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      用于印刷介質的輻射加熱器的制作方法

      文檔序號:2496255閱讀:184來源:國知局
      專利名稱:用于印刷介質的輻射加熱器的制作方法
      技術領域
      本披露一般地涉及在介質上印刷圖像的成像設備,以及,更具體地,涉及在印刷操作期間常用于調節(jié)介質的加熱器。
      背景技術
      用于直接印刷和膠版印刷的介質可能是片材或卷材的形式。介質片材印刷機通常包括儲存介質片材堆的供給抽屜。進給器移動來自供給器的介質片材,并且使該片材沿著進給路徑經過印刷頭,因而該印刷頭直接將墨噴射在該片材上。在卷材印刷機中,通常設置在介質輥中的連續(xù)供給的介質片材被帶到由電動機驅動的輥上。電動機和輥將卷材從供給輥中拉出通過印刷機到卷取輥。當介質卷材穿過與印刷頭或印刷機上端相對的印刷區(qū)域時,印刷頭將墨噴射到卷材上。盡管使用了介質類型,但是介質加熱有助于更有效地將墨轉 印到記錄介質上。在卷材進給印刷機中,介質加熱器通常包括一個或一個以上的沿著介質路徑放置的輻射加熱器。這些加熱器提高運動的卷材的溫度。調節(jié)供應給加熱器的功率以控制輻射加熱器的輸出。用于印刷機中的現(xiàn)有的輻射加熱器使用高溫燈產生熱量,該高溫燈有一個配置為加熱到1200°C且表面溫度為800°C的燈絲的常用燈泡。在操作中,這些燈泡發(fā)出波長范圍包括在約O. 7 μ m的部分可見光譜一直到在I. 5 μ m到2. 5 μ m的部分紅外光譜的輻射能量。這些燈泡中的一些是相對低能源效率的,并且需要單獨的反射器元件以便使輻射能量朝向印刷介質進而使印刷介質到達合適的溫度。輻射加熱器的能量消耗是影響印刷設備操作成本的一個因素。因此,需要能加熱印刷介質,同時降低印刷設備功率使用的改進的輻射加熱器。

      發(fā)明內容
      在至少一個實施方式中,詳述了在印刷機中用于加熱印刷介質的輻射加熱器。輻射加熱器包括具有第一邊緣和第二邊緣的陶瓷泡沫基板,粘結在該陶瓷泡沫基板上的電導體,以及粘結在該電導體上的覆蓋層。該電導體在形成在緊鄰陶瓷泡沫基板的第一邊緣和第二邊緣的第一加熱區(qū)域中具有第一電阻,以及在第一邊緣和第二邊緣之間的第二加熱區(qū)域中的第二電阻,以便能夠通過覆蓋層在第一功率密度下發(fā)出第一加熱區(qū)域中的輻射能量和在第二功率密度下發(fā)出第二加熱區(qū)域中的輻射能量,該第一功率密度大于第二功率密度。在進一步的實施方式中,其中該電導體在第一加熱區(qū)域和第二加熱區(qū)域之間的第三加熱區(qū)域具有第三電阻,以便能夠通過該覆蓋層在以第三功率密度發(fā)出第三加熱區(qū)域中輻射能量。在至少另一個實施方式中,詳述了固體墨印刷機。該印刷機包括配置為沿著介質路徑傳輸連續(xù)介質卷材通過成像設備的介質處理系統(tǒng),該介質路徑具有第一邊緣和第二邊緣,沿著介質路徑放置的固體墨印刷系統(tǒng),沿著介質路徑放置的卷材加熱系統(tǒng),以及卷材加熱控制器。該固體墨印刷系統(tǒng)配置為在沿著介質路徑運動的連續(xù)介質卷材上印刷圖像。該卷材加熱系統(tǒng)沿著介質路徑放置于在固體墨印刷系統(tǒng)將圖像印刷到連續(xù)介質卷材之后使得卷材加熱系統(tǒng)能夠加熱連續(xù)介質卷材的位置處,該卷材加熱系統(tǒng)配置為加熱連續(xù)介質卷材到卷材加熱溫度(web heating temperature)。該卷材加熱系統(tǒng)包括位于鄰近介質路徑的至少一輻射加熱單元,配置在外殼內的輻射加熱器對,以便根據不同輻射功率信號發(fā)射輻射能量。該至少一輻射加熱單元包括鄰近介質路徑的外殼。該外殼具有緊鄰介質路徑的開口。該福射加熱器對配置為選擇性地放置在該外殼中的往來的(between)多個位置中的任一位置并且包括全開位置,在該外殼的全開位置中該輻射加熱器對并排放置以使得輻射能量朝向介質路徑,還包括收回位置,在該收回位置處該輻射加熱器對放置在該外殼內并面向彼此,相對于介質路徑的該輻射加熱器對的視角系數(shù)在多個位置中的每個位置處不同。