼續(xù)，PTC元件218:自加熱并接近其過(guò)渡溫度，該過(guò)渡溫度發(fā)生在PTC元件218:的時(shí)間常數(shù)tpt。處。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“自加熱”意指:不同于通過(guò)直接接觸第一和第二電阻加熱器元件206i和208i而產(chǎn)生的熱，由于內(nèi)部產(chǎn)生的熱而導(dǎo)致PTC元件2181溫度上升。就在快要達(dá)到時(shí)間常數(shù)tpt。時(shí)，控制器80被配置為將供給加熱器裝置201的電壓從第一電壓V1減小到第二電壓V2。這種電壓的減小使得在達(dá)到時(shí)間常數(shù)tpt。后，第一電阻加熱器元件206:能以被設(shè)計(jì)來(lái)獲得目標(biāo)熔化速率的電平供電。這種從V1到V2的電壓的減小也使所述第二電阻加熱器元件208:能以達(dá)到預(yù)期的熔化溫度所需的電平供電。在本實(shí)施方式中，因?yàn)镻TC元件218i的第二電阻R3大于第二電阻加熱器元件208i的電阻R2,所以在達(dá)到PTC元件218i的時(shí)間常數(shù)tpt。后，流到PTC元件218i的電流最小。
[0040]現(xiàn)在參考圖2所示，其示出了第二實(shí)施方式中的加熱器裝置202。第一和第二電阻加熱器元件2062和2082以并聯(lián)電路 方式彼此連接?？勺冸娮杓訜崞髟?1?被配置為NTC加熱器元件2202，并與第二電阻加熱器元件2082以串聯(lián)電路方式連接。
[0041]類似于加熱器裝置201，加熱器裝置202被配置為以第一電壓V1運(yùn)行以對(duì)熔化板112、114、116和118提供快速、初始的加熱。一旦熔化板112、114、116和118被加熱到預(yù)定溫度范圍，加熱器裝置202被配置為以第二電壓V2運(yùn)行。
[0042]加熱器裝置201的NTC元件2202具有表示NTC元件2202處于第一電壓V1下時(shí)達(dá)到其過(guò)渡溫度所需的時(shí)間的時(shí)間常數(shù)(tnt。)。當(dāng)熔化板112、114、116和118在非熔化溫度T1下時(shí)，NTC兀件2202的第一電阻(R4)與第二電阻加熱器兀件2082的電阻R2的和大于第一電阻加熱器兀件2062的電阻(R5X在一種實(shí)施方式中，NTC兀件2202的第一電阻R4與第二電阻加熱器元件2082的電阻R2的和大于或等于第一電阻加熱器元件2062的電阻R5的百分之三百五十(350 %)。
[0043]此外，當(dāng)熔化板112、114、116和118在非熔化溫度T1下時(shí)，NTC元件2202的第一電阻R4大于第二電阻加熱器元件2082的電阻R2。在上面段中所描述的實(shí)施方式中，NTC元件2202的第一電阻R4大于或等于第二電阻加熱器元件2082的電阻R2的百分之二百(200% )。
[0044]當(dāng)熔化板112、114、116和118在熔化溫度T2下時(shí)，NTC元件2202的第二電阻(R6)與第二電阻加熱器元件2082的電阻R2的和約等于第一電阻加熱器元件2062的電阻R5。此外，在熔化溫度T2下時(shí)，該NTC元件2202的第二電阻R6小于第二電阻加熱器元件2082的電阻R2。在一種實(shí)施方式中，該NTC元件2202的第二電阻R6小于或等于第二電阻加熱器元件2082的電阻R2的百分之十(10%)。
[0045]在熔化循環(huán)的初始階段期間，控制器80被配置為操作電功率源2102以向加熱器裝置202提供第一電壓在這個(gè)實(shí)施方式中，供應(yīng)第一電壓V1持續(xù)第一時(shí)間段U1)，該第一時(shí)間段U1)小于或等于NTC元件2202的時(shí)間常數(shù)tnt。。在第一時(shí)間段h期間，電流值增大的電流流過(guò)第一電阻加熱器元件2062，同時(shí)第二電阻加熱器元件2082被保護(hù)不讓該增大的電流流過(guò)。因?yàn)镹TC元件2202的第一電阻R4與第二電阻加熱器元件2082的電阻R2的和遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第一電阻加熱器元件2062的電阻R5,因此第二電阻加熱器元件2082被保護(hù)不讓該增大的電流流過(guò)。
