激光打印機定影器溫度控制技術

焦自偉 張華 張振華

惠普打印機（山東）有限公司 山東威海 264209

1 激光打印機定影器的原理

卡爾遜靜電復印的過程本質上是一種光電過程，大致可分為充電、曝光、顯影、轉寫、定影、清掃6個基本步驟。

定影是指通過高溫高壓把已經轉寫到紙張上的碳粉內的樹脂融化，并使之滲入紙中的過程。

激光打印機主控制板根據打印速度計算出在碳粉已經轉寫到紙張之后數秒內，紙張將進入定影組件中，并給與定影組件中的燈管信號，使之通電發熱[1]。燈管將熱量傳遞到熱輥上。主控制板控制打印機主電機通過齒輪嚙合帶動熱輥轉動，熱輥通過摩擦力帶動壓輥轉動，確保溫度能均勻的分布在壓輥的表面。當紙張從熱輥和壓輥中間穿過時，使得影像能牢固的固定在紙張上。同時在定影過程中，定影組件中的兩個熱敏溫度傳感器（Thermistor）檢測熱輥表面溫度。根據紙張的大小不同，主控制板會根據需要控制定影組件內的兩根燈管是同時通電還是只是其中一根燈管通電。同樣是因為紙張的大小不同，在定影組件中設置了兩個熱敏溫度傳感器，以保證能夠準確的探知熱輥上不同位置的溫度，主控制板通過檢測熱敏溫度傳感器電壓輸出，通過程序判斷熱輥表面溫度到達了工作狀態所需要的溫度時，將切斷供應到燈管上的電源，保證定影溫度控制在有效的工作范圍內，確保定影過程正常以及安全。同時在主控制板上還有基于硬件的專用電壓比較回路，當熱敏溫度傳感器反饋電壓低于比較回路參考電壓時，將不通過程序控制而直接從比較器輸出控制信號，切斷供應到燈管上的電源，這部分回路稱為硬件保護回路。激光打印機針對不同的紙張類型所提供的定影溫度各不相同，定影器熱輥的轉動速度也不盡相同。開發初期檢討確定定影溫度表后，關聯數據固化到主控制板軟件中。

圖1 定影器構成

2 熱敏溫度傳感器原理

半導體熱敏電阻按半導體電阻隨溫度變化的典型特性分為三種類型：

負溫度系數熱敏電阻（NTC）

正溫度系數熱敏電阻（PTC）

臨界溫度系數熱敏電阻（CTR）：在某一特性溫度下電阻值會發生突變。

激光打印機的熱敏溫度傳感器通過直接接觸或接收紅外輻射的方式檢測熱輥表面溫度，類型為負溫度系數熱敏電阻（NTC），其電阻值與溫度的關系為：Rt=R0*exp（B*（1/T-1/T0））

Rt、R0——分別為TK和T0K時的電阻值；

B——熱敏電阻的材料常數，其值主要取決于熱敏電阻的材料。一般情況下B=2000-6000K

T——被測溫度（K）

3 恒溫器原理

激光打印機使用的恒溫器為雙金屬片恒溫器（Bimetallic Thermostat）。

雙金屬片是膨脹率不同的兩金屬相貼，用于溫度的調節或根據溫度變化進行控制等。

工作原理如下：

圖2 恒溫器工作原理

將定溫的雙金屬片作為敏感元件，當溫度升高時所產生的熱量傳遞到雙金屬片上，溫度達到該產品額定動作溫度時，雙金屬片迅速動作，使觸點斷開切斷電源，從而起到保護作用，溫度下降到該產品額定復位溫度時，雙金屬片迅速恢復，使觸點閉合接通電路。以此循環。

需要注意的一點是激光打印機用的雙金屬片恒溫器在斷開后，復位溫度為零下30℃，一般作為一次性保護裝置。

4 定影器錯誤檢查

初始化過程：

（1）Fuser open heat check：從初始化開始，經過20秒以上，如果定影器的溫度還不能超過90℃的情況.

（2）Fuser low heat check：初始化終止時間以初始化標準控制溫度-10℃以下，維持15秒的情況.

待機過程：

Fuser low heat check：待機標準控制溫度-20℃以下，維持10秒鐘以上的情況.

打印過程：

Fuser low heat check：Printing定著標準控制溫度-20℃以下，維持10秒鐘以上的情況.

初始化、待機、打印以及節電過程都要進行過熱檢查：Fuser over heat check：225℃以上連續維持10秒，或者240℃以上連續維持2秒的情況.210℃以上，連續維持35秒的情況。

5 結語

通過對定影器的運行狀態監控，及時發現定影器初始化過程、待機過程、打印過程、節電過程中溫度異常情況[2]，確保了在激光打印機定影器運行過程中出現故障時，激光打印機通過顯示不同的錯誤代碼提示出錯原因，并停止機器的運行，最大程度上保證了激光打印機的品質及使用者的安全。