每個輻射加熱器包括粘結到基板上的電導體,該電導體形成多個加熱區(qū)域,可操作地連接到該輻射加熱器對上的平板驅動器,以便使得該輻射加熱器對能夠放置在該多個位置的至少一個位置處以響應不同視角系數(shù)信號,并且配置至少一溫度傳感器以檢測沿著介質路徑運動的連續(xù)介質卷材的溫度并且生成表示該連續(xù)介質卷材被測溫度的溫度信號。該至少一加熱區(qū)域配置為朝向該介質路徑的第一邊緣和第二邊緣以第一功率密度發(fā)出輻射能量,以及至少一另一加熱區(qū)域配置為朝向該介質路徑中心部分以第二功率密度發(fā)出輻射能量。卷材加熱控制器可操作地連接到平板驅動器并且配置為生成用于平板驅動器的操作的選定的輻射功率信號和不同的視角系數(shù)信號以放置至少一輻射加熱器將該連續(xù)介質卷材加熱到卷材加熱溫度。該卷材加熱控制器配置為根據由至少一溫度傳感器生成的溫度信號生成輻射功率信號和不同視角系數(shù)信號中的至少一個信號。


      圖I是用于在連續(xù)介質卷材上印刷的相變成像設備的框圖。圖2是輻射加熱器平板的主視圖。圖3是說明用于圖2的輻射加熱器平板中的加熱器元件布線圖的平面視圖。圖4是圖2的部分加熱器平板的橫截面圖。圖5是包括兩個在展開結構中的加熱器平板的輻射加熱單元的附圖。圖6是圖5中的輻射加熱單元在中間結構中具有兩個平板的附圖。圖7是圖5中的輻射加熱單元在收回結構中具有兩個平板的附圖。
      具體實施例方式本文中使用的術語“印刷機”指的是配置為在圖像接收部分噴射標記劑的任何設備并且包括復印機,傳真機,多功能設備,以及直接或間接噴墨印刷機,激光印刷機,熱感型印刷機,LED印刷機,和配置為在印刷介質上形成圖像的任何成像設備。本文中使用的術語“工藝”方向指的是圖像接收部分如成像鼓或印刷介質的運行的方向,以及術語“橫跨工藝”方向是指沿著圖像接收部分表面垂直于工藝方向的方向。術語“布線圖”指的是形成在加熱器平板中的一個或一個以上的電導體的尺寸,形狀,圖案和布置。該電導體相應流過導體的電流產生熱量。該布線圖的配置可在通過加 熱器平板的不同位置處變化,以改變在每個位置處從加熱器平板發(fā)出的輻射能量的功率密度。術語“功率密度”指的是從加熱器給定區(qū)發(fā)出的輻射功率的量。例如,加熱器每Icm2區(qū)域(section)發(fā)出10瓦功率的功率密度是10瓦/cm2。本文使用的術語“視角系數(shù)”定義為由輻射加熱器發(fā)出的到達印刷介質的輻射能量與由輻射加熱器發(fā)出的輻射能量總量的比。
      如圖I所示,相變墨印刷系統(tǒng)包括卷材供給和處理系統(tǒng)60,印刷頭組件14,定影組件50以及卷材加熱系統(tǒng)100。該卷材供給和處理系統(tǒng)60可包括一個或一個以上的介質供給輥38,其用于將介質卷材20供應給成像設備。該供給和處理系統(tǒng)配置為在成像設備中以公知的方式沿著介質路徑進給介質卷材通過印刷區(qū)域18,并且經過卷材加熱系統(tǒng)100,以及定影組件50。當卷材運動通過印刷區(qū)域18時,適當支撐印刷頭組件14以便直接將墨滴噴射到介質卷材20上。在可替換的實施方式中,印刷頭組件14可配置為將滴劑噴射到中間轉印 部分上,如鼓或帶,以便隨后轉印到介質卷材上。印刷頭組件14可合并到載架式印刷機中,部分寬度陣列式印刷機中,或頁寬式印刷機中,并且可包括一個或一個以上的印刷頭。固體墨供給器24給印刷頭組件供應墨。因為該相變印刷機10是彩色設備,該墨供給器24包括四個源28,30,32,34,代表相變墨固體墨的四種不同顏色CYMK (青色,黃色,品紅色,黑色)。印刷系統(tǒng)10可替換的實施方式可配置為印刷具有單一顏色的墨,或印刷除了 CYMK之外的其他各種顏色的墨,包括專色和清晰墨。相變墨系統(tǒng)24也包括固體相變墨熔融和控制組件或裝置(未圖示),以將相變墨的固態(tài)形式熔化或相變成液態(tài)形式,然后將該液態(tài)墨供應給印刷頭組件14。—旦噴射的墨滴在運動卷材上形成圖像,當卷材穿過定影組件50時,組件50將墨圖像固定在卷材上。在圖I的實施方式中,定影組件50包含至少一對定影輥54,該定影輥對54彼此相對放置以形成進給介質卷材所通過的壓區(qū)。