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Thermostatisch geregelte Heizeinrichtung Die Erfindung betrifft eine
thermostatisch geregelte Heizeinrichtung, insbesondere zum Fixieren eines'Tonerbildes
mittels Wärme in elektrostatischen Kopiergeräten, mit einem als Träger für elektrische
Heizelemente dienenden Heizkörper0 Die bekannten Heizeinrichtungen dieser Art werden
mittels eines aufgesetzten oder ing-bauten Thermostaten geregelt. Durch die dabei
für den Wärmeübergang vom Heizkörper auf den Thermostaten notwendige Zeit entsteht
ein Regelverzug, der eine genaue Einregulierung des Heizkörpers nur mit großem Aufwand
möglich macht.
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Gemäß der Erfindung ist nun ein die Wärmedehnung des Heizkörpers mit
der Wärmedehnung eines Meßstabes geringer Wärmedehnung vergleichender Fühler vorgesehen.
Bei dieser Anordnung, bei welcher der Heizkörper selbst Bestandteil des Thermostaten
bildet, entstehen keinerlei Totzeiten. Die Regelung arbeitet mit geringem Aufwand
außerordentlich genau.
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Im einzelnen kann gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung als Meßstab
ein Quarzglasstab dienen, und der die Wärmedehnung vergleichende Fühler kann einen
ersten,unter Federdruck einem Ende des Meßstabes anliegenden raster und einen auf
diesem Taster gelagerten, unter Federdruck einem Meßanschlag des Heizkörpers anliegenden
zweiten Taster umfassen, welcher in Abhängigkeit von seiner relativen Lage gegenüber
dem ersten Taster einen Regelschalter für die Heizelemente betätigt.
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Vorteilhaft weist ferner der auf dem ersten Taster gelagert zweite
Taster einen kuren Hebelarm zum Abtasten des Meßanschlages und einen langen Hebelarm
zum Betätigen des Regelschalters auf. Durch diese Ubersetzung des Tastweges stehen
bereits bei kleinsten Wärmedehnungen ausreichende Schaltwege zur Verfügung.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist sowohl
der Heizkörper als auch der Quarzglasstab ein fühlerseitiges freies Ende und ein
geräteseitig festgelegtes Ende auf, und die Länge des Quarzglasstabes entspricht
etwa der Länge des Heizkörpers. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der die
Regelung bewirkende Metall-Körper eine im Vergleich zu den übrigen Geräteabmessungen
optimale Länge aufweist, wodurch die Empfindlichkeit der Regelung weiter gesteigert
wird.
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Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich, wenn dabei unter der
Federwirkung des Fühlers das vom Fühler abgewandte Ende des Heizkörpers einem gerätefesten
Anschlag und der Quarzglasstab einem etwa dieselbe Entfernung zum Fühler auf weisenden
Anschlag des Heizkörpers anliegt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, cBß der Heizkörper
auf einem als ganze Einheit herausnehmbaren Einschub des Gerätes angeordnet ist,
wobei in an sich bekannter Weise eine durch das Einschieben des Heizkörpereinschubes
in das Gerät anschlieBbare Stromversorgung für den Heizkörper vorgesehen sein kann.
Hierdurch ergibt sich auch bei auf eine andere, als die erfirdungsgemäße Weise geregelten
Heizkörpern der Vorteil, daß im Falle des Auftretens einer Regelstörung oder einer
Unterbrechung des Transportes der vom Heizkörper bestrahlten Fläche der Heizkörper
umgehend aus detn Gerät entfernt werden kann. Insbesondere bei elektrostatischen
Kopiergeräten kann es z. B. vorkommen, daß der vom Heizkörper bestrahlte, aus beschichtetem
Papier bestehende Kopie träger beim Auftreten von Transportstörungen verkohlte Durch
sofortiges Herausnehmen und automatisches Abschalten des Heizkörpers beim ersten
Auftreten derartiger Anzeichen können Beschädigungen des Gerätes verhindert werden.
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Im einzelnen kann der Heizkörpereinschub eine durch Anheben seines
äußeren Endes verriegelbare Haltevorrichtung aufweisen und es kann am äußeren Ende
des Heizkörpereinschubes eine unter dem Eigengewicht des Einschubes hirt er einem
gerätefesten Anschlag einfallende Haltenase ausgebildet sein.
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Im Zusammengang mit der erfindungsgemäßen thermostatischen Regelung
ist es vorteilhaft, wenn die Einschubrichtung des Heizkörpereinschubes im wesentlichen
senkrecht zur Abtastrichtung des Fühlers liegt, und wenn die Testflächen des Fühlers
und/oder die Anschlagflächen des Heizkörpers und/oder des Quarzglasstabes in Einschubrichtung
abgeschrägt sind. Durch das Einschieben des Heizkörpereinschubes wird dann neben
der Stromversorgung automatisch auch der Temperaturfühler in Tätigkeit gesetzt.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Heizeinrichtung
entlang der LinieI-I in Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt durch den Heizkörpereinschub
entlang der Linie II-II in Fig. 1, und Fig. 5 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen
Anordnung.
