EP1156395A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen und Regeln von Temperaturwerten an einer Fixierwalze einer Tonerbild-Fixiereinheit - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen und Regeln von Temperaturwerten an einer Fixierwalze einer Tonerbild-Fixiereinheit Download PDF

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EP1156395A2
EP1156395A2 EP01107860A EP01107860A EP1156395A2 EP 1156395 A2 EP1156395 A2 EP 1156395A2 EP 01107860 A EP01107860 A EP 01107860A EP 01107860 A EP01107860 A EP 01107860A EP 1156395 A2 EP1156395 A2 EP 1156395A2
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EP
European Patent Office
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fixing
fixing roller
roller
blowing
unit
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Franz Allmendinger
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Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
NexPress Solutions LLC
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Publication date
Application filed by Eastman Kodak Co, NexPress Solutions LLC filed Critical Eastman Kodak Co
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    • G03G2215/00535—Stable handling of copy medium
    • G03G2215/00666—Heating or drying device

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for generating and controlling Temperature values on a fuser roller arranged in a duplicator and fixing unit that can be switched to different operating states for fixing on Transferring toner images.
  • fixing units with a device and a method of the aforementioned Kind known that are used in copiers, the rotatable fuser roller together with a pressure roller that can be placed parallel to its outer circumferential surface a fixing nip for passing the toner image bearing recording materials forms; the fixing roller by means of a connected to a control unit Heating means heatable and for generating and regulating the predetermined temperature values is switchable and its heating output is adjustable; the temperature values on the Outer peripheral surface of the fixing roller by means of at least one temperature sensor are detectable; and the fixing roller on its outer peripheral surface by one of one Controllable cooling unit supplied blown air flow is coolable.
  • US-A-5,787,321 discloses an apparatus for generating and controlling an operating / Fixing temperature values on the outer circumference of heatable, rotatable Fixing rollers of a fixing unit, the fixing rollers as a pair of rollers parallel to the axis are arranged, which has a heating roller and a pressure roller.
  • Several Temperature sensors and associated blower fans are axially along both Fuser rollers, axially spaced apart, upstream of the fuser rollers arranged, the axial section width of a blower or its Ventilation area that corresponds to the minimum width of a toner image-bearing sheet.
  • the disadvantage of this disclosed embodiment is that by means of the blow fans shown With a large blowing opening, targeted, uniform and intensive cooling via the entire axial length of the fixing rollers is only unsatisfactory. Furthermore is through the arrangement of the temperature sensors in the blower air flow of the blower fan an exact It is difficult to measure the temperature values on the outer peripheral surfaces of the fixing rollers. In addition, with regard to the rapid generation, regulation and change of temperature values, especially the fixing temperature, as well as in relation to a quick switchover to different operating states the heating output regulation / control used disadvantageous due to its sluggishness.
  • DE-25 07 559-A1 discloses an apparatus and a method for generating a Operating / fixing temperature values on the outer circumference of a heatable, in rotation operable fixing / heating roller of a fixing unit, the heating roller together with a pressure roller forms a pair of fixing rollers.
  • An air suction device is located above the pressure roller arranged to cool both roller surfaces.
  • the Suction device has a center to the sheet transport path or axially center to the Pressure roller lying on the air duct on the one hand with a single switching valve a vacuum generator unit is connected and on the other hand on both sides of the Air duct several narrow, parallel to each other, opening into the air duct has air channels / tubes extending axially towards the ends of the pressure roller.
  • the Air tubes that are radially spaced from the surface of the pressure roller are along the Outer circumference, in the direction of rotation of the pressure roller at an angular distance of about Arranged 5-10 degrees in a row.
  • the tracheae each have in their tube wall several air nozzles lined up along the axial extension of the tubes, the are aligned with the pressure roller in such a way that only the end areas or over the Blade width protruding ends of the pairs of rollers to avoid overheating be cooled.
  • the generation and control of the temperature values, in particular the Fixing temperature, as well as switching to different operating states takes place in the essentially through a heating power control.
  • the disadvantage of this disclosed embodiment is that by means of the air suction device shown, which are arranged in the area of the pressure roller and their cooling in essentially only affects the axial end areas of the rollers, a targeted, uniform and intensive cooling of the fusing rollers over their entire axial length not possible.
  • Another disadvantage is that the air tubes for varying the Cooling cannot be controlled individually.
  • Control and change of temperature values in particular the fixing temperature, as well as in with regard to a quick switchover to different operating states Heating power regulation / control disadvantageous due to its inertia.
  • the invention is therefore based on the object of a method and an apparatus to create the type mentioned, which does not have these disadvantages, but which is a fast, accurate and easy operation of a fuser, especially a quick and accurate generation and control of predetermined temperature values a fixing roller in various operating states for acceleration and Improvement of a fixing process in an automated environment guaranteed.
  • the object is achieved with a method according to claim 1 in that that the generation and control of the predetermined temperature values on Outer peripheral surface of the fixing roller essentially by means of a controllable and controllable blowing air flow of the cooling unit is carried out; and controlling and regulating of the blown air flow as a function of a determined core temperature Fuser roller is done.
  • the method is also advantageously characterized in that a first predetermined temperature value of the fixing roller by means of the constant maximum Heating power operated heating means and from reaching the predetermined first Temperature value by means of the with small to medium (0 to 50%) air performance Blown air flow of the cooling unit in a first and second operating state Fuser is generated and regulated; that a second predetermined, lower Temperature value of the fusing roller while the maximum heating power remains constant using the with maximum (100%) to average (approx.
  • the cooling unit at least one substantially tubular, with a Compressed air source connected blowing agent, which is parallel to the axis of the fixing roller and is arranged radially spaced from the outer circumferential surface, by means of a directed and concentrated blow air flow to generate a cooling strip on the Outer peripheral surface of the fixing roller can be generated, and its air power by means of the control unit that acts on the compressed air source can be controlled and regulated.
  • the blowing agent of the cooling unit is advantageously based on a conveying direction the toner image bearing recording medium, substantially upstream of the Fixing nip and in an area of the fixing roller spaced from this fixing nip arranged; the blowing agent has in its tube wall at least one along its axial Extension extending slot-shaped air nozzle or more along its axial Expansion air jets to generate the concentrated and directional Blown air flow, by means of which on the outer circumferential surface of the fixing roller entire axial length of the fixing roller extending cooling strip with a predetermined Width can be generated; and is one through the individual cooling strips of the blowing agent itself resulting width of a total cooling strip substantially equal to or less than one quarter of the outer circumference of the fuser roller.
