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Diese
Erfindung betrifft die Aufrechterhaltung des Luftdrucks in einem
xerografischen Modul einer Bilderzeugungsvorrichtung.
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Viele
unterschiedliche Arten von Bilderzeugungsvorrichtungen sind auf
dem Markt erhältlich.
Einige von diesen Vorrichtungen verwenden einen xerografischen Prozess
zum Erzeugen der Bilder. In einer typischen xerografischen Bilderzeugungsvorrichtung
sind alte Elemente in derselben Umgebungsatmosphäre untergebracht und der Luftdruck über die gesamte
Bilderzeugungsvorrichtung hinweg ist derselbe wie der Umgebungsatmosphärendruck.
Da einige von diesen Vorrichtungen Lüfter- und Gebläsemotoren
verwenden, um Luft durch Teile der Bilderzeugungsvorrichtung zu
leiten, kann der Luftdruck in der Maschine abhängig davon, ob ein Gebläse betrieben
wird oder nicht, unterschiedlich sein. Typischerweise gibt es kein
spezifisches Abteil oder Modul in der Bilderzeugungsvorrichtung,
das von dem Rest der Bilderzeugungsvorrichtung getrennt ist und auf
einem anderen Druck als die restlichen Teile der Bilderzeugungsvorrichtung
gehalten wird.
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Aus
Research Disclosure no. 140, December 75 of Xerox Corp., nr. 14034
ist ein unter Druck stehender Kopierer bekannt, welcher gemäß Offenbarung
keinerlei Regelungseinrichtungssystem enthält.
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Demzufolge
werden Verschmutzungen aus in der Bilderzeugungsvorrichtung verwendeten
Vorratsmaterialien, wie z. B. Papier und Toner routinemäßig über alle
Teile der Bilderzeugungsvorrichtung hinweg verteilt. Ferner wird
verschmutzte Raumluft, in die das xerografische Modul enthaltende
Bilderzeugungsvorrichtung eingesaugt, die Chemikalien, Staub und
andere Verschmutzungen enthalten kann. Filter und Abscheider können eingesetzt
werden, um zu verhindern, dass Verschmutzungen, wie z. B. Toner,
weicher von der durch die Bilderzeugungsvorrichtung strömenden Luft
aufgenommen wurde, weitere Komponenten in anderen Teilen der Bilderzeugungsvorrichtung
nachteilig beeinträchtigt.
Eine weitere Quelle von Verschmutzungen sind die in der Bilderzeugungsvorrichtung
verwendeten Bildaufzeichnungsmedien, auf welchen das Bild erzeugt
und fixiert wird. Verschmutzungen aus den Bilderzeugungsmedien umfassen
Wasserdampf und Fasern von Bilderzeugungsmedien sowie auf das Bildaufzeichnungsmedium
während
des gesamten xerografischen Prozess aufgebrachten Toner. Jedoch
beseitigen selbst Filter und Abscheider nicht die Verschmutzung
von xerografischen Systemelementen, wie z. B. der Abbildungsoptik,
der Medientransportelemente, des Maschinenrahmens, der Tonerflaschen und
anderer Elemente.
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Die
Erfindung stellt Systeme und Verfahren zum Aufrechterhalten des
Druckes in einem xerografischen Modul einer Bilderzeugungsvorrichtung
innerhalb eines spezifischen Bereichs bereit.
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Diese
Erfindung stellt ferner Systeme und Verfahren bereit, welche den
Druck in dem xerografischen Modul höher als den Luftdruck der Umgebungsatmosphäre, sowohl
dort, wo die Bilderzeugungsvorrichtung angeordnet ist, als auch
außerhalb des
xerografischen Moduls halten.
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Die
Aufrechterhaltung eines höheren
Druckes in dem xerografischen Modul verringert die Möglichkeit,
dass Verschmutzungen aus dem Bildaufzeichnungsbereich in das xerografische
Modul eintreten und nachteilig die Elemente darin beeinträchtigen.