控制器40操作和控制印刷機10的各個子系統(tǒng),部件和功能??刂破?0可作為硬件,軟件,固件或其任意組合來實施。在一個實施方式中,控制器40包括獨立的微型計算機,該微型計算機具有中央處理器單元和電子存儲。該電子存儲可以是非易失存儲器,如只讀存儲器(ROM)或可編程的非易失存儲器,如EEPROM或閃存。卷材加熱系統(tǒng)100包括使輻射能量指向卷材20的一個或一個以上的輻射加熱單元200。該介質卷材吸收從單元200在適用于加熱所選擇的介質類型的色溫下發(fā)出的輻射能量,該介質類型包括3. 0-4. O μ m范圍的紙張。輻射加熱單元200可沿著介質路徑位于任何位置處以便朝向介質卷材發(fā)射輻射能量。在圖I的實施方式中,輻射加熱單元200位于印刷頭組件14的下游以便在定影組件50處將圖像定影到卷材上之前加熱介質卷材20。中間加熱(Mid-heating)是描述這種加熱類型的一個術語。在另一個實施方式中,也可設置輻射加熱單元200以便在到達印刷區(qū)域(預熱)和/或印刷頭組件下游(后加熱)之前加熱介質卷材。可使用任意合適數(shù)量的輻射加熱單元。在所描述的實施方式中的卷材加熱系統(tǒng)100包括三個位于印刷頭組件上游的輻射加熱單元200,在印刷之前預熱該介質卷材并且兩個輻射加熱單元陸續(xù)位于其后,以加熱介質卷材20的正面F。卷材加熱系統(tǒng)100也包括放置以加熱該介質卷材背面B的另一輻射加熱單元。在操作中,卷材加熱系統(tǒng)100可將該介質卷材加熱到任意適當?shù)臏囟龋@取決于包括卷材速度,卷材類型,墨類型,沿著介質路徑的位置等在內的一些因素。例如,當加熱該介質卷材時,該卷材加熱系統(tǒng)可配置為在將墨圖像定影到卷材上之前,將該介質卷材和墨層加熱到約65到75攝氏度。該卷材加熱系統(tǒng)可包括本領域公知的一個或一個以上的非接觸紅外溫度傳感器108以在與該卷材相關的一個或一個以上位置處測量該運動的卷材20的溫度。溫度傳感器108可以是非接觸式傳感器,如熱電堆傳感器或類似的紅外傳感器。在一個實施方式中,設置在沿著介質路徑在該卷材加熱系統(tǒng)的輻射加熱單元200上游的溫度傳感器108A在該卷材通過該輻射加熱單元之前檢測卷材的溫度。另一個溫度傳感器108B也可設置在沿著介質路徑在輻射加熱單元200的下游以在該加熱單元加熱該卷材之后檢測該卷材的溫度。溫度傳感器108A和108B中的每個可測量該介質卷材在橫跨工藝方向各個位置處的溫度。這些溫度測量使得加熱控制器110能夠確定該卷材部分在可操作溫度范圍內還是范圍外。無論如何,溫度傳感器108可操作地將表明一個或一個以上的所測溫度的信號轉送給卷材加熱控制器110。知道在加熱單元之前和之后的溫度使得在該卷材通過加熱單元200時,該控制器能夠調節(jié)視角系數(shù)角度以便精確地控制輸出紙張的溫度。一旦加熱器單元達到足夠加熱印刷介質的溫度,那么可以在供應給平板的電功率調節(jié)和在平板輻射功率輸出中相應的變化之間發(fā)生相對明顯的延時。本披露的卷材加熱系統(tǒng)100包括雙增益控制系統(tǒng),該雙增益控制系統(tǒng)通過調節(jié)傳送到平板的電功率來調控該平板的輻射輸出(低增益控制)。該系統(tǒng)100也通過改變平板相對于介質卷材的視角系數(shù)控制從平板到介質卷材的輻射能量的量(高增益控制)。如下所述,從輻射平板到卷材的視角系數(shù)可通過調節(jié)加熱單元的平板相對于介質卷材的距離,角度和/或方向來改變。因此,視 角系數(shù)調節(jié)包含平板相對于介質卷材的物理運動。因此,根據運動平板的方式,可相對快地實施視角系數(shù)的調節(jié)以便促進到達介質卷材的輻射能量的量的快速調節(jié)。促進到卷材的熱傳送的另一種新變化是產生具有特定波長熱量的加熱板的結構。圖2描繪了這種適用于輻射加熱器單元的輻射加熱器204的主視圖。圖2描繪了配置為將熱量輻射到介質卷材224上的輻射加熱器204。輻射加熱器204的示例性的實施方式是電連接到三相電功率源240上。該輻射加熱器204包括三個不同的電導體,示意性地如導體244A-244C所示,其響應從三相功率源240中的一相流過每個導體的電流生成熱量。