  • FIGS. 1 to 4 relates to a preferred one Embodiment of the device according to the invention and the method for generating and regulating temperature values on a rotating fuser roller one in one Duplicating device arranged fixing unit for fixing on Recording media transferred toner images.
  • the device is known in a fixing unit of a duplicating device kind, such as copier arranged.
  • the inventive device for generating shown schematically in FIGS. 1 and 2 and regulating temperature values Ts; T1; T2; T3 is on a fixing roller FR in Different operating states W; A; F switchable fixing unit for fixing on Recording materials P transferred toner images arranged in a conventional, Copier, not shown, is attached.
  • the usual, not shown Hollow fixing roller FR which can rotate, forms within the fixing unit together with a rotatable, axially parallel on its outer peripheral surface FS Press roller PR a fixing gap N for passing through the toner image bearing Recording materials, in the transport direction X shown, the Recording materials, for example in the form of sheets of paper or sheets of film could be.
  • the fixing roller FR is centered in its hollow interior in the axis of rotation arranged and via a semiconductor relay RS with an output circuit O one Microprocessor unit CP having control unit CU electrical connected / coupled heating means H1, such as heating lamp heatable.
  • the Heating means H1 is used to generate and regulate the predetermined ones Temperature values Ts; T1; T2; T3 by means of the control unit CU and the semiconductor relay RS switchable and adjustable in heating power Ph.
  • the rotatable pressure roller PR is also axially centered for heating arranged in its hollow interior, a heating medium H2 in the form of a heating lamp H2, the Heating power is kept constant at a predetermined value.
  • the fixing roller FR is also on its outer peripheral surface FS by means of one Cooling unit CO controllable from the control unit CU Blow air flow AJ coolable.
  • the cooling unit CO has an essentially tubular one with a compressed air source BL connected blowing agent AT, the axis parallel to the fixing roller FR and radial spaced from its outer circumferential surface FS is arranged in a stationary manner by means of the Directed and concentrated blow air flow AJ to produce a cooling strip CA.
  • the outer peripheral surface of the fixing roller can be generated, and its air power Pc by means of the control unit CU acting on the compressed air source BL is controllable and is adjustable.
  • Forming the directed and concentrated or delimited Blown air flow or cooling strip is here by means of a first, on the blowing agent attached sheet-shaped air guide element AG1 and one above the fixing roller attached second sheet-shaped air guide AG2 supported.
  • the blowing agent AT of the cooling unit CO is, based on the conveying direction X of the toner image-bearing recording medium or paper sheet P, essentially upstream of the fixing gap N and in a spaced apart from this fixing gap Area of the fixing roller FR arranged.
  • the temperature values Ts; T1; T2; T3 are on the outer peripheral surface FS of the fixing roller FR by means of an input circuit I with the control unit CU electrically connected / coupled temperature sensor ST can be detected.
  • the Temperature sensor ST is used to detect the temperature values TS; T1, T2, T3 Outer peripheral surface FS of the rotating fixing roller FR, based on the Conveying direction X of the recording medium P carrying the toner image, downstream arranged between the blowing agent AT and the fixing gap N and stands with the Outer peripheral surface FS of the fixing roller FR in contact.
  • Temperature sensor / s ST radially spaced from the outer peripheral surface and become the Temperature values of the fuser roller recorded without contact.
  • the blowing agent AT is in the form of a cylindrical tube with im formed essentially circular cross-sectional profile, the first axial end sealed airtight and the second of which is connected to the compressed air source BL.
  • the Blowing agent AT has at least one along its axial extent in its tube wall extending slot-shaped air nozzle D for generating the concentrated and directed air flow AJ, by means of the on the outer peripheral surface FS Fixing roller FR a extending over the entire axial length of the fixing roller Cooling strip CA can be generated with a predetermined width.
  • the air nozzle D of the blowing agent AT points along the axial extent of the fixing roller FR predetermined different diameters, shapes or different distances each other (not shown) such that uneven heating of the fuser roller along its axial extent by a predetermined, equalizing cooling is avoidable, for example, if the sheet width is less than the axial extension of the Fuser roller is.
  • a width resulting from the blowing air flow of the blowing agent AT of the cooling unit CO the cooling strip CA is substantially equal to or less than a quarter of the Outer circumference FS of the fixing roller FR.
  • the compressed air source of the cooling unit is CO as one motor-driven fan blower BL formed; is the blowing agent AT over one Air duct AP connected to the fan blower; and is the blowing air flow AJ of the Blowing agent through, by means of the control unit CU and one at its output circuit O connected motor speed control unit RC, speed change on Fan blower BL controllable and adjustable.
  • the cooling unit CO points to its Blowing agent AT a blowing air flow AJ with an air pressure of less than 1.5 bar and an air performance Pc of less than 16 liters / sec.
  • the cooling unit CO has three in a row in the direction of rotation of the fixing roller FR arranged blowing agent AT1, AT2, AT3, which are parallel to one another and concentric to Fuser roller are arranged; and are the three blowing agents AT1, AT2AT3 in Direction of rotation at such an angular distance from each other that the through whose blow air flows AJ1, AJ2, AJ3 on the outer peripheral surface FS of the fixing roller FR generated cooling strips CA1, CA2, CA3 are spaced apart or touching.
  • the blowing agents AT1; AT2; AT3 have several along their axial wall in their tube wall Expansion air nozzles D1; D2; D3 for generating concentrated and directed blow air flows (not shown), by means of those on the Outer peripheral surface FS of the fixing roller FR over the entire axial length of the Fixing roller extending cooling strips CA1; CA2; CA3 with a predetermined width can be generated.
  • One by the three individual cooling strips CA1; CA2; CA3 Blowing agent AT1; AT2; AT3 resulting width of a total cooling strip is substantially equal to or less than a quarter of the outer circumference FS of the fixing roller FR.
  • the compressed air source of the cooling unit CO is as one in this alternative embodiment Commercially available air compressor AS, not shown.