[0046]隨著熔化循環(huán)的繼續(xù)，NTC元件2202自加熱并接近其過(guò)渡溫度，該過(guò)渡溫度發(fā)生在NTC元件2202的時(shí)間常數(shù)tnt。處。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“自加熱”意指:不同于通過(guò)直接接觸第一和第二電阻加熱器元件2062和2082而產(chǎn)生的熱，由于內(nèi)部產(chǎn)生的熱而導(dǎo)致NTC元件2202的溫度上升。就在快要達(dá)到時(shí)間常數(shù)tnt。時(shí)，控制器80被配置為將供給加熱器裝置202的電壓從第一電壓V1減小到第二電壓V2。這種電壓的減小使得在達(dá)到時(shí)間常數(shù)tnt。后，第一電阻加熱器元件2062能以被設(shè)計(jì)來(lái)獲得目標(biāo)熔化速率的電平供電。這種從V1到V2的電壓的減小也使所述第二電阻加熱器元件2082能以達(dá)到預(yù)期的熔化溫度所需的電平供電。
[0047]圖3和圖4描繪了加熱器裝置203、204的替代實(shí)施方式，其還包括第二可變電阻加熱器元件222x。在這些實(shí)施方式中，可變電阻加熱器元件212x和第二可變電阻加熱器元件222x被配置為改變流到第一和第二電阻加熱器元件206x和208x的電流。
[0048]現(xiàn)在參考圖3，其示出了第三實(shí)施方式中的加熱器裝置203。第一和第二電阻加熱器元件2063和2083以串聯(lián)電路方式彼此連接?？勺冸娮杓訜崞髟?123被配置為PTC加熱器元件2183，并與第二電阻加熱器元件2083以并聯(lián)電路方式連接。第二可變電阻加熱器元件2223被配置為NTC加熱器元件2203，并且與第一電阻加熱器元件2063以并聯(lián)電路方式連接。
[0049]現(xiàn)在參考圖4，其示出了第四實(shí)施方式中的加熱器裝置204?？勺冸娮杓訜崞髟?124被配置為NTC加熱器元件2204，并與第二電阻加熱器元件2084以串聯(lián)電路方式連接。第二可變電阻加熱器元件2224被配置為PTC加熱器元件2184，并與第一電阻加熱器元件2064以串聯(lián)電路方式連接。串聯(lián)連接的PTC加熱器元件2204和第一電阻加熱器元件2064，以并聯(lián)電路方式，與串聯(lián)連接的NTC加熱器元件2204和第二電阻加熱器元件2084連接。
[0050]類似于加熱器裝置201、202 (圖1和2)的第一和第二實(shí)施方式，加熱器裝置203，204 (圖3和圖4)的第三和第四實(shí)施方式被配置以第一電壓Vl運(yùn)行，以向熔化板112、114、116、118提供快速、初始的加熱。然而，不同于第一和第二實(shí)施方式的是，與PTC元件和NTC元件的各自的時(shí)間常數(shù)tpt。、tnt。一致的所提供的電壓從V1到％的減小，在第三和第四實(shí)施方式中是不必要的。在這些后面的實(shí)施方式中，第一和第二可變電阻加熱器元件
222x的配置執(zhí)行該功能。
[0051]在加熱器裝置203、204的第三和第四實(shí)施方式中，PTC元件2183，4和NTC元件2203，4的各自的時(shí)間常數(shù)tpt。、tnt。被配置為大致相等。在過(guò)渡溫度以下，PTC元件2183，4、NTC元件2203，4、以及第一和第二電阻加熱器元件2063，4和2083，4之間的電阻比率被配置以確保在熔化循環(huán)的初始階段期間，第二電阻加熱器元件2083，4被保護(hù)不讓增大的的電流流過(guò)。處于過(guò)渡溫度或高于過(guò)渡溫度，這些電阻比率被配置為比被配置為減少流向第一電阻加熱器元件2063，4的電流，并且使未增大的電流能流過(guò)第二電阻加熱器元件2083，4。
【權(quán)利要求】
1.ー種用于熔化固體墨的加熱器，其包括 第一電阻加熱器元件，其被配置為與電功率源電連接； 第二電阻加熱器元件，其被配置為與用于所述電功率源的電回路電連接；和 可變電阻加熱器元件，其第一端與所述第一電阻加熱器元件電連接并且第二端與所述第二電阻加熱器元件電連接，所述可變電阻加熱器元件被配置為:響應(yīng)于所述可變電阻加熱器元件在預(yù)定的溫度以下，使電流能流過(guò)所述第一電阻加熱器元件，并且限制電流流過(guò)所述第二電阻加熱器元件，以及響應(yīng)于所述可變電阻加熱器元件在預(yù)定的溫度或在預(yù)定的溫度以上，使電流能流過(guò)所述第一電阻加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其進(jìn)ー步包括: 