該導體244A-244C也可稱作加熱器元件。導體244A-244C中的每個通過電引線244A-244C分別電連接到三相功率供給240中的一相。以導體244A作為示例,該導體描繪為成波浪形穿過在連接器246A和246B之間的輻射加熱器204寬度的線,連接器246A和246B將導體244A耦合到電引線242A上。導體244A在連接器246A和246B之間三次穿過加熱器204的寬度。以實質相同的形式在輻射加熱器204中將導體244B和244C配置到其各自連接器上。參考圖2和圖3,輻射加熱器204配置為改變由排列在加熱器204中不同加熱區(qū)域的加熱器產生的熱量。在圖2的示例中,電導體244A-244C中的每個穿過加熱區(qū)域208A,208B,212A,212B和216。電導體244A-244C中的每個的電阻,至少部分通過在每個加熱區(qū)域中的導體中彎曲的數(shù)量來確定。電功率源240使電流通過導體244A-244C中的每個以便使該導體在不同加熱區(qū)域中以不同預定功率密度發(fā)出輻射能量。加熱區(qū)域208A,208B, 212A,212B和216如圖2所示排列以便使得加熱器204能夠以更均勻的方式加熱介質卷材224。當通過常用介質加熱器加熱時,在外部邊緣232和236附近的介質卷材224的區(qū)域比在介質卷材224中心附近的區(qū)域冷卻的快。在卷材邊緣附近的卷材溫度大的差異可導致該介質邊緣附近的光澤圖像變化,這可導致圖像質量的負面影響。為了應對不均勻的卷材溫度,導體244A-244C的形狀和配置在不同加熱區(qū)域208A,208B,212A,212B和216中變化以便使得該輻射加熱器能夠在每個加熱區(qū)域中以選定的功率密度輻射熱量。在每個加熱區(qū)域中由電導體的布線圖配置提供的電導體中的彎曲量在加熱器平板不同區(qū)域的導體中產生不同電阻。具體地,在外部區(qū)域208A和208B中的功率密度高于在區(qū)域212A和212B中產生的功率密度,在區(qū)域212A和212B中產生的功率密度大于在區(qū)域216中產生的功率密度。因此,該加熱器的瓦特密度(通量)在邊緣附近增大,并且改變生成在加熱器不同部分的熱量的量,以便應對可能發(fā)生在被加熱材料的不同區(qū)域的損耗。
      在圖2中,加熱區(qū)域208A-208B和212A-212B的功率密度使得這些區(qū)域傳送到沿橫跨工藝方向的印刷介質任一邊緣附近的印刷介質部分的輻射能量的量足夠將這些介質部分加熱到操作溫度范圍內的溫度。在邊緣232和236附近的連續(xù)介質卷材224的部分輻射熱量比通過加熱器區(qū)域216的介質卷材中心部分輻射熱量快,并且因此常具有比該介質卷材中心部分低的溫度。傳送到印刷介質224邊緣的該輻射能量的功率密度使得在印刷介質224寬度上的溫度變得更均勻,在一個實施方式中跨越印刷介質224的寬度的溫度范圍保持在65°C到70°C。較高的功率密度也降低了在該印刷介質邊緣的對流浮力損耗和視角系數(shù)損耗的影響。如上所述,在每個加熱區(qū)域中由導體發(fā)出的熱量的功率密度通過每個加熱區(qū)域中的電傳導加熱器元件的布線圖來確定。圖2包括了導體244A周圍的區(qū)域302,其在圖3中詳細描繪。如下所述,輻射加熱器204由多層構成,并且為清楚起見,圖3僅描繪了導體244A穿過加熱區(qū)域208B,212B和216的結構。在圖3中,導體244A以正弦曲線圖案排列延伸通過加熱區(qū)208B,212B和216。導體244A中的圖案呈現(xiàn)出導體的鏡像304和306,其在接合點318處電連接。導體244A的部分308在加熱區(qū)域208B中具有密集的正弦軌跡排列。在導體244A密集排列中的彎曲增大了導體在這個區(qū)域中的電阻,這使得導體部分308比在具有較少轉彎和/或較狹窄軌跡導體的其他加熱區(qū)域中,其每面積單元能夠發(fā)出更大部分的熱量。在加熱區(qū)域212B中的導體244A的布線圖以具有較低密度的正弦軌跡來排列,并且在加熱區(qū)域212B中有對應地較低的功率密度。在圖3的結構中,該導體部分308具有比導體部分312高的電阻。