  • blowing agents AT1; AT2; AT3 are controllable air valves PV with the compressed air compressor AS connected and individually or by means of the control unit CU together for the control and regulation of the blown air flow AJ1; AJ2; AJ3 the Blowing agent AT1; AT2; AT3 controllable.
  • the first predetermined Temperature value T1 of the fixing roller FR by means of the constant maximum heating power Ph operated heating means H1 (step 51) and from reaching the predetermined first Temperature value T1, this temperature value T 1 by means of the small to medium (0 to 50%) air power Pc operated blowing air flow AJ of the cooling unit CO generated and regulated (step 53).
  • the generation and regulation of the predetermined temperature values T1; T2; T3 am The outer peripheral surface FS of the fixing roller FR is essentially by means of the controllable and adjustable blowing air flow AJ; AJ1-3 of the cooling unit CO carried out; the control and regulation of the blown air flow AJ; AJ1-3 also depending on the determined core temperature Tc of the fixing roller FR.
  • the application / starting of the pressure roller PR takes place here together with an oil / cleaning roller at a time t3 (FIG. 5), which depends on the determined time period / delay time ts for switching over to the operating state
  • F "Fixing" is at which the core temperature Tc of the fixing roller FR is approximately 90% and a front end of a first sheet-shaped toner image bearing Recording material P is fed into the fixing gap N; being starting the Through the sheet-shaped toner image bearing recording materials P.
  • the fixing gap N is dependent on the determined time period / delay time ts or is determined.
  • the core temperature Tc of the fixing roller FR is during the operating states A and F, "Requesting a fixing job” and “fixing”, by the operating time t and Heating power Ph of the heating medium H1, by specific values of the fixing roller, such as Thermal capacity and thermal conductivity, as well as by the core temperature Tc 1 (Fig. 5) Fixing roller FR essentially determined before requesting a fixing job A and determined.
  • the two gradients (controlled variables according to steps 52 and 57 (FIG. 4a) are) in Dependence on the determined core temperatures Tc (FIG. 5) of the fixing roller FR formed so that the regulation of the blown air flow AJ; AJ1-3 depending on Temperature deviations on the outer peripheral surface FS of the fixing roller FR below Inclusion of the determined core temperature Tc is made possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen und Regeln von Temperaturwerten (T1;T2;T3) an einer Fixierwalze (FR) einer in einem Vervielfältigungsgerät angeordneten und in verschiedene Betriebszustände (W;A;F) schaltbaren Fixiereinheit zum Fixieren von auf Aufzeichnungsmaterialien (P) übertragenen Tonerbildern; wobei die Fixierwalze zusammen mit einer achsparallel an ihrer Außenumfangsfläche (FS) anlegbaren Anpresswalze (PR) einen Fixierspalt (N) zum Hindurchführen der tonerbildtragenden Aufzeichnungsmaterialien bildet; die Fixierwalze mittels eines mit einer Steuer-/Regeleinheit (CU) verbundenen Heizmittels (H1) beheizbar, das zum Erzeugen und Regeln der vorbestimmten Temperaturwerte (T1;T2;T3) schaltbar und in seiner Heizleistung (Ph) regelbar ist; die Temperaturwerte (Ts;T1;T2;T3) an einer Außenumfangsfläche (FS) der Fixierwalze mittels mindestens einem Temperatursensor (ST) erfassbar sind; und die Fixierwalze an ihrer Außenumfangsfläche mittels eines von einer steuerbaren Kühleinheit (CO) zugeführten Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) kühlbar ist. Zum Erreichen eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die ein schnelles, genaues und einfaches Arbeiten einer Fixiereinheit, insbesondere ein schnelles und genaues Erzeugen und Regeln von vorbestimmten Temperaturwerten an einer Fixierwalze bei verschiedenen Betriebszuständen zur Beschleunigung und Verbesserung eines Fixiervorganges in einer automatisierten Umgebung gewährleistet; wird das Erzeugen und Regeln der vorbestimmten Temperaturwerte (T1;T2;T3) am Außenumfangsfläche (FS) der Fixierwalze (FR) im wesentlichen mittels eines steuerbaren und regelbaren Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) der Kühleinheit (CO) durchgeführt; erfolgt das Steuern und Regeln des Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) zudem in Abhängigkeit von einer ermittelten Kerntemperatur (Tc) der Fixierwalze (FR); und weist die Kühleinheit (CO) mindestens ein im wesentlichen rohrförmiges, mit einer Druckluftquelle (BL;AS) verbundenes Blasmittel (AT;AT1-3) auf, das achsenparallel zur Fixierwalze (FR) und radial beabstandet zu deren Außenumfangsfläche (FS) ortsfest angeordnet ist, mittels dem ein gerichteter und konzentrierter Blasluftstrom (AJ;AJ1-3) zum Erzeugen eines Kühlstreifens (CA;CA1-3) auf der Außenumfangsfläche der Fixierwalze erzeugbar ist, und dessen Luftleistung (Pc) mittels der auf die Druckluftquelle (BL;AS) einwirkenden Steuer-/Regeleinheit (CU) steuerbar und regelbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen und Regeln von Temperaturwerten an einer Fixierwalze einer in einem Vervielfältigungsgerät angeordneten und in verschiedene Betriebszustände schaltbaren Fixiereinheit zum Fixieren von auf Aufzeichnungsmaterialien übertragenen Tonerbildern.
Es sind Fixiereinheiten mit einer Vorrichtung und einem Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, die in Kopiergeräten verwendet werden, wobei die rotierbare Fixierwalze zusammen mit einer achsparallel an ihrer Außenumfangsfläche anlegbaren Anpresswalze einen Fixierspalt zum Hindurchführen der tonerbildtragenden Aufzeichnungsmaterialien bildet; die Fixierwalze mittels eines mit einer Steuer-/Regeleinheit verbundenen Heizmittels beheizbar und zum Erzeugen und Regeln der vorbestimmten Temperaturwerte schaltbar und in seiner Heizleistung regelbar ist; die Temperaturwerte an der Außenumfangsfläche der Fixierwalze mittels mindestens einem Temperatursensor erfassbar sind; und die Fixierwalze an ihrer Außenumfangsfläche mittels eines von einer steuerbaren Kühleinheit zugeführten Blasluftstromes kühlbar ist.