平面部件，其與所述第一電阻加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件熱連接，以使所述第一電阻加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件能將所述平面部件加熱到預(yù)定溫度范圍內(nèi)的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其進(jìn)ー步包括: 電功率源，其電連接所述第一電阻加熱器元件以將電功率供應(yīng)給所述第一電阻加熱器元件；和 控制器，其能操作地連接到所述電功率源，所述控制器被配置為:當(dāng)所述可變電阻加熱器元件處于所述預(yù)定溫度之下吋，以第一電壓值運(yùn)行所述電功率源，以及當(dāng)所述可變電阻加熱器元件處于所述預(yù)定溫度或之上時(shí)，以第二電壓值運(yùn)行所述電功率源，所述第二電壓值小于所述第一電壓值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其中所述可變電阻加熱器元件是正溫度系數(shù)加熱器元件和負(fù)溫度系數(shù)加熱器元件中的ー種。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其中所述可變電阻加熱器元件是與所述第二電阻加熱器元件以并聯(lián)電路方式連接的正溫度系數(shù)加熱器元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其中所述可變電阻加熱器元件是與所述第二電阻加熱器元件以串聯(lián)方式電連接的負(fù)溫度系數(shù)加熱器元件，并且所述第一電阻加熱器元件以并聯(lián)電路方式連接所述負(fù)溫度系數(shù)加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其中，所述可變電阻加熱器元件熱隔離于所述第一電阻加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其進(jìn)ー步包括: 第二可變電阻加熱器元件，所述第二可變電阻加熱器元件是與所述第一電阻加熱器元件以并聯(lián)電路方式連接的負(fù)溫度系數(shù)加熱器元件，并且所述可變電阻加熱器元件是與所述第二電阻加熱器元件以并聯(lián)電路方式連接的正溫度系數(shù)加熱器元件。
9.ー種用于熔化固體墨的熔化器裝置，其包括: 第一電阻加熱器元件，其被配置為與電功率源電連接； 第二電阻加熱器元件，其被配置為與用于所述電功率源的電回路電連接； 可變電阻加熱器元件，其第一端與所述第一電阻加熱器元件電連接并且第二端與所述第二電阻加熱器元件電連接，所述可變電阻加熱器元件被配置為:響應(yīng)于所述可變電阻加熱器元件在預(yù)定的溫度以下，使電流能流過(guò)所述第一電阻加熱器元件，并且限制電流流過(guò)所述第二電阻加熱器元件，以及響應(yīng)于所述可變電阻加熱器元件在預(yù)定的溫度或在預(yù)定的溫度以上，使電流能流過(guò)所述第一電阻加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件；和 熔化板，其被配置為接收和熔化所述固體墨，所述熔化板具有至少ー個(gè)平面部件，所述平面部件與所述第一電阻加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件熱連接，以使所述第一電阻加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件能將所述平面部件加熱到預(yù)定溫度范圍內(nèi)的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熔化器裝置，其進(jìn)ー步包括: 第二可變電阻加熱器元件，所述第二可變電阻加熱器元件是與所述第一電阻加熱器元件以串聯(lián)方式電連接的正溫度系數(shù)加熱器元件，并且所述可變電阻加熱器元件是與所述第二電阻加熱器元件以串聯(lián)方式連接的負(fù)溫度系數(shù)加熱器元件，并且串聯(lián)連接的所述正溫度系數(shù)加熱器元件和所述第一電阻加熱器元件以并聯(lián)電路方式與所述負(fù)溫度系數(shù)加熱器元件和所述第二電阻加熱器元件連接 。
【文檔編號(hào)】B41F31/02GK103568547SQ201310302987
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】布萊恩·沃爾特·阿茲諾埃, 詹姆斯·B·坎貝爾 申請(qǐng)人:施樂(lè)公司