-
-
Fixiervorrichtung
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fixiervorrichtung mit einer Fixierstation,
in der auf einem Aufzeichnungsträger aufgebrachtes Tonerpulver durch Wärmezufuhr
in den Aufzeichnungsträger eingeschmolzen wird.
-
Nichtmechanische Druck-oder Kopierverfahrenkönnen nach dem elektrografischen
oder elektrofotografischen Prinzip arbeiten, bei denen die Farbgebung auf dem Aufzeichnungsträger,
z.B.
-
einer Papierbahn, vielfach durch Tonerpulver vorgenommen wird. Dazu
wird direkt oder durch Umdruck von einem Zwischenträger das Tonerpulverbild des
zu druckenden Zeichens auf dem Aufzeichnungsträger erzeugt. Das Tonerpulver ist
so ausgeführt, daß es zunächst auf dem Aufzeichnungsträger haften bleibt. Zu einer
beständigen Verbindung mit dem Aufzeichnungsträger muß es aber auf dem Aufzeichnungsträger
fixiert werden.
-
Solche Fixierstationen sind z.B. aus der US-Patentschrift 3 268 351
bekannt. Dort ist beschrieben, daß die Fixierung
des Tonerpulvers
auf dem Aufzeichnungsträger mit Hilfe von Wärme erfolgen kann. Dabei wird das Tonerpulver
in den Aufzeichnungsträger eingeschmolzen. Es sind verschiedene Möglichkeiten erläutert,
nach denen diese Fixierung mit Hilfe von Wärme möglich ist. Zum Beispiel können
dazu beheizte Sättel verwendet werden1 über die der Aufzeichnungsträger transportiert
wird und die die Wärme auf den Aufzeichnungsträger übertragen. Dasselbe kann mit
Hilfe von beheizten Walzen erfolgen, zwischen denen der Aufzeichnungsträger hindurchgeführt
ist. In beiden genannten Fällen besteht zwischen dem Aufzeichnungsträger und der
Wärmequelle direkter Kontakt. Eine weitere Möglichkeit, Tonerpulver mit Hilfe von
Wärme auf einem Aufzeichnungsträger zu fixieren, besteht darin, den Aufzeichnungsträger
einer Wärmestrahlung auszusetzen. Schließlich kann dem Tonerpulver auf dem Aufzeichnungsträger
die zum Einschmelzen erforderliche Wärme auch noch mit Hilfe einer Gasströmung,
z.B. eines Luftstromes, die beheizt worden ist, zugeführt werden. Bei all diesen
Fixierverfahren mit Hilfe von Wärme wird der Aufzeichnungsträger auf eine solche
Temperatur erwärmt, daß der Toner schmilzt.
-
Am Ausgang der Fixierstation enthält darum der Aufzeichnungsträger
noch eine erhebliche Wärme, die an die Umgebung abgegeben wird. Gleichzeitig muß
in der Fixierstation ständig die zur Fixierung der Tonerpulverbilder auf dem Aufzeichnungsträger
erforderliche Wärmeenergie erzeugt werden.
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Fixiervorrichtung
mit einer Fixierstation anzugeben, bei der die in der Fixierstation zu erzeugende
Wärmeenergie gegenüber dem bekannten Verfahren verringert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Einrichtung vorgesehen
ist, durch die dem aus der Fixierstation herauslaufenden Aufzeichnungsträger Wärme
entzogen wird und durch
die dem in die Fixierstation hineinlaufenden
Aufzeichnungsträger die entzogene Wärme zumindest teilweise zur Vorheizung wieder
zugeführt wird.
-
Die Einrichtung kann aus zwei Wärmeaustauscheinrichtungen und einer
die beiden Wärmeaustauscheinrichtungen verbindenden Leitungen bestehen. Die erste
Wärmeaustauscheinrichtung ist der Fixierstation nachgeschaltet, die zweite Wärmeaustauscheinrichtung
ist dagegen der Fixierstation vorgeschaltet. Durch die erste Wärmeaustauscheinrichtung
wird dem Aufzeichnungsträger Wärme entzogen, die über die Leitung zur zweiten Wärmeaustauscheinrichtung
geleitet wird. Dort wird sie dem Aufzeichnungsträger zur Vorheizung wieder zugeführt,
bevor dieser in die Fixierstation eintritt.
-
In der Einrichtung kann ein Gasstrom, z.B. ein Luftstrom, zirkulieren,
der zum Transport der Wärme dient und durch den dem Aufzeichnungsträger die Wärme
entzogen bzw. zugeführt wird. Der Gas strom kann in einem geschlossenen Kreis geführt
werden, damit die restliche Wärmeenergie, welche der Gas strom nach Abgabe von Wärme
an den Aufzeichnungsträger noch enthält, nicht an die Umgebung verloren geht.
-
Zur Verbesserung des Austauscherwirkungsgrades ist es zweckmäßig,
den Gas strom in den Wärmeaustauscheinrichtungen entgegen der Bewegungsrichtung
des Aufzeichnungsträgers zu fördern. Weiterhin können alle Bestandteile der Einrichtung
zur Vermeidung von Wärmeverlusten an die Umgebung isoliert sein.