US-A-5,787,321 offenbart eine Vorrichtung zum Erzeugen und Regeln eines Betriebs- / Fixier-Temperaturwertes am Außenumfang von beheizbaren, in Rotation betreibbaren Fixierwalzen einer Fixiereinheit, wobei die Fixierwalzen als achsenparalleles Walzenpaar angeordnet sind, das eine Heizwalze und eine Anpresswalze aufweist. Mehrere Temperatur-Sensoren und ihnen zugeordnete Blaslüfter sind axial entlang beider Fixierwalzen, axial voneinander beabstandet, stromaufwärts vor den Fixierwalzen angeordnet, wobei die axiale Abschnittsbreite eines Blaslüfters bzw. dessen Belüftungsbereiches, der Mindestbreite eines tonerbildtragenden Blattes entspricht. Zur Vermeidung einer Überhitzung der nicht von einem durch den Fixierspalt hindurch geförderten Blatt abgedeckten Fixierwalzen-Oberflächen, wird/werden derjenige/diejenigen Blaslüfter mittels einer Steuereinheit eingeschaltet, die in diesem genannten blattfreien Bereich der Fixierwalzen angeordnet sind. Die Erzeugung und Regelung der Temperaturwerte, insbesondere die Fixiertemperatur, sowie das Umschalten auf verschiedene Betriebszustände erfolgt im wesentlichen durch eine Heizleistungs-Regelung /Steuerung.
Nachteil dieser offenbarten Ausführungsform ist, dass mittels der dargestellten Blaslüfter mit großer Blasöffnung eine gezielte, gleichmäßige und intensive Kühlung über die gesamte axiale Länge der Fixierwalzen nur unbefriedigend möglich ist. Desweiteren ist durch die Anordnung der Temperatur-Sensoren im Blasluftstrom der Blaslüfter eine genaue Messung der Temperaturwerte an den Außenumfangsflächen der Fixierwalzen schwierig. Zudem ist in bezug auf ein schnelles Erzeugen, Regeln und Ändern von Temperaturwerten, insbesondere der Fixier-Temperatur, sowie in bezug auf ein schnelles Umschalten auf verschiedene Betriebszustände die verwendete Heizleistungs-Regelung / -Steuerung aufgrund ihrer Trägheit von Nachteil.
DE-25 07 559-A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Betriebs- / Fixier-Temperaturwertes am Außenumfang einer beheizbaren, in Rotation betreibbaren Fixier-/Heizwalze einer Fixiereinheit, wobei die Heizwalze zusammen mit einer Anpresswalze ein Fixierwalzenpaar bildet. Oberhalb der Anpresswalze ist eine Luft-Absaugeinrichtung zum Kühlen beider Walzenoberflächen angeordnet. Die Absaugeinrichtung weist einen mittig zur Blatt-Transportbahn bzw. axial mittig zu der Anpresswalze liegenden Luftleitkanal auf, der einerseits über ein einziges Schaltventil mit einer Unterdruck-Generatoreinheit verbunden ist und andererseits auf beiden Seiten des Luftkanals mehrere zueinander parallel liegende, in den Luftkanal mündende schmale, sich axial zu den Enden der Anpresswalze hin erstreckende Luftkanäle/-Röhren aufweist. Die Luftröhren, die zur Oberfläche der Anpresswalze radial beabstandet sind, sind längs des Außenumfanges, in Rotationsrichtung der Anpresswalze in einem Winkelabstand von etwa 5-10 Grad hintereinander angeordnet. Die Luftröhren weisen jeweils in ihrer Röhrenwand mehrere, längs der axialen Ausdehnung der Röhren aneinandergereihte Luftdüsen auf, die so auf die Anpresswalze ausgerichtet sind, dass nur die Endbereiche bzw. die über die Blattbreite hinausragenden Enden der Walzenpaare zur Vermeidung einer Überhitzung gekühlt werden. Die Erzeugung und Regelung der Temperaturwerte, insbesondere die Fixiertemperatur, sowie das Umschalten auf verschiedene Betriebszustände erfolgt im wesentlichen durch eine Heizleistungs-Regelung /Steuerung.
Nachteil dieser offenbarten Ausführungsform ist, dass mittels der dargestellten Luft-Absaugeinrichtung, die im Bereich der Anpresswalze angeordnet und deren Kühlung im wesentlichen nur auf die axialen Endbereiche der Walzen wirkt, eine gezielte, gleichmäßige und intensive Kühlung der Fixierwalzen über ihre gesamte axiale Länge nicht möglich ist. Des Weiteren ist von Nachteil, dass die Luftröhren zum Variieren der Kühlung nicht einzeln ansteuerbar sind. Zudem ist in bezug auf ein schnelles Erzeugen, Regeln und Ändern von Temperaturwerten, insbesondere der Fixier-Temperatur, sowie in bezug auf ein schnelles Umschalten auf verschiedene Betriebszustände die verwendete Heizleistungs-Regelung /Steuerung aufgrund ihrer Trägheit von Nachteil.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die diese genannten Nachteile nicht aufweist, sondern die ein schnelles, genaues und einfaches Arbeiten einer Fixiereinheit, insbesondere ein schnelles und genaues Erzeugen und Regeln von vorbestimmten Temperaturwerten an einer Fixierwalze bei verschiedenen Betriebszuständen zur Beschleunigung und Verbesserung eines Fixiervorganges in einer automatisierten Umgebung gewährleistet.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Erzeugen und Regeln der vorbestimmten Temperaturwerte am Außenumfangsfläche der Fixierwalze im wesentlichen mittels eines steuerbaren und regelbaren Blasluftstromes der Kühleinheit durchgeführt wird; und das Steuern und Regeln des Blasluftstromes zudem in Abhängigkeit von einer ermittelten Kerntemperatur der Fixierwalze erfolgt.