Ein positiver Druckunterschied wird zwischen dem Luftdruck in dem
xerografischen Modul und dem Luftdruck sowohl der Bilderzeugungsvorrichtung
außerhalb
des xerografischen Moduls als auch der Atmosphäre, in welcher die Vorrichtung
angeordnet ist, aufrechterhalten.
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Gemäß den Systemen
und Verfahren dieser Erfindung enthält eine Bilderzeugungsvorrichtung
ein xerografisches Modul, welches verschiedene Elemente enthält, die
zum Erzeugen eines Bildes verwendet werden. Typischerweise umfassen
diese Elemente eine Belichtungsvorrichtung, einen Fotorezeptor,
der zum Erzeugen eines Latentbildes verwendbar ist, eine Entwicklungseinheit,
die Toner überträgt, um das
Latentbild zu entwickeln, eine Übertragungseinheit,
die das entwickelte Bild auf das Bildaufzeichnungsmedium überträgt, und
einen Fixierer. Das xerografische Modul ist innerhalb einer Kammer
angeordnet, in welcher der Luftdruck leicht über dem Umgebungsdruck sowohl
innerhalb der anderen Abschnitte der Bilderzeugungsvorrichtung als
auch dem der umgebenden Atmosphäre
gehalten wird. Dieser höhere
Druck innerhalb des xerografischen Moduls trägt zur Verhinderung bei, dass
Verschmutzungen in ungefilterter Luft von der Außenseite des xerografischen
Moduls in das xerografische Modul eindringen und die Elemente des
xerografischen Moduls verschmutzen oder in anderer Weise nachteilig
die Leistung und den Zustands des xerografischen Moduls beinträchtigen.
Ein Regelungseinrichtungssystem stellt den Druck innerhalb der Kammer
in Bezug auf den Umgebungsdruck außerhalb der Kammer ein.
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In
einer ersten Ausführungsform
enthält
das xerografische Modul ein unter Druck stehendes halb-luftdichtes
Gehäuse
mit einem kleinen Spalt zwischen dem xerografischen Modul und dem
Medienpfad. Dieser kleine Spalt verhindert einen raschen Druckverlust
aus dem xerografischen Modul. Ein Drucksensor, wie z. B. ein Höhenbarometer
wird zum Messen des Umgebungsatmosphärendruckes verwendet.
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Diese
und weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden in der
nachstehenden detaillierten Beschreibung verschiedener exemplarischer
Ausführungsformen
der Systeme und Verfahren gemäß dieser
Erfindung beschrieben oder aus dieser ersichtlich.
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Spezielle
Ausführungsformen
dieser Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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1 eine schematische Vorder- und Seitenansicht
eines xerografischen Bilderzeugungsmoduls einer Bilderzeugungsvorrichtung
ist, die verschiedene Merkmale der Erfindung verkörpert;
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2 eine
schematische Vorderansicht des xerografischen Bilderzeugungsmoduls
von 1 ist, das die allgemeine Beziehung
des Fotorezeptors und der Modulwände
darstellt;
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3 eine
Blockdarstellung eines Regelungseinrichtungssystems ist, das den
Druck des xerografischen Moduls von 1 über dem
Umgebungsdruck hält;
und
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4 eine
Blockdarstellung von Elementen des Regelungseinrichtungsabschnittes
des Regelungseinrichtungssystems von 3 ist, welches den
Druck des xerografischen Moduls über
dem Umgebungsdruck hält.
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1 und 2 stellen
eine spezielle Ausführungsform
eines xerografischen Moduls 1 dar, das in einer Bilderzeugungsvorrichtung
gemäß dieser
Erfindung verwendet wird. 1 stellt
eine Vorderansicht eines xerografischen Moduls 1 über einem
Medienpfad 7 dar. Ein unter Druck stehendes halb-luftdichtes
Gehäuse 13 ist
um das xerografische Modul 1 herum angeordnet. Ein kleiner
Spalt 12 zwischen dem Medienpfad 7 und dem Gehäuse 13 verhindert einen
schnellen Druckverlust aus dem xerografischen Modul 1.