加熱區(qū)域208A和212A分別以與加熱區(qū)域208B和212B基本相同的方式配置。加熱區(qū)域216包括導體部分316,其具有最小的正弦軌跡相對密度,以及對應的最小功率密度。導體部分316也具有比任一導體部分308或312小的每長度單元電阻,但是由于該導體長度在這個部分較長,因此具有較大的總電阻。應注意,盡管當加熱區(qū)域216具有圖3中描繪的加熱區(qū)域的最小的功率密度,但是加熱區(qū)域216發(fā)出的輻射功率(瓦特)的總等級可能比加熱區(qū)域208B和212B發(fā)出的大,因為加熱區(qū)域216有更大的尺寸。圖3所示的導體244A的排列表示了輻射加熱器204中電導體的一種結構,但是其他結構能用于其他實施方式中。例如,在其他實施方式中,導體以各種不同重復的圖案排列通過每個加熱區(qū),包括正方形的,鋸齒狀的,以及交叉的圖案。可使用具有適當功率密度的產生熱量的該導體的任何排列。此外,盡管導體244A在圖3中的三個不同的加熱區(qū)域中有差異地排列,但是其他實施方式具有更多或更少的加熱區(qū)域。在另一個實施方式中,導體244A以具有連續(xù)變化的布線案排列,生成對應連續(xù)的功率密度梯度穿過該輻射加熱器的寬度。在一個可操作的結構中,三相功率源240供給三相480V電信號中的一相給導體224A-224C中的一個。加熱區(qū)域208A和208B具有約29. 5cm2的合并的(combined)表面面積,并且在加熱區(qū)域208A和208 B中的電導體244A-244C的部分配置為具有9. 2 Ω的電阻。加熱區(qū)域212A和212B具有約32.6cm2的合并的表面面積,并且在這些區(qū)域中的電導體244A-244C的部分具有8. 5 Ω的電阻。中心加熱區(qū)域216具有403. 9cm2的表面面積,并且在這些區(qū)域中的電導體244A-244C的部分具有84 Ω的電阻。因為導體244A-244C中的每個與功率源240形成單一的串聯(lián)電路,加熱區(qū)域208A-208B發(fā)出142. 2瓦的總的輻射功率,加熱區(qū)域212A-212B發(fā)出131. 8瓦的總的輻射功率,以及加熱區(qū)域216發(fā)出1297. 7瓦的總的輻射功率。因此,加熱區(qū)域208A-208B發(fā)出功率密度為4. 8瓦/cm2的輻射能量,力口熱區(qū)域212A-212B具有4. O瓦/cm2的功率密度,以及加熱區(qū)域216具有3. 2瓦/cm2的功率密度。因此,在這個實施方式中,加熱區(qū)域216具有最大的總輻射功率輸出,同時使輻射能量接近印刷介質的邊緣的加熱區(qū)域208A-208B具有最大的功率密度。圖2中的輻射加熱器204由形成平板的材料的多層形成。圖4描繪了圖2中部分加熱器平板204沿著線264的橫截面圖。該輻射加熱器204包括礦物棉襯墊278,鋁反射元件280,陶瓷支撐基板282,電傳導加熱器元件244C,以及玻璃纖維覆蓋層292。第一層環(huán)氧樹脂288將陶瓷泡沫基板282粘結到加熱器元件244C上,以及第二層環(huán)氧樹脂290將玻璃纖維覆蓋層292粘結到加熱器元件244C上。如圖4所示,該環(huán)氧樹脂288和290彼此粘結并填充形成在加熱器元件244C周圍的間隙。當電流施加到加熱器元件244C上時,該加熱器元件加熱玻璃纖維覆蓋層292并且輻射加熱器204朝向介質卷材224輻射熱量。支撐基板282在此為陶瓷泡沫基板。陶瓷泡沫是帶有所形成的通過該陶瓷泡沫的多個氣穴的多孔材料以形成有效的熱絕緣體。在陶瓷泡沫中的空氣和泡沫本身都具有低的比熱以及低的導熱率。在圖4的實施方式中,鋁熱反射器280緊挨陶瓷泡沫層282以朝向加熱器元件244C,玻璃纖維覆蓋層292,以及介質卷材224反射在輻射加熱器204中生成的熱量。礦物棉層278是纖維材料,其作為熱絕緣體緊挨著鋁反射器280。在結合中,反射器板280,陶瓷泡沫層282以及礦物棉層278使加熱器元件244C的一面絕緣以減小熱量從介質卷材224上輻射掉。在圖4實施方式的示例中,當輻射平板204加熱到可操作溫度時,礦物棉278的頂面276比玻璃纖維覆蓋層292的底面294溫度低約400°C。