In vorteilhafter Weise ist das Verfahren zudem dadurch gekennzeichnet, dass ein erster vorbestimmter Temperaturwert der Fixierwalze mittels des auf konstant maximaler Heizleistung betriebenen Heizmittels und ab Erreichen des vorbestimmten ersten Temperaturwertes mittels des mit kleiner bis mittleren (0 bis 50%) Luftleistung betriebenen Blasluftstromes der Kühleinheit in einem ersten und zweiten Betriebszustand der Fixiereinheit erzeugt und geregelt wird; dass ein zweiter vorbestimmter, niedrigerer Temperaturwert der Fixierwalze bei weiterhin konstant maximaler Heizleistung mittels des mit maximaler (100%) bis mittleren (ca.50%) Luftleistung betriebenen Blasluftstromes in einem dritten Betriebszustand der Fixiereinheit erzeugt und geregelt wird; und dass zwischen einem Start des zweiten Betriebszustandes "Anforderung eines Fixier-Auftrages", ausgehend vom ersten Betriebszustand "Warten", und einem Umschalten auf den dritten Betriebszustand "Fixieren" eine Zeitspanne liegt, deren Dauer von einer Betriebsweise der Fixiereinheit vor Anforderung des Fixier-Auftrages, insbesondere von der Kerntemperatur der Fixierwalze und vom Typ des tonerbildtragenden Aufzeichnungsmaterials abhängt.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 8 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kühleinheit mindestens ein im wesentlichen rohrförmiges, mit einer Druckluftquelle verbundenes Blasmittel aufweist, das achsenparallel zur Fixierwalze und radial beabstandet zu deren Außenumfangsfläche ortsfest angeordnet ist, mittels dem ein gerichteter und konzentrierter Blasluftstrom zum Erzeugen eines Kühlstreifens auf der Außenumfangsfläche der Fixierwalze erzeugbar ist, und dessen Luftleistung mittels der auf die Druckluftquelle einwirkenden Steuer-/Regeleinheit steuerbar und regelbar ist.
In vorteilhafter Weise ist das Blasmittel der Kühleinheit, bezogen auf eine Förderrichtung des tonerbildtragenden Aufzeichnungsmediums, im wesentlichen stromaufwärts zum Fixierspalt und in einem zu diesem Fixierspalt beabstandeten Bereich der Fixierwalze angeordnet; weist das Blasmittel in seiner Rohrwand mindestens eine längs seiner axialen Ausdehnung sich erstreckende schlitzförmige Luftdüse oder mehrere längs seiner axialen Ausdehnung angeordnete Luftdüsen zum Erzeugen des konzentrierten und gerichteten Blasluftstromes auf, mittels dem auf der Außenumfangsfläche der Fixierwalze ein über die gesamte axiale Länge der Fixierwalze sich erstreckender Kühlstreifen mit vorbestimmter Breite erzeugbar ist; und ist eine durch die einzelnen Kühlstreifen der Blasmittel sich ergebende Breite eines Gesamtkühlstreifens im wesentlichen gleich oder kleiner als ein viertel des Außenumfangs der Fixierwalze.
Die weiteren Merkmale und Vorteile sind der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen. Die Zeichnung zeigt in der
Fig. 1
die erfindungsgemäße Vorrichtung an einer Fixiereinheit in einer in axialer Richtung zur Fixierwalze gesehenen schematischen Seitenansicht,
Fig. 2
die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 1 in einer räumlichen Darstellung,
Fig. 3
die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 1 in einer alternativen Ausführungsform,
Fig. 4a und 4b
das erfindungsgemäße Verfahren in einer Darstellung als Funktions-Flußdiagramm /- Ablaufdiagramm,
Fig.5
das erfindungsgemäße Verfahren nach Fig. 4 in einer Darstellung als Temperatur/Zeit-Diagramm der Fixierwalze und als Leistung/Zeit-Diagramm des Heizmittels und der Blasmittel.
Die folgende Beschreibung nach Fig. 1 bis 4 bezieht sich auf eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens zum Erzeugen und Regeln von Temperaturwerten an einer rotierenden Fixierwalze einer in einem Vervielfältigungsgerät angeordneten Fixiereinheit zum Fixieren von auf Aufzeichnungsmedien übertragenen Tonerbildern.
Die Vorrichtung ist hierbei in einer Fixiereinheit eines Vervielfältigungsgerätes bekannter Art, wie zum Beispiel Kopierers angeordnet.
Für einen auf diesem Fachgebiet tätigen Fachmann ist es dabei selbstverständlich, dass die erfinderische Vorrichtung auch in Fixiereinheiten anderer Geräte, wie zum Beispiel in Druckern einsetzbar ist.
Die in Fig. 1 und 2 schematisch gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen und Regeln von Temperaturwerten Ts;T1;T2;T3 ist an einer Fixierwalze FR einer in verschiedene Betriebszustände W;A;F schaltbaren Fixiereinheit zum Fixieren von auf Aufzeichnungsmaterialien P übertragenen Tonerbildern angeordnet, die in einem üblichen, nicht dargestellten Kopiergerät angebracht ist. Die mittels üblichen, nicht gezeigten Antriebsmotor rotierbare hohle Fixierwalze FR bildet innerhalb der Fixiereinheit zusammen mit einer achsparallel an ihrer Außenumfangsfläche FS anlegbaren rotierbaren Anpresswalze PR einen Fixierspalt N zum Hindurchführen der tonerbildtragenden Aufzeichnungsmaterialien, in gezeigter Transportrichtung X, wobei die Aufzeichnungsmaterialien zum Beispiel als Papierblätter oder Folien-Blätter ausgeführt sein können.
Die Fixierwalze FR ist mittels eines in ihrem hohlen Innern zentrisch in Rotationsachse angeordneten und über ein Halbleiter-Relais RS mit einem Ausgangs-Schaltkreis O einer Mikroprozessoreinheit CP aufweisenden Steuer-/Regeleinheit CU elektrisch verbundenen/gekoppelten Heizmittels H1, wie zum Beispiel Heizlampe beheizbar. Das Heizmittel H1 ist dabei zum Erzeugen und Regeln der vorbestimmten Temperaturwerte Ts;T1;T2;T3 mittels der Steuer/Regeleinheit CU und des Halbleiter-Relais RS schaltbar und in seiner Heizleistung Ph regelbar.
Die rotierbare Anpresswalze PR weist zu ihrem Beheizen, ebenfalls axial zentrisch in ihrem hohlen Innern angeordnet, ein Heizmittel H2 in Form einer Heizlampe H2 auf, deren Heizleistung auf einem vorbestimmten Wert konstant gehalten wird.