Das xerografische Modul enthält
einen Lufteinlassanschluss 4 und einen Luftauslassanschluss 5.
Die Lufteinlass- und Auslassanschlüsse 4 und 5 sind
mit einer entfernt angeordneten Luftverteilungseinheit verbunden.
Ein Lufteinlassventil 6 der geregelten Kammer ist mit dem
Lufteinlassanschluss 4 verbunden. Das Lufteinlassventil 6 der
geregelten Kammer wird dazu verwendet, einen Soll-Luftdruck innerhalb
des xerografischen Moduls 1 aufrecht zu erhalten. Das xerografische
Modul kann auch ein (nicht dargestelltes) Entlastungsventil enthalten,
welches geöffnet
wird, wenn die Bilderzeugungsvorrichtung zu Beginn gestartet wird,
um zu verhindern, dass Luft in das xerografische Modul über den
Spalt 12 gesaugt wird.
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2 stellt
auch die Lage des Fotorezeptors 8 dar. In diesem Falle
ist der Fotorezeptor 8 als ein Band bezüglich des xerografischen Moduls 1 dargestellt.
Der Fotorezeptor 8 erstreckt sich unterhalb des xerografischen
Moduls 1 und durch eine Öffnung 14, welche
so bemessen und geformt ist, dass sie eng an die Größe und Form
des Fotorezeptors 8 angepasst ist, so dass nur ein kleiner
Spalt 12 zwischen der Öffnung 14 in
der Bodenwand 15 des xerografischen Moduls 1 und
dem Fotorezeptor 8 besteht. In einer Beispielsausführungsform
ist der kleine Spalt 12 in der Größenordnung von 2 mm breit,
wobei die gesamte Fläche
des Spaltes etwa 6,45 × 10–3 m2 (10 square inch) ist, und der Luftdruck
in dem xerografischen Modul 1 62,3 Pa (0,25 inches Wassersäule) ist.
In unserer gleichzeitig anhängigen
europäischen Patentanmeldung
Nr. 01303817.9 wird der Luftdruck in dem xerografischen Modul 1 auf
einem Druck über Umgebungsdruck
gehalten, die dem xerografischen Modul 1 zugeführte Luft
typischerweise mit 6,37 m3/Min. (225 cubic
feet per minute (CFM)) zugeführt, Rückluft typischerweise
mit 8,5 m3/Min. (300 CFM) zugeführt, Bestandsluft
typischerweise mit 2,12 m3/Min. (75 CFM)
zugeführt, und
Luft aus der Umgebungssteuereinheit typischer mit 8,5 m3/Min.
(300 CFM) ausgegeben. Dieses führt
zu einer positiven Druckdifferenz zwischen der Luft in dem xerografischen
Modul 1 und der Luft außerhalb des xerografischen
Moduls 1. Dieser Spalt verhindert einen zu raschen Druckverlust
in dem xerografischen Modul 1.
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In
einer ersten Beispielausführungsform
dieser Erfindung wird der Luftdruck in dem xerografischen Modul
auf der Basis einer Messung des Umgebungsatmosphärendruckes durch ein Höhenbarometer über dem
Umgebungsatmosphärendruck
gehalten. Ein Drucksensor 2 ist in dem xerografischen Modul
angeordnet, um den Druck der Luft in dem xerografischen Modul zu überwachen.
Ein Drucksensor in der Form eines Höhenbarometers 3 ist
außerhalb des
xerografischen Moduls angeordnet, um den Umgebungsatmosphärendruck
zu überwachen.