-
Der Wirkungsgrad der Wärmeaustauschereinrichtungen kann weiterhin
dadurch verbessert werden, daß der Aufzeichnungsträger entlang der ganzen Austauscherlänge
über eine Metall-
fläche geführt wird. Der Wärmeübergang findet
dabei vorzug, weise durch Leitung zwischen Aufzeichnungsträger und Metallfläche
statt. Der Wärmetransport kann weiterhin mit einem Gasstrom bewerkstelligt werden,
der einerseits mit der Metallfläche, andererseits auch mit dem Aufzeichnungsträger
direkt Kontakt hat. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen dem Gas und der
Metallfläche kann letztere zur Vergrößerung der Oberfläche mit Rippen versehen sein
und dunkel gefärbt sein.
-
Der Wärmetransport von der Metallfläche der ersten Wärmeaustauscheinrichtung
zur Metallfläche der zweiten Wärmeaustauschvorrichtung kann mit Hilfe einer Wärmeleitung
durchgeführt werden. Dabei handelt es sich um geschlossene, rohrförmiae Gebilde
in deren Inneren beweqliche Medien von
hohem Wärmeinhalt den Wärmetransport Gbernehmen, daß ein Vielfaches der Wärmetransportleistung
eines homogenen, gut wärmeleitenden Körpers gleicher Abmessungen erreicht wird.
-
Die Wärmeverluste in der Einrichtung können verringert und das Volumen
der Einrichtung reduziert werden, wenn der von der Fixierstation kommende und der
zur Fixierstation gehende Aufzeichnungsträger über eine Strecke seines Weges in
enger Nachbarschaft geführt ist. Dann ist nur eine einzige Wärmeaustauscheinrichtung
erforderlich. Ein Teil der Wärme wird dabei durch Strahlung von Aufzeichnungsträger
zu Aufzeichnungsträger übertragen, ein weiterer Teil kann durch einen Gas strom
oder durch Wärmeleitungen mit oder ohne zwischengeschaltete Metallplatten transportiert
werden.
-
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen insbesondere
darin, daß zur Erzeugung der erforderlichen
Wärme in der Fixierstation
weniger elektrische Leistung notwendig ist, daß die zum Schutz der übrigen Baugruppen
des Druck- bzw. Kopiergerätes erforderlichen Kühleinrichtungen verkleinert werden
können, und daß die aus dem Aufstellraum des Gerätes durch die Klimaanlage zu entferndende
Wärmemenge verringert wird.
-
Anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind,
wird die Erfindung weiter erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Einrichtung mit zwei
Wärmeaustauscheinrichtungen und einer verbindenden Rohrleitung, Fig.2 die Einrichtung
nach Figur 1, wenn die Wärmeaustauscheinrichtung Wärmeplatten enthalten, Fig.3 die
Einrichtung, wenn die Metallplatten durch eine Wärmeleitung verbunden sind, Fig.4
die Ausführung der Einrichtung mit einer einzigen Wärmeaustauscheinrichtung.
-
Die Einrichtung nach Figur 1 besteht aus einer ersten Wärmeaustauscheinrichtung
6, einer zweiten Wärmeaustauscheinrichtung 7, und einer Rohrleitung 4,4a. Zwisc-hen
der ersten und der zweiten Wärmeaustauscheinrichtung ist eine Fixierstation 2 angeordnet,
in der das Einschmelzen des Tonerpulvers in einen Aufzeichnungsträger 1 erfolgt.
Die Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers 1 ist durch einen Pfeil dargestellt.
Daraus ergibt sich, daß die erste Wärmeaustauscheinrichtung 6 am Ausgang der Fixierstation
2 angeordnet ist, während die zweite Austauscheinrichtung 7 am Eingang der Fixierstation
2 liegt.
-
Die Wärmeaustauscheinrichtungen 6 und 7 bestehen aus Kammern, die
jeweils eine Eintritts- bzw. Austrittsstelle 8 für den Aufzeichnungsträger haben.
An diesen Ein- bzw. Aus-
trittsstellen 8 können Abdichtungen vorgesehen
werden, um Wärmeverluste aus den Kammern möglichst klein zu halten.
-
Zwischen den Wärmeaustauscheinrichtungen 6 und 7 ist eine Leitung
4 und 4a angeordnet. Diese bestehen aus Rohrleitungen. In der Verbindungsleitung
4 kann ein Gebläse 5 angeordnet sein, durch das ein Gasstrom, z.B. ein Luftstrom,
in der Einrichtung erzeugt wird. Da die Einrichtung als geschlossenes System ausgeführt
ist, kann in ihr ständig ein Gasstrom zirkulieren. Es ist zweckmäßig, daß dieser
Gas strom entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers 1 verläuft,
wie es in Figur 1 durch die Pfeile angedeutet ist.