Die Fixierwalze FR ist außerdem an ihrer Außenumfangsfläche FS mittels eines von einer von der Steuer/Regeleinheit CU steuerbaren Kühleinheit CO zugeführten Blasluftstromes AJ kühlbar.
Die Kühleinheit CO weist ein im wesentlichen rohrförmiges, mit einer Druckluftquelle BL verbundenes Blasmittel AT auf, das achsenparallel zur Fixierwalze FR und radial beabstandet zu deren Außenumfangsfläche FS ortsfest angeordnet ist, mittels dem ein gerichteter und konzentrierter Blasluftstrom AJ zum Erzeugen eines Kühlstreifens CA auf der Außenumfangsfläche der Fixierwalze erzeugbar ist, und dessen Luftleistung Pc mittels der auf die Druckluftquelle BL einwirkenden Steuer-/Regeleinheit CU steuerbar und regelbar ist. Das Bilden des gerichteten und konzentrierten bzw. abgegrenzten Blasluftstromes bzw. Kühlstreifens wird hierbei mittels einem ersten, am Blasmittel angebrachten blattförmigen Luftleitelement AG1 und einem oberhalb der Fixierwalze angebrachten zweiten blattförmigen Luftleitelement AG2 unterstützt.
Das Blasmittel AT der Kühleinheit CO ist, bezogen auf die Förderrichtung X des tonerbildtragenden Aufzeichnungsmediums bzw. Papierblattes P, im wesentlichen stromaufwärts zum Fixierspalt N und in einem zu diesem Fixierspalt beabstandeten Bereich der Fixierwalze FR angeordnet.
Die Temperaturwerte Ts;T1;T2;T3 sind an der Außenumfangsfläche FS der Fixierwalze FR mittels einem über ein Eingangs-Schaltkreis I mit der Steuer/Regeleinheit CU elektrisch verbundenen/gekoppelten Temperatursensor ST erfassbar. Der Temperatursensor ST ist dabei zur Erfassung der Temperaturwerte TS;T1,T2,T3 an der Außenumfangsfläche FS der rotierenden Fixierwalze FR, bezogen auf die Förderrichtung X des tonerbildtragenden Aufzeichnungsmediums P, stromabwärts zwischen dem Blasmittel AT und dem Fixierspalt N angeordnet und steht mit der Außenumfangsfläche FS der Fixierwalze FR in Berührung.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, sind mehrere Temperatursensoren angeordnet und sind/ist die/der Temperatursensor/en ST von der Außenumfangsfläche radial beabstandet und werden die Temperaturwerte der Fixierwalze berührungslos erfasst.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Blasmittel AT in Form eines zylindrischen Rohres mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnittsprofil ausgebildet, dessen erstes axiales Ende luftdicht verschlossen und dessen zweites mit der Druckluftquelle BL verbunden ist. Das Blasmittel AT weist in seiner Rohrwand mindestens eine längs seiner axialen Ausdehnung sich erstreckende schlitzförmige Luftdüse D zum Erzeugen des konzentrierten und gerichteten Blasluftstromes AJ auf, mittels der auf der Außenumfangsfläche FS der Fixierwalze FR ein über die gesamte axiale Länge der Fixierwalze sich erstreckender Kühlstreifen CA mit vorbestimmter Breite erzeugbar ist.
Die Luftdüse D des Blasmittels AT weist längs der axialen Ausdehnung der Fixierwalze FR vorbestimmt unterschiedliche Durchmesser, Formen oder unterschiedliche Abstände zu einander auf (nicht gezeigt), derart, dass ein ungleichmäßiges Erwärmen der Fixierwalze längs ihrer axialen Ausdehnung durch eine vorbestimmte, ausgleichende Kühlung vermeidbar ist, zum Beispiel, wenn Blattbreite kleiner als axiale Ausdehnung der Fixierwalze ist.
Ein durch den Blasluftstrom des Blasmittels AT der Kühleinheit CO sich ergebende Breite des Kühlstreifen CA ist im wesentlichen gleich oder kleiner als ein viertel des Außenumfangs FS der Fixierwalze FR.
Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist die Druckluftquelle der Kühleinheit CO als ein motorbetriebenes Lüftergebläse BL ausgebildet; ist das Blasmittel AT über einen Luftkanal AP mit dem Lüftergebläse verbunden; und ist der Blasluftstrom AJ des Blasmittels durch, mittels der Steuer-/Regeleinheit CU und einer an deren Ausgangskreis O angeschlossenen Motor-Drehzahlstelleinheit RC bewirkbaren, Drehzahländerung am Lüftergebläse BL steuerbar und regelbar. Die Kühleinheit CO weist hierbei an ihrem Blasmittel AT einen Blasluftstrom AJ mit einem Luftüberdruck von gleich kleiner 1.5 bar und einem Luftleistung Pc von gleich kleiner 16 Liter/sec auf.
In einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 3, weist die Kühleinheit CO drei in Rotationsrichtung der Fixierwalze FR hintereinander angeordnete Blasmittel AT1,AT2,AT3 auf, die parallel zueinander und konzentrisch zur Fixierwalze angeordnet sind; und sind die drei Blasmittel AT1,AT2AT3 in Rotationsrichtung in einem solchen Winkelabstand zueinander angeordnet, das die durch deren Blasluftströme AJ1,AJ2,AJ3 auf der Außenumfangsfläche FS der Fixierwalze FR erzeugten Kühlstreifen CA1,CA2,CA3 untereinander beabstandet oder berührend sind.
Dabei weisen die Blasmittel AT1;AT2;AT3 in ihrer Rohrwand mehrere längs deren axialen Ausdehnung angeordnete Luftdüsen D1;D2;D3 zum Erzeugen von konzentrierten und gerichteten Blasluftströmen auf (nicht gezeigt), mittels denen auf der Außenumfangsfläche FS der Fixierwalze FR über die gesamte axiale Länge der Fixierwalze sich erstreckende Kühlstreifen CA1;CA2;CA3 mit vorbestimmter Breite erzeugbar sind. Eine durch die drei einzelnen Kühlstreifen CA1;CA2;CA3 der Blasmittel AT1;AT2;AT3 sich ergebende Breite eines Gesamtkühlstreifens ist hierbei im wesentlichen gleich oder kleiner als ein viertel des Außenumfangs FS der Fixierwalze FR.