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Gemäß Fig. 1 und 2 ist in einem Gerätegehäuse 1 eine FUhrung 2 für
einen Heizkörpereinschub 3 ausgebildet. Im Heizkörpereinschub 5 ist ein Träger 4
für eine elektrische Heizspirale 5 angeordnet. Der mit seinen Anschlüssen 6, 7 durch
Bohrungen Da der Seitenwand des Einschubes ragende Heizkörper 4, 5 ist im Einschub
3 in Pfeilrichtung A, B verschieblich und liegt unter der Federwirkung eines im
folgenden noch näher beschriebenen Temperaturfühlers mittels Anschlagflächen 4a,
4b einer Seitenwand des Heizkörpereinschubes 5 an.
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Im Heizkörper 4 ist, ebenfalls in Pfeilrichtung A, B verschieblich,
zwischen Führungsnasen 4d- 4g ein Quarzglasstab 8 gelagert, welcher an seinem äußeren
Ende einen mit einer Kcnusfläche 9a versehenen Meßanschlag 9 trägt. Der Quarzglasstab
8 liegt unter der Wirkung des besagten Temperaturfühlers einem heizkörperfesten
Anschlag 4c an. Die Anschläge 4a, 4b einerseits und 4c andererseits wesen, in Pfeilrichtung
A, B gesehen, einen im Vergleich zur gesamten Heizkörperlänge geringen Abstand voneinander
auf, so daß die wirksame Länge des von dem beispielsweise aus Aluminium bestehenden
Heizkörper 4 und dem eine vernachlässigbar kleine Wärmedehnung aufweisenden Quarzglasstab
8 gebildeten Ausdehnungs-Elementes nahezu der Gesamtlänge des Heizkörpers 4 entspricht.
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Am Gerätegehäuse 1 ist mittels Schrauben 91 und 92 eine Grundplatte
13 für den TemperaturfUhler befestigt. An Kopfschrauben 10 und 11 dieser Grundplatte
tJ ist mittels Langlöchern 93a und 93b ein Schlitten 93 in Pfeilrichtung A, B verschieblich
geführt, welcher unter der Wirkung einer an einem Stift 14 des Gerätegehäuses 1
eingehängten Zugfeder 15 steht. Am Schlitten 93 ist eine Anschlagsfläche 93c ausgebildet,
die unter der Wirkung der Zugfeder 15 dem Meßanschlag 9 des Quarzgiasstabes 8 anliegt.
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Der Schlitten 93 trägt außerdem eine Achse 16, auf welcher ein Schalthebel
17 gelagert ist. Der Schalthebel 17 weist einen Arm 17a auf, welcher eine Anschlagsfläche
17b trägt, die unter der Wirkung einer an einem Arm 17c des Schalthebels 17 angreifenden
Zugfeder 18 einem am Heizkörper 4 befestigten Anschlag 19 anliegt. Die Zugfeder
18 ist an einem hochgebogenen Lappen 93d des Schlittens 93 eingehängt. Am Anschlag
19 ist eine Konustläche 19 a ausgebildet, ähnlich der Konusfläche 9a des Meßanschlages
9.
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Auf dem Schlitten 93 sind außerdem zwei Mikrosohalter 20 und 21 befestigt.
Der B.tätigungshebel 21a des Mikorschalters 21 ragt in den Weg des Armes 170 des
Schalthebels 17, während der Betätigungehebel 20 a des Mikroschalters 20 mit einem
am Arm 17a des Schalthebels 17 angeordneten, verstellbaren Anschlag 22 zusammenarbeitet.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, tragt der Heizkörpereinschub 3 außer
dem Hauptheizkörper 4 noch einen Zusatzheizkörper 23, welcher elne 1eitplatte 24
anliegt. Der Zusatzheizkörper 23 ist ebenso wie der Hauptheizkörper 4 durch Reflektoren
25 - 27 nach außen abgeschirmt. Zwischen der Leitplatte 24 des Zusatzheizkörpers
23 und vor den Hauptheizkörper 4 gespannten Leitdrähten 28 bildet sich ein Kanal,
durch den z. B. ein von einer elektrostatischen Trommel 29 kommendes Kopieträger
30 zwecks Fixierung des auf ihm befindlichen Pulverbildes in Pfeilrichtung C hindurch
geführt werden kann. Der.Kopieträger 30 wird mittels am Einschub gelagerter, in
bekannter Weise beim Einschieben des Heizkörpereinschubes 3 mit wen Antriebs-Aggregaten
des Gerätes kuppelbarer Transportrollen 31 und 32 durch einen Schlitz 3cnach Fixierung
des auf ihm befindlichen Pulverbllde aus dem Gerät ausgeführt. Zur Kühlung der gesamten
Anordnung ist ein Saugluftkanai 33, zur Abnahme des Kopieträgere 30 von der elektrostatischen
Trommel 29 ein Druckluftkanal 34 vorgesehen.