-
In der Fixierstation 2 wird dem Aufzeichnungsträger 1 zum Einschmelzen
der Tonerpulverbilder in den Aufzeichnungsträger Wärme zugeführt. Dadurch wird der
Aufzeichnungsträger 1 erhitzt. Wenn der Aufzeichnungsträger aus der Fixierstation
2 austritt, hat er noch eine bestimmte Tempe-0 ratur von z.B. 100 C. Ein derart
aufgeheizter Aufzeichnungsträger 1 gelangt in die erste Wärmeaustauscheinrichtung
6, in der ein Großteil der Wärme vom Aufzeichnungsträger 1 an den zirkulierenden
Gas strom übergeben wird. Der Gasstrom transportiert die Wärme über die Rohrleitung
4a zur zweiten Wärmeaustauscheinrichtung 7. Da der Gasstrom den Aufzeichnungsträger
1 umströmt, gibt er einen großen Teil der in der ersten Wärmeaustauscheinrichtung
übernommenen Wärme an den Aufzeichnungsträger 1 ab. Dadurch wird dieser vorerwärmt,
bevor er in die Fixierstation 2 gelangt. Anschließend wird der Gasstrom über die
Rohrleitung 4 wieder zur ersten Wärmeaustauscheinrichtung 6 geführt. Die am Ausgang
der Wärmeaustaus cheinrichtung 7 noch im Gas strom verbliebene Wärme wird mit zur
ersten Wärmeaustauscheinrichtung 6 trans-
portiert, sie geht also
nicht verloren.
-
Die Ausführung der Einrichtung nach Figur 2 unterscheidet sich von
der Figur 1 nur dadurch, daß in den Wärmeaustauscheinrichtungen 6 und 7 zusätzlich
noch Metallflächen 9 und 10 angeordnet sind. Diese Metallflächen 9 und 10 sind so
angeordnet, daß sie in Kontakt mit dem Aufzeichnungsträger in den Wärmeaustauscheinrichtungen
6 und 7 sind. Der Wärmeübergang findet hier vorzugsweise zwischen dem Aufzeichnungsträger
1 und den Metallflächen 6 und 7 durch Leitung statt.
-
Zum Wärmetransport zwischen den beiden Wärmeaustauscheinrichtungen
7 und 6 wird wiederum ein Gasstrom nach dem in Figur 1 beschriebenen Prinzip herangezogen.
Dazu umströmt der Gasstrom einerseits die Metallflächen 6 und 7, andererseits aber
auch den Aufzeichnungsträger 1.
-
Zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen dem Gasstrom und den
Metallflächen 9 und 10 können die Metallflächen mit Rippen 20 versehen sein. Durch
diese wird die Oberfläche der Metallflächen vergrößert. Weiterhin können die Metallflächen
9 und 10 dunkel gefärbt sein.
-
Figur 3 zeigt die Einrichtung, wenn zwischen der ersten Wärmeaustauscheinrichtung
und der zweiten Wärmeaustauscheinrichtung eine Wärmeleitung 11 angeordnet ist. Diese
Wärmeleitung 11 ist dabei mit den Metallflächen 9 und 10 verbunden. Der Aufbau von
Wärmeleitungen ist bekannt und muß hier nicht ausführlicher beschrieben werden.
Hier ist nur eine einzige Leitung 11 vorgesehen, die die Metallfläche 9 mit der
Metallfläche 10 verbindet.
-
Aus Figur 4 ergibt sich ein Aufbau der Einrichtung, für die nur eine
einzige Wärmeaustauscheinrichtung 12 erfor-
derlich ist. Dazu wird
der in die Fixierstation 2 hineinlaufende Aufzeichnungsträger 1 und der aus der
Fixierstation 2 herauslaufende Aufzeichnungsträger über einen Teil seines Weges,
nämlich in der Wärmeaustauscheinrichtung 12, parallel geführt. Aus diesem Grunde
muß der Aufzeichnungsträger 1 mit Hilfe von Rollen 13 umgelenkt werden. Der Aufbau
der Wärmeaustauscheinrichtung 12 kann aus einer Kammer und einer Rohrleitung 14
bestehen, durch die der Eingang und der Ausgang der Kammer verbunden ist. In der
Rohrleitung 14 kann dann wiederum ein Gebläse 15 angeordnet sein. Der Wärmeübergang
zwischen den parallel geführten Teilen des Aufzeichnungsträgers erfolgt teilweise
durch Strahlung, teilweise durch einen Gasstrom, der die beiden Aufzeichnungsträgerteile
umströmt. Weitere Möglichkeiten, um den Wärmeübergang zwischen den beiden Aufzeichungsträgerteilen
zu verbessern, bestehen in der Anordnung einer Metallplatte zwischen den Aufzeichnungsträgerteilen
oder in der Anordnung einer Wärmeleitung.
-
Der Aufbau der Fixierstation 2 ist in den Ausführungsbeispielen nicht
aufgeführt. Es kann sich dabei um bekannte Fixierstationen handeln, bei denen mit
Hilfe von Wärme das Tonerbild in den Aufzeichnungsträger eingeschmolzen wird.
-
9 Patentansprüche 4 Figuren