Die Druckluftquelle der Kühleinheit CO ist bei dieser alternativen Ausführungsform als ein handelsüblicher, nicht gezeigter Druckluft-Kompressor AS ausgebildet.
Die Blasmittel AT1;AT2;AT3 sind über steuerbare Luftventile PV mit dem Druckluft-Kompressor AS verbunden und mittels der Steuer-/Regeleinheit CU einzeln oder gemeinsam zur Steuerung und Regelung des Blasluftstromes AJ1;AJ2;AJ3 der Blasmittel AT1;AT2;AT3 ansteuerbar.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende und durch nachfolgende Schritte bzw. Kennziffern im Flußdiagramm nach Fig. 4a bis 4b und im Temperatur-/Leistungs-Zeitdiagramm nach Fig. 5 gekennzeichnet:
Die Wirkungsweise der Vorrichtung in weiteren Details:
Ausgehend von einem eingeschwungenen stabilen Betriebszustand "Warten" W der Fixiereinheit (gemäß vorgenannter Wirkungsweise und Flußdiagramm Fig. 4a; Schritt 40, sowie Fig. 5), bei dem die Anpresswalze PR zusammen mit der Öl/Reinigungswalze von der rotierenden Fixierwalze FR weggefahren /abgehoben ist und bei dem die
Temperatur Ts an der Außenumfangsfläche FS der Fixierwalze FR einen ersten
Temperaturwert T1 aufweist, der mittels des mit etwa 10-15% seiner Heizleistung betriebenen Heizmittels H1 der Fixierwalze FR (Schritt 41) und mittels des Blasluftstromes AJ;AJ1-3 der Kühleinheit CO (Kennziffer 42) auf T1=180-181°C geregelt wird, wird die erste Umschaltung in den Betriebszustand A vorgenommen (Kennziffer 50) und damit die "Anforderung und Vorbereitung des neuen/ersten Fixier-Auftrages" durch eine Bedienungsperson bzw. durch ein Steuerprogramm des Kopiergerätes zum Zeitpunkt to=11s in Fig. 5 gestartet.
Nach dem Starten bzw. Umschalten (Schritt 50) von dem ersten Betriebszustand W in den zweiten Betriebszustand A der Fixiereinheit, wird der erste vorbestimmte Temperaturwert T1 der Fixierwalze FR mittels des auf konstant maximaler Heizleistung Ph betriebenen Heizmittels H1 (Schritt 51) und ab Erreichen des vorbestimmten ersten Temperaturwertes T1, wird dieser Temperaturwert T 1 mittels des mit kleiner bis mittlerer (0 bis 50%) Luftleistung Pc betriebenen Blasluftstromes AJ der Kühleinheit CO erzeugt und geregelt (Schritt 53).
Anschließend nach Ablauf einer Zeitspanne/Zeitdauer ts der Zeitgebereinheit (Fig.4a, Schritte 56,58-61.2 und Fig.5) wird ein zweiter vorbestimmter, niedrigerer Temperaturwert T2=165°C der Fixierwalze FR bei weiterhin konstant maximaler Heizleistung Ph mittels des mit maximaler (100%) bis mittlerer (ca.50%) Luftleistung Pc betriebenen Blasluftstromes AJ;AJ1-3 für und im dritten Betriebszustand (F) der Fixiereinheit erzeugt und geregelt.
Die Zeit zwischen dem Start to des zweiten Betriebszustandes A
"Anforderung/Vorbereitung des Fixier-Auftrages" und dem Umschalten auf den dritten Betriebszustand F "Fixieren" etwa zum Zeitpunkt t2= 70s (Fig. 5), wird hierbei von der mittels der Zeitgebereinheit erzeugten Zeitspanne/Verzögerungszeit ts=tl-t2 (Fig. 5) im wesentlichen bestimmt, deren Dauer von einer Betriebsweise der Fixiereinheit vor Anforderung des Fixier-Auftrages, insbesondere von der Kerntemperatur Tc 1 der Fixierwalze FR vor Anforderung des Fixier-Auftrages, dem ersten Betriebszustand W "Warten", und vom Typ des tonerbildtragenden Aufzeichnungmaterials P abhängt.
Nach Erreichen des zweiten vorbestimmten Temperaturwertes T2 im dritten Betriebszustand F "Fixieren" (Schritt 62), wird ein dritter vorbestimmter Temperaturwert T3=160-161°C der Fixierwalze FR durch Anlegen /Anfahren der Anpresswalze PR an die Fixierwalze) (Schritt 63) etwa zum Zeitpunkt t3=80s (Fig. 5) erzeugt; und wird dieser dritte, zum zweiten niedrigere Temperaturwert T3 (Fig. 4b, Schritte 65-66.2) mittels geregelter Heizleistung Ph des Heizmittels H1 und mittels geregelter Luftleistung Pc des Blasluftstromes AJ;AJ1-3 ab Erreichen von im wesentlichen 100% der Kerntemperatur Tc der Fixierwalze FR etwa zum Zeitpunkt t4=100s (Fig.5) geregelt, und zwar bis zum Ende des Fixier-Auftrages bei etwa dem Zeitpunkt t5.
Das Erzeugen und Regeln der vorbestimmten Temperaturwerte T1;T2;T3 am Außenumfangsfläche FS der Fixierwalze FR wird hierbei im wesentlichen mittels des steuerbaren und regelbaren Blasluftstromes AJ;AJ1-3 der Kühleinheit CO durchgeführt; wobei das Steuern und Regeln des Blasluftstromes AJ;AJ1-3 zudem in Abhängigkeit von der ermittelten Kerntemperatur Tc der Fixierwalze FR erfolgt.
Das Anlegen/Anfahren der Anpresswalze PR (Fig. 4b, Schritt 63) erfolgt hierbei gemeinsam mit einer Öl/Reinigungswalze zu einem Zeitpunkt t3 (Fig. 5), der abhängig von der ermittelten Zeitspanne /Verzögerungszeit ts zum Umschalten auf den Betriebszustand F "Fixieren" ist, bei dem die Kerntemperatur Tc der Fixierwalze FR etwa bei 90% liegt und bei dem ein vorderes Ende eines ersten blattförmigen tonerbildtragenden Aufzeichnungsmaterials P in den Fixierspalt N eingefördert ist; wobei das Starten des Hindurchführens der blattförmigen tonerbildtragenden Aufzeichnungsmaterialien P durch den Fixierspalt N von der ermittelten Zeitspanne / Verzögerungszeit ts abhängig bzw. bestimmt ist.