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An der Ftlhrungsbahn 2 des Geräteeinschubes 3 ist eine Ausnehmung
2a ausgebildet, hinter die in der inneren Endlage des Hei:krper.
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einschubes eine Rastnase 3d einrallen kann. Zum Entriegeln des Heizkörpereinschubes
3 wird dieser an einem Handgriff 34 erfaßt und etwas angehoben. Er kann dann mittels
des Handgriffes 34 in Pfeilrichtung D völlig aus dem Gerät herausgezogen werden.
Dabei
löst sich automatisch auch die Verbindung zwischen gerätefest
angeordneten Messer-Kontakten 35 und deren am Geräteeinschub 5 angebrachten Gegenkontakter
36. Die an den Gegenkontakten 36 angebrachten Kontaktfahnen 37,38 und 94, 95 sind
in der im Schaltbild gemäß Fig. 3 dargestellten Weise mit den Anschlüssen 6 und
7 der nsuptheizung und mit den Anschlüssen der Zusatzheizung 23 verbunden.
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Gemäß dem aus Fig. 3 ersichtlichen Schaltplan ist in der dem kalten
Zustand der Heizkörper 4, 5 und 23,entspm chenden Stellung des Schalthebels 17 und
des Mikroschalters 21 die Zusatzheizung 23 über Zuleitungen 39, 40 und 41 an das
Netz 42, 43 angelegt, sobald ein im Netz liegender Hauptschalter 44, 45 geschlossen
wird. Die Zusatzheizung 23 sowie auch die über Zuleitungen 49 und 51 und den Mikroschalter
20 an das Netz 42, 43 angeschlossene Hauptheizung 4, 5 beginnen sich zu erwärmen,
wodurch der dem Heizkörperanschlag 19 unter Federdruck anliegende Schalthebel 17
gegenüber dem unter Federdruck dem Meßanschlag 9 des Quarzglasstabes 8 anliegenden
Schieber 93 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Dieses Verschwenken kommt dadurch
zustande, daß sioh der, beispielsweise aus Aluminium bestehende, Heizkörper 4 bei
der Erwärmung stärker dehnt, als der Quarzglasstab 8.
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Infolge der Schwenkbewegung des Schalthebels 17 wird der Mikrokontakt
21 nach Erreichen einer bestimmten Anfangstemperatur der Heizeinrichtung freigegeben.
Er schaltet dadurch das Zusatzheizelement 23 aus und einen zwischen den Stromzuleitungen
46 und 47 liegenden Lüftermotor'48 ein. Der Lüftermotor 489 welcher einen nicht
dargestellten, im Saugkanal 35 angeordneten Lüfter antreibt, sorgt für eine gleichmäßige
Verteilung der erzeugten Wärme und verhindert das Entstehen von Wärmespitzen in
einzelnen Geräteteilen.
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Hat nun infolge der Heizwirkung des Heizelementes 5 der Heizkörper
4 seine normale Betriebs-Temperatur erreicht, so wird mittels des Schaltarmes 17
der Mikroschalter 20 in der Weise umgeschaltet, daß über die Leitung 51 anstelle
des Heizelementes 5 ein Relais 52 über die Zuleitungen 535 54 und 55 am Netz 42
und 43 liegt. Das Relais 52 zieht an und schließt dadurch einen mittels einer Zuleitung
56 mit dem Netzleiter 42 verbundenen Halteschalter 57 für das Relais 52, sowie einen
Arbeitskontakt 58, welcher eine Stromversorgungsleitung 59 des Gerätes an den Netzleiter
43 anschließt, Der von dem Schalthebel 17 über das Relais 52 gesteuerte Arbeitskontakt
58 bewirkt, daß der eigentliche Geräteantrieb erst nach Erreichen der normalen Betriebstemperatur
der Heizvorrichtung eingeschaltet werden kann. Wegen des Vorhandenseins
des
Haltekontaktes 57 bleibt er eingeschaltet, obwohl der Schalthebel 17 nunmehr nach
dem Ausschalten des Hauptheizelementes 5 sich wieder im Gegenuhrzeigersinn bewegt
und den Mikroschalter 20 freigibt. Das Freigeben des Mikroschalters 20 bewirkt ein
erneutes Einschalten der Hauptheizung mit einer darauffolgenden Bewegung des Schalthebels
17 im Uhrzeigersinn.