陶瓷泡沫基板282,鋁反射器280,以及礦物棉276表示了用于在平板204中包含熱量的一個結構。當電流通過加熱器元件時,加熱器元件244C在輻射加熱器204中產生熱量。環(huán)氧樹脂層288將加熱器元件244C粘結到基板層282上。在圖4實施方式的示例中,加熱器元件244C由在Inconel 商標名稱下商業(yè)可用的金屬合金形成。可在替換的福射加熱器結構中使用適合用作電傳導加熱器元件的其他材料。如上所述,加熱器元件244C的形狀和結構布線圖在輻射加熱器204中的不同加熱區(qū)域之間變化。在一些實施方式中,加熱器元件244C的厚度也變化以調節(jié)該加熱器元件在輻射加熱器平板204內不同加熱區(qū)域中的熱量輸出。玻璃纖維覆蓋層292通過環(huán)氧樹脂層290粘結到加熱器元件和基板層282上。這個玻璃纖維層292吸收并輻射由加熱器平板的導體產生的熱量。在一個實施方式中,環(huán)氧樹脂層290滲透多孔的玻璃纖維材料以形成玻璃纖維覆蓋層292的玻璃纖維-環(huán)氧樹脂基體。玻璃纖維網如玻璃纖維玻璃布是與環(huán)氧樹脂形成基體(matrix)的玻璃纖維的一種形式。玻璃纖維覆蓋層292發(fā)出波長大于3. Ομπι的熱量通過底面294。在圖4的實施方式中,產生的熱量的大多數(shù)具有在3. Oym到4. Oym范圍的波長,其對應電磁光譜的紅外部分。常用于印刷介質中的各種材料,如紙,水,和蠟有效地吸收熱量在電磁光譜紅外范圍中的波長。在另一實施方式中,環(huán)氧樹脂層290由深色的或黑色的環(huán)氧樹脂形成,其滲透該玻璃纖維覆蓋層292并使玻璃纖維覆蓋層292成為深色或黑色。輻射加熱器204發(fā)出集中在有效地加熱印刷介質的波長處的輻射能量,并選擇性地將輻射能量集中在更快速失去熱量的印刷介質的部分上。因此,相較于上述公知的加熱器,輻射加熱器204更有效地將印刷介質加熱到可操作溫度范圍,并且相較于上述公知的加熱器,該輻射加熱器204使用較低的電能輸入操作,這是因為印刷介質224吸收從輻射加熱器204發(fā)出的部分輻射能量,輻射加熱器204足夠將該介質加熱到可操作溫度。參照圖2,熱電偶248粘結在電導體244A,244C中的一個和覆蓋層292之間以生成與加熱器204溫度相對應的電信號。在操作中,加熱器控制器監(jiān)控熱電偶248以確定加熱器204的溫度和對應輻射功率等級。該加熱器控制器增大或減小施加在加熱器204上的電壓等級以分別增大或減小該加熱器204的總輻射功率輸出。施加到平板上的各種電壓是可變的輻射功率信號,并且該加熱器控制器選擇不同的可變電壓等級以在加熱器平板上施加低增益控制。輻射加熱器204的各種可替換實施方式包括一個或一個以上的通有不同電流以便生成選定的輻射功率等級的加熱區(qū)域。其他可替換的實施方式形成穿過輻射加熱器的連續(xù)的功率密度梯度以取代提供離散的加熱區(qū)域。盡管輻射加熱器204被描繪為使用連接到三相電功率源的三個電導體,但可替換的實施方式可使用一個或一個以上導體生成輻射能量以響應接收的具有不同相位的交流電(AC)信號和直流電(DC)信號。圖5-圖7描繪了加熱器平板402A和402B在三種不同位置下的排列的輻射加熱單元200。輻射加熱單元200包括兩個輻射加熱器402A和402B,平板驅動器410,此處顯示為執(zhí)行機構404和氣體彈簧408,傳動桿412,驅動路徑416,以及可旋轉臂420。在此處顯示為連續(xù)介質卷材424的印刷介質沿工藝方向P運動通過該輻射加熱單元200。圖2中的輻射加熱器204的實施方式可用于輻射加熱器402A和402B,且該加熱區(qū)域配置為將熱量傳送到平行于該工藝方向P排列的介質卷材424的邊緣面。傳動桿412包括兩個臂,每個 臂的第一端可旋轉的嚙合到執(zhí)行機構404和氣體彈簧408上并且第二端嚙合到可移動元件414上。該可移動元件414嚙合加熱器402A和402B,并且配置為沿著驅動路徑416在方向432和130運動。執(zhí)行機構404可以是氣動的,液壓的,或機電設備,其配置為沿著驅動路徑416在方向430移動傳動桿412和可移動元件414。氣體彈簧408配置為生成推動傳動桿412沿著驅動路徑416在方向432運動的壓縮力。