Ein Einlassventil 6 der geregelten Kammer ist vorgesehen, um
den Druck innerhalb des xerografischen Moduls auf einen Sollwert
oder Solldruck zu regeln, welcher als über dem Umgebungsatmosphärendruck
außerhalb
des xerografischen Moduls liegend festgelegt ist. Eine Regelungseinrichtung 210 ist
vorgesehen, um die innerhalb und außerhalb des xerografischen Moduls
durch die Drucksensoren 2 und 3 erfassten Drücke zu überwachen
und um einen Sollbereich von Drücken
zu bestimmen, welche über
den Umgebungsdruck liegen, und das Einlassventil 6 der
geregelten Kammer so zu steuern, dass der Luftdruck innerhalb des
xerografischen Moduls innerhalb des Sollbereichs der Drücke gehalten
wird. In einer exemplarischen Ausführungsform ist ein Solldruck
innerhalb des xerografischen Moduls 62,3 Pa (0,25 inches Wassersäule) bei
normaler Umgebungstemperatur und Druck.
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3 stellt
eine exemplarische Ausführungsform
eines Regelungseinrichtungssystems 200 dar, das verwendbar
ist, um den Luftdruck in der xerografischen Einheit auf einem gewünschten
Wert oder innerhalb eines gewünschten
Bereiches zu halten. Gemäß Darstellung
in 3 enthält
das Regelungseinrichtungssystem eine über eine Verbindung 282 mit
einem Höhenbarometer 280,
eine Verbindung 292 mit einem Xerografiemodul-Drucksensor 290,
eine Verbindung 262 mit Einlassventilmotoren 260,
eine Verbindung 272 mit Auslassventilmotoren 270 und
eine Verbindung 252 mit einer Gebläseeinheit 250 verbundene
Regelungseinrichtung 210 dar. Die Regelungseinrichtung 210 empfängt Signale
aus dem Höhenbarometer 280 und
dem Xerografiemodul-Drucksensor 290 und bearbeitet diese
Signale, um die Lufteinlass- und Auslassventilmotoren 260 und 270 und
die Gebläseeinheit 290 zu
regeln, um den Druck in dem Xerografiemodul 1 innerhalb
der gewünschte
Bereiche des Luftdruckes zu halten. Ein optimaler Wert innerhalb
des Druckes innerhalb des Xerografiemoduls 1 ist 62,3 Pa
(0,25 inches Wassersäule).
Wenn die Regelungseinrichtung 210 ermittelt, dass der Luftdruckwert
in dem xerografischen Modul 1 zu hoch oder zu niedrig ist,
stellt die Regelungseinrichtung 210 die Menge der von der
Gebläseeinheit 250 gelieferten
Luft 1 eine und steuert die Lufteinlass- und Auslassanschlüsse 4 und 5,
um den Luftdruck auf den Wert oder einen Punkt innerhalb eines gewünschten
Bereiches von Werten zurückzubringen,
der empirisch ermittelt ist, um ein Eindringen von Verschmutzen
in das xerografische Modul 1 zu verhindern, und um einige
Verschmutzungen zu entfernen, welche innerhalb des xerografischen
Moduls 1 entstehen.
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4 stellt
in detaillierterer Form eine spezielle Form der Regelungseinrichtung 210 dar.
Gemäß Darstellung
in 4 enthält
die Regelungseinrichtung 210 eine Schnittstelle 211,
ein Speicher 212, eine Luftzirkulationsschleifen- und Ventilsteuereinheit 214,
eine Gebläsesteuerschaltung 215,
eine Höhenbarometer-Druckermittlungsschaltung 216,
eine Xerografiemodul-Druckermittlungsschaltung 217 und eine
Druckwertvergleichsschaltung 218, welche miteinander über einen
Datensteuerbus 219 verbunden sind. Die Schnittstelle 211 stellt
eine Verbindung zu den Verbindungsleitungen 252, 262, 272, 282 und 292 und
dem Daten/Steuer-Bus 219 her, um Daten- und Steuersignale
an die und von den Steuereinheiten 213–218 und/oder den
Speicher 212 der Regelungseinrichtung 210 zu übertragen.