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Der Schalthebel 17 setzt also in dieser Phase des Regelablaufes das
Hauptheizelement 5 so oft in Gang, wie es zur Aufrechterhaltung der mittels des
einstellbaren Anschlages 22 in gewissen Grenzen wählbaren Betriebstemperatur erforderlich
ist.
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Sobald nun beiu Vorliegen der normalen Betriebstemperatur der Leiter
595unter Strom ateht, kennen mittels einer äußeren Betätigungstaste 60 für einen
in einem Leiter 61, 62 liegenden Betriebischalter 63 der Hauptantriebsmotor 64,
die Projektionslampen 65 und die Stromverorgung 66 der. Coronaentladungsvorrichtung
des Gerätes ingang gesetzt werden. Die äußere Betätigungstaste 60 wird dabei mittels
eines unter Federdruck stehenden Rasthebels 67 in ihrer Arbeitsstellung gehalten.
Gleichzeit!g wird mittels einet Kontaktes 68 ein Relais 69 erregt, welches durch
einen Leiter 70 mit dem stroiführenden Leiter 59 und Uber Leitungen 71, 72 und 73
mit dem Netzleiter 42 verbunden ist.
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Das Relais 69 schließt einen Haltekontakt 74, welcher das Relais mittels
Leitungen 75, 76, 96 und 73 mit dem Netzleiter 42 verbindet, sowie einen Arbeitskontakt
77, welcher über einen Leiter 78 das Zusatzheizelement 23 mit dem Netzleiter 42
verbindet.
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Der Leiter 78 versorgt außerdem über einen Leiter 97 eine mittels
einer Zuleitung 79 mit dem stromführenden Leiter 59 verbundene Magnetkupplung 80
mit Strom, die eine Antriebsvorrlchtung 81, 82 und 83 für einen Beleuchtungsschlitten
84 mit dem Hauptantriebsmotor 64 kuppelt. Der Beieuchtungsschlltten 84 dient in
bekannter Weise zur optischen Abtastung einer auf eine Aurlagepvatte 85 aufgelegten
Kopiervorlage.
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Am Be1euchtungsschlitn n 84 ist eine Betätigungsschiene 86 zur Steuerung
zweier Mikroschalter 87 und 88 angeordnet. Der Mikroschalter 87 ist in dez Anfangsstellung
des Beleuchtungschlittens 84 geschlossen und verbindet dabei die Leiter 72 und 73.
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Er bewirkt, da3 das Relais 69 nur betätigt werden kann, wenn der Beleuchtungeschlitten
84 nach Beendigung eines Kopiervorganges seine Ausgangsstellung wieder erreicht
hat. Der Mikroschalter 88 ist in seiner Orundstellung geschlossen. Er liegt zwischen
den Leitern 76 und 96 und öffnet den Haltekreis des Relais 69, sobald der Beleuchtungsschlitten
84 seine Endstellung erreicht hat. Er bewirkt dadurch, daß die Magnet-Kupplung in
der Endstellung des Beleuchtungssohlittens 84 die Antriebsverbindung
zwischen
dem Hauptantriebsmotor und dem Schlittenantrieb 81 - 83 öffnet, so daß der Schlitten
in bekannter Weise unter der Wirkung einer Rückholfeder in seine Ausgangsstellung
zurückkehren kann. Der Hauptantriebsmotor läuft dann während der Entwicklung und
Fixierung des belichteten Kopieträgers noch so lange nach, bis ein, z. B. an derxercgraphischen
Trommel angebrachter, nicht näher dargestellter Anschlag den Rasthebel 67 öffnet.
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Durch diese Schaltung wird in sehr einfacher Weise erreicht, daß die
Zusatzheizung gleichzeitig mit der Schlittenkupplung Jeweils während der Beiichtung
des Kopieträgers für eine zum Einlaufen des Kopieträgers in die Heizvorrichtung
benötigte Zeitspanne in Tätigkeit gesetzt wird um den durch das Einlaufen eines
kalten Kopieträgers verursachten Wärmeverlust in der Heizvorrichtung auszugleichen.
Auf diese Weise werden Regelschwankungen der Heizvorrichtung in optimaler Weise
vermieden.
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Nach dem völligen Abschalten des Gerätes läuft der vor dem Hauptschalter
44, 45 angeschlossene Lüftermotor 48 noch so lange nach, bis der Schalthebel 17
nach dem Erkalten der Heizvorrichtungen seine in der Darstellung der Fig. 3 linke
Endstellung erreicht und durch ffnen des Schalters 21 die Verbindung zwischen den
Leitern 41 und 46 unterbrochen hat. Das Unterbrechen des Hauptschalters
44,
45 bewirkt außerdem ein Abfallen des Haltekontaktes 57, so daß ein Wiedereinschalten
der Geräteaggregate erst nach Erreichen der normalen Betriebstemperatur der Heizeinrichtung
möglich ist.