Die Kerntemperatur Tc der Fixierwalze FR wird während der Betriebszustände A und F, "Anforderung eines Fixier-Auftrages" und "Fixieren",durch Einschaltdauer t und Heizleistung Ph des Heizmittels H1, durch spezifische Werte der Fixierwalze, wie Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit, sowie durch die Kerntemperatur Tc 1 (Fig. 5) der Fixierwalze FR vor Anforderung eines Fixier-Auftrages A im wesentlichen bestimmt und ermittelt.
Die beiden Gradienten (Regelgrößen gemäß den Schritten 52 und 57 (Fig. 4a) werden) in Abhängigkeit von der ermittelten Kerntemperaturen Tc (Fig. 5) der Fixierwalze FR gebildet, so dass die Regelung des Blasluftstromes AJ;AJ1-3 in Abhängigkeit von Temperatur-Abweichungen an der Außenumfangsfläche FS der Fixierwalze FR unter Einbeziehung der ermittelten Kerntemperatur Tc ermöglicht wird.
Bezugszeichenliste
A
Betriebszustand 'Anforderung/Vorbereitung eines Fixier-Auftrages'
F
Betriebszustand 'Fixieren'
W
Betriebszustand 'Warten'
AG1
erstes Luftleitelement an Blasmittel (Kühleinheit)
AG2
zweites Luftleitelement an Fixierwalze (Kühleinheit)
AJ
Blasluftstrom der Blasmittel (Kühleinheit
AJ1
Blasluftstrom des ersten Blasmittels (alternative Kühleinheit
AJ2
Blasluftstrom des zweiten Blasmittels (alternative Kühleinheit
AJ3
Blasluftstrom des dritten Blasmittels (alternative Kühleinheit
AP
Luftkanal zwischen Blasmittel und Druckluftquelle (Kühleinheit)
AP1
Luftkanal zwischen erstem Blasmittel und Druckluftquelle (altern. Kühleinheit)
AP2
Luftkanal zwischen zweiten Blasmittel und Druckluftquelle (altern. Kühleinheit)
AP3
Luftkanal zwischen dritten Blasmittel und Druckluftquelle (altern. Kühleinheit)
AT
Blasmittel (Luft-Röhre) der Kühleinheit
AT1
erstes Blasmittel der alternativen Kühleinheit
AT2
zweites Blasmittel der alternativen Kühleinheit
AT3
drittes Blasmittel der alternativen Kühleinheit
AS
Druckluft-Kompressor (Druckluftquelle der alternativen Kühleinheit)
BL
Lüftergebläse (Druckluftquelle der Kühleinheit)
CA
Kühlstreifen auf Außenumfangsfläche der Fixierwalze
CA1
erster Kühlstreifen auf Außenumfangsfläche (alternative Kühleinheit)
CA2
zweiter Kühlstreifen auf Außenumfangsfläche (alternative Kühleinheit)
CA3
dritter Kühlstreifen auf Außenumfangsfläche (alternative Kühleinheit)
CO
Kühleinheit
CP
Mikroprozessoreinheit
CP/I
Eingangs-Schaltkreis von Mikroprozessoreinheit
CP/O
Ausgangs-Schaltkreis von Mikroprozessoreinheit
CU
Steuer/Regeleinheit
D
Luftdüse an Blasmittel (Kühleinheit)
D1
Luftdüse des ersten Blasmittels (alternative Kühleinheit)
D2
Luftdüse des zweiten Blasmittels (alternative Kühleinheit)
D3
Luftdüse des dritten Blasmittels (alternative Kühleinheit)
H 1
Heizmittel der Fixierwalze
H 2
Heizmittel der Anpresswalze
FR
Fixierwalze
FC
Kem/Innenumfangsfläche von Fixierwalze
FS
Außenumfangsfläche von Fixierwalze
N
Fixierspalt der Fixiermittel/Fixierwalzen der Fixiereinheit
P
tonerbildtragendes Aufzeichnungsmedium /Blatt (Papier, Folie etc.)
PR
Anpresswalze
PV
steuerbares Luftventil an Blasmittel (alternative Kühleinheit)
Pc
Kühlleistung von Blasluftstrom (Kühleinheit)
Ph
Heizleistung von Heizmittel der Fixierwalze
RS
Halbleiter-Relais für Heizmittel
RC
Motor-Drehzahlstelleinheit für Lüftergebläse der Kühleinheit
ST
Temperatursensor an Außenumfangsfläche von Fixierwalze
T1
erster Temperaturwert (180°C) an Außenumfangsfläche von Fixierwalze im Betriebszustand 'Warten'
T2
zweiter Temperaturwert (165°C) an Außenumfangsfläche von Fixierwalze im Betriebszustand 'Anforderung/Vorbereitung von Fixierauftrag
T3
dritter Temperaturwert (160°C) an Außenumfangsfläche von Fixierwalze im Betriebszustand 'Fixieren'
Ts
Temperatur an Außenumfangsfläche von Fixierwalze
Tc
Temperatur an Kern / Innenumfangsfläche von Fixierwalze
ts
Verzögerungszeit /Zeitspanne von Zeitgebereinheit (abhängig von Typ des Aufzeichnungsmaterials /Papier und Kerntemperatur der Fixierwalze vor Betriebszustand ,A')
to
Startzeitpunkt von Betriebszustand ,A'
t1
Zeitpunkt nach Zeitdauer/Zeitspanne und zum Gradienten bilden
t2
Zeitpunkt bei dem Vorbereitung des Fixier-Auftrages beendet sowie zweiter Temperaturwert T2 = 165°C erreicht ist, und bei dem Transport der Aufzeichnungsmaterialien /Blätter gestartet ist
t3
Zeitpunkt bei dem Vorderkante des ersten Blattes den Fixierspalt erreicht hat und bei dem Anpresswalze mit Öl/Reinigungswalze an Fixierwalze angelegt ist
t4
Zeitpunkt bei dem Kerntemperatur der Fixierwalze 100% erreicht hat und bei dem Heizleistungs- und Luftleistungