激光打印机定影器温度控制技术

焦自伟 张华 张振华

惠普打印机（山东）有限公司 山东威海 264209

1 激光打印机定影器的原理

卡尔逊静电复印的过程本质上是一种光电过程，大致可分为充电、曝光、显影、转写、定影、清扫6个基本步骤。

定影是指通过高温高压把已经转写到纸张上的碳粉内的树脂融化，并使之渗入纸中的过程。

激光打印机主控制板根据打印速度计算出在碳粉已经转写到纸张之后数秒内，纸张将进入定影组件中，并给与定影组件中的灯管信号，使之通电发热[1]。灯管将热量传递到热辊上。主控制板控制打印机主电机通过齿轮啮合带动热辊转动，热辊通过摩擦力带动压辊转动，确保温度能均匀的分布在压辊的表面。当纸张从热辊和压辊中间穿过时，使得影像能牢固的固定在纸张上。同时在定影过程中，定影组件中的两个热敏温度传感器（Thermistor）检测热辊表面温度。根据纸张的大小不同，主控制板会根据需要控制定影组件内的两根灯管是同时通电还是只是其中一根灯管通电。同样是因为纸张的大小不同，在定影组件中设置了两个热敏温度传感器，以保证能够准确的探知热辊上不同位置的温度，主控制板通过检测热敏温度传感器电压输出，通过程序判断热辊表面温度到达了工作状态所需要的温度时，将切断供应到灯管上的电源，保证定影温度控制在有效的工作范围内，确保定影过程正常以及安全。同时在主控制板上还有基于硬件的专用电压比较回路，当热敏温度传感器反馈电压低于比较回路参考电压时，将不通过程序控制而直接从比较器输出控制信号，切断供应到灯管上的电源，这部分回路称为硬件保护回路。激光打印机针对不同的纸张类型所提供的定影温度各不相同，定影器热辊的转动速度也不尽相同。开发初期检讨确定定影温度表后，关联数据固化到主控制板软件中。

图1 定影器构成

2 热敏温度传感器原理

半导体热敏电阻按半导体电阻随温度变化的典型特性分为三种类型：

负温度系数热敏电阻（NTC）

正温度系数热敏电阻（PTC）

临界温度系数热敏电阻（CTR）：在某一特性温度下电阻值会发生突变。

激光打印机的热敏温度传感器通过直接接触或接收红外辐射的方式检测热辊表面温度，类型为负温度系数热敏电阻（NTC），其电阻值与温度的关系为：Rt=R0*exp（B*（1/T-1/T0））

Rt、R0——分别为TK和T0K时的电阻值；

B——热敏电阻的材料常数，其值主要取决于热敏电阻的材料。一般情况下B=2000-6000K

T——被测温度（K）

3 恒温器原理

激光打印机使用的恒温器为双金属片恒温器（Bimetallic Thermostat）。

双金属片是膨胀率不同的两金属相贴，用于温度的调节或根据温度变化进行控制等。

工作原理如下：

图2 恒温器工作原理

将定温的双金属片作为敏感元件，当温度升高时所产生的热量传递到双金属片上，温度达到该产品额定动作温度时，双金属片迅速动作，使触点断开切断电源，从而起到保护作用，温度下降到该产品额定复位温度时，双金属片迅速恢复，使触点闭合接通电路。以此循环。

需要注意的一点是激光打印机用的双金属片恒温器在断开后，复位温度为零下30℃，一般作为一次性保护装置。

4 定影器错误检查

初始化过程：

（1）Fuser open heat check：从初始化开始，经过20秒以上，如果定影器的温度还不能超过90℃的情况.

（2）Fuser low heat check：初始化终止时间以初始化标准控制温度-10℃以下，维持15秒的情况.

待机过程：

Fuser low heat check：待机标准控制温度-20℃以下，维持10秒钟以上的情况.

打印过程：

Fuser low heat check：Printing定着标准控制温度-20℃以下，维持10秒钟以上的情况.

初始化、待机、打印以及节电过程都要进行过热检查：Fuser over heat check：225℃以上连续维持10秒，或者240℃以上连续维持2秒的情况.210℃以上，连续维持35秒的情况。

5 结语

通过对定影器的运行状态监控，及时发现定影器初始化过程、待机过程、打印过程、节电过程中温度异常情况[2]，确保了在激光打印机定影器运行过程中出现故障时，激光打印机通过显示不同的错误代码提示出错原因，并停止机器的运行，最大程度上保证了激光打印机的品质及使用者的安全。