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Im
Betrieb werden die Signale aus dem Höhenbarometer 280 und
dem Drucksensor 290 für
das xerografische Modul von der Regelungseinrichtung 210 mittels
der Schnittstelle 211 detektiert. Diese Signale werden
von der Höhenbarometer-Detektions- und
Verarbeitungsschaltung 216 bzw. der Druckermittlungs- und
Verarbeitungsschaltung 217 für das xerografische Modul abgetastet
und an eine Druckwertvergleichsschaltung 218 weiter geleitet,
wo deren Differenz ermittelt wird. Die Druckwerte und deren Differenzwerte
werden in dem Speicher 212 gespeichert. Wenn die Differenz
in dem Umgebungsdruck und dem Druck in dem Druck in dem xerografischen
Modul 1 kleiner als ein vorbestimmter Wert, beispielsweise
62,3 Pa (0,25 inches Wassersäule), ist,
bestätigt
die Regelungseinrichtung 210, die Zirkulationsschleifen-
und Ventilregelschaltung 214 und die Gebläseregelschaltung 215,
um die Menge der durch das System strömenden Luft zu erhöhen, um die
Druckdifferenz auf einen Wert innerhalb des gewünschten Bereiches von Werten
zu erhöhen.
Natürlich
betätigt,
wenn die Druckdifferenz einen vorbestimmten Wert überschreitet,
die Regelungseinrichtung 210 die Zirkulationsschleifen-
und Ventilregelschaltung 214 und die Gebläseschaltung 215 so, dass
die die Menge der durch das System strömenden Luft vermindert, um
die Druckdifferenz auf einen Wert innerhalb eines gewünschten
Bereiches von Werten abzusenken.
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Die
Regelungseinrichtung 210 kann auf einem programmierten
Allzweckcomputer implementiert sein. Die Regelungseinrichtung 210 kann
jedoch auch auf einen speziellen Computer, auf einen programmierten
Mikroprozessor oder Mikrocontroller und peripheren integrierten
Schaltungselementen, einem ASIC oder einer anderen integrierten
Schaltung, einem digitalen Signalprozessor, auf einer festverdrahteten
Elektronik oder Logikschaltung, wie z. B. einer Schaltung aus diskreten
Elementen, einer programmierbaren Logikvorrichtung, wie z. B. PLD, PLA,
FPDA oder PAL oder dergleichen implementiert sein. Im allgemeinen
kann jede Vorrichtung, welche in der Lage ist, eine Maschine mit
endlichen Zuständen
zu implementieren, die wiederum dazu fähig ist, die vorgenannten Regelungseinrichtungsfunktionen zu
implementieren, zum Implementieren der Regelungseinrichtung 210 verwendet
werden. Die Verbindungen 252–292 können unter
Verwendung irgendeiner Verbindungsvorrichtung, -system oder -struktur zum
Verbinden der Regelungseinrichtung 210 mit den Komponenten 250–290 implementiert
sein.
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Die
allzeitige Aufrechterhaltung des Luftdruckes innerhalb des xerografischen
Moduls über
dem Umgebungsdruck vermindert die Möglichkeit, dass Verschmutzungen,
wie z. B. Papierstaub, Wasserdampf, Chemikalien, wie etwa Ozon,
Ammoniak, Fixieröl,
Papierstaub vom Schneidvorgang des Papiers und dergleichen in das
xerografische Modul eindringen und die Komponenten innerhalb des
xerografischen Moduls verschmutzen.
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Obwohl
diese Erfindung in Verbindung mit den speziellen, vorstehend ausgeführten Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass viele Alternativen,
Modifikationen und Varianten für
den Fachmann ersichtlich sind. Demzufolge sollen die speziellen
Ausführungsformen
der Erfindung, wie sie die vorstehend beschrieben wurden, nur veranschaulichend
und nicht einschränkend
sein.