因此,執(zhí)行機構404和氣體彈簧408在傳動桿412上施加反向的力,并且平板驅動器410可操控該執(zhí)行機構404和氣體彈簧408以將加熱器402A和402B移動到相對于連續(xù)介質卷材424的不同位置處。在圖5的配置中,輻射加熱器402A和402B平行于該連續(xù)介質卷材424排列。這種結構產生加熱器單元200的最大視角系數(shù),該視角系數(shù)使得從輻射加熱器402A和402B發(fā)出的基本上所有輻射能量直接朝向連續(xù)介質卷材424。在操作中,加熱單元200從控制器接收各種輻射功率信號和各種視角系數(shù)信號,該控制器如上所述的加熱器控制器110。該各種視角系數(shù)信號可以是引導執(zhí)行機構404在方向430施加預定數(shù)量的力的電信號。該預定數(shù)量的力沖抵氣體彈簧408在方向432上施加的力。在圖5的結構中,該各種視角系數(shù)信號可引導執(zhí)行機構404不施加力。在圖6的結構中,執(zhí)行機構404施加足夠將傳動桿412升高到沿驅動路徑416的中間位置的力。該可移動元件414拉動輻射加熱器402A和402B中每個的一端到中間位置處。作為對該可移動元件414移動的響應,加熱器402A和402B的相對端分別與可旋轉臂420在方向436和440上移動。如圖6所示,輻射加熱器402A和402B位于與連續(xù)介質卷材424成銳角處。這個角度使在圖5的結構中朝向介質卷材424發(fā)出的部分輻射能量離開該介質卷材。這個行為減小了由加熱單元提供的視角系數(shù)。在圖7中,控制器操控執(zhí)行機構收回輻射加熱器402A和402B到實質上垂直于連續(xù)介質卷材424的位置。在該收回的位置處,視角系數(shù)取消了每個平板的輻射能量,使得能將傳送功率減小到以由嵌入到平板中的熱電偶控制的實際運行功率約15到25%煨熱(simmer)的程度。該煨熱功率在展開前建立合適的平板溫度以減小時間需求得到運行的合適的表面溫度。該平板工作周期由運行期間紙上的紅外傳感器控制。當卷材不運動時,該平板設備足夠快地運動到收回或關閉位置,以防止該卷材到達300°C的表面溫度。此外,可旋轉的臂420使得輻射加熱器402A和402B能夠分別沿方向436和440滑動。 在圖7的結構中,當加熱器平板402A和402B遮蔽大部分發(fā)出的輻射能量以建立相對于該連續(xù)介質卷材420的最小的視角系數(shù)時,最少量的輻射能量到達連續(xù)的介質卷材424??刂破魇褂貌煌囊暯窍禂?shù)信號在平板驅動器410中操控執(zhí)行機構404以便將該輻射加熱器平板402A和402B放置在圖5和圖7結構之間的不同的中間位置。平板驅動器410配置為將加熱器平板移動到在如圖5到圖7所示結構之間的任何中間位置處。在圖5-圖7中所描繪的加熱器單元200的實施方式僅說明了一個加熱器單元結構。不同的可替換實施方式可使用單一加熱器平板,或使用三個或三個以上的不同結構的加熱器平板。在一個可替換的實施方式中,可通過在線性方向上移動該加熱器調節(jié)視角系數(shù)以將該平板靠近或遠離該介質卷材。在另一個實施方式中,遮蔽元件可選擇性地位于部分加熱器和介質卷材之間以阻止部分輻射能量到達該介質卷材。
      權利要求
      1.在印刷機中用于加熱印刷介質的輻射加熱器,其包括 陶瓷泡沫基板,其具有第一邊緣和第二邊緣; 電導體,其粘結在所述陶瓷泡沫基板上;以及 覆蓋層,其粘結在所述電導體上,所述電導體在形成在緊鄰所述陶瓷泡沫基板的所述第一邊緣和第二邊緣的第一加熱區(qū)域中具有第一電阻,以及在所述第一邊緣和第二邊緣之間的第二加熱區(qū)域中的第二電阻,以便能夠通過所述覆蓋層以第一功率密度發(fā)出所述第一加熱區(qū)域中的輻射能量和以第二功率密度發(fā)出所述第二加熱區(qū)域中的輻射能量,所述第一功率密度大于所述第二功率密度。
      2.根據權利要求I所述的輻射加熱器,其中所述電導體在所述第一加熱區(qū)域和第二加熱區(qū)域之間的第三加熱區(qū)域具有第三電阻,以便能夠通過所述覆蓋層以第三功率密度發(fā)出所述第三加熱區(qū)域中的輻射能量。
      3.根據權利要求I所述的輻射加熱器,其中在所述第一加熱區(qū)域,第二加熱區(qū)域和第三加熱區(qū)域中的所述覆蓋層配置為發(fā)出波長大于3 u m的輻射能量。
      4.根據權利要求I所述的輻射加熱器,其進一步包括 溫度傳感器,其配置為生成所述第一加熱區(qū)域,第二加熱區(qū)域,和第三加熱區(qū)域中至少一區(qū)域中的溫度測量值。
      5.根據權利要求4所述的輻射加熱器,其中所述溫度傳感器是位于所述陶瓷泡沫基板中的熱電偶。
      6.根據權利要求4所述的輻射加熱器,其中所述覆蓋層進一步包括 玻璃纖維網;以及 環(huán)氧樹脂材料,其在所述電導體和所述玻璃纖維網之間以便將所述玻璃纖維網粘結到所述電導體上并且形成發(fā)出由所述電導體生成的輻射能量的玻璃纖維-環(huán)氧樹脂基體。
      7.固體墨印刷機,其包括 介質處理系統(tǒng),其配置為沿著介質路徑傳輸連續(xù)介質卷材通過成像設備,所述介質路徑具有第一邊緣和第二邊緣; 固體墨印刷系統(tǒng),其沿著所述介質路徑放置,所述固體墨印刷系統(tǒng)配置為在沿著所述介質路徑運動的所述連續(xù)介質卷材上印刷圖像; 卷材加熱系統(tǒng),其沿著所述介質路徑放置于在所述固體墨印刷系統(tǒng)將圖像印刷到所述連續(xù)介質卷材之后使得所述卷材加熱系統(tǒng)能夠加熱所述連續(xù)介質卷材的位置處,所述卷材加熱系統(tǒng)配置為將所述連續(xù)介質卷材加熱到卷材加熱溫度,所述卷材加熱系統(tǒng)包括 至少一輻射加熱單元,其位于鄰近所述介質路徑,所述至少一輻射加熱單元包括 外殼,其鄰近所述介質路徑,所述外殼具有緊鄰介質路徑的開口 ; 輻射加熱器對,其配置在外殼內,以便根據不同輻射功率信號發(fā)射輻射能量,所述輻射加熱器對配置為選擇性地放置在所述外殼中的往來的多個位置中的任一位置并且包括全開位置,在所述外殼的全開位置中所述輻射加熱器對并排放置以使得輻射能量朝向所述介質路徑,還包括收回位置,在所述收回位置處所述輻射加熱器對放置在所述外殼內并面向彼此,相對于所述介質路徑的所述輻射加熱器對的視角系數(shù)在多個位置中的每個位置處不同,每個輻射加熱器包括 電導體,其粘結到基板上,所述電導體形成多個加熱區(qū)域,至少一加熱區(qū)域配置為朝向所述介質路徑的第一邊緣和第二邊緣以第一功率密度發(fā)出輻射能量,以及至少一另一加熱區(qū)域配置為朝向所述介質路徑中心部分以第二功率密度發(fā)出輻射能量; 平板驅動器,其可操作地連接到所述輻射加熱器對上,使得所述輻射加熱器對能夠放置在所述多個位置的至少一個位置處以響應不同視角系數(shù)信號; 至少一溫度傳感器,其配置為檢測沿著所述介質路徑運動的所述連續(xù)介質卷材的溫度并且生成表示所述連續(xù)介質卷材被測溫度的溫度信號;以及 卷材加熱控制器,其可操作地連接到所述平板驅動器并且配置為生成用于所述平板驅動器的操作的選定的輻射功率信號和不同的視角系數(shù)信號以放置至少一輻射加熱器將所述連續(xù)介質卷材加熱到所述卷材加熱溫度,所述卷材加熱控制器配置為根據由所述至少一溫度傳感器生成的溫度信號生成所述輻射功率信號和所述不同視角系數(shù)信號中的至少一個信號。
      全文摘要
      在印刷機中配置以用于加熱印刷介質的加熱器平板。該加熱器平板包括電導體,其形成多個加熱區(qū)域以朝向該印刷介質發(fā)出輻射能量。對應該印刷介質邊緣的加熱區(qū)域發(fā)出的輻射能量比對應該印刷介質中心部分發(fā)出的輻射能量的功率密度大。該加熱器平板具有多個角度位置以便改變視角系數(shù)從而得到高增益控制。
      文檔編號B41F23/04GK102632699SQ2012100360
      公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權日2011年2月11日
      發(fā)明者尼古拉斯·克拉迪爾斯, 羅杰·G·雷頓, 詹姆士·E·威廉姆斯, 邁克爾·F·利奧 申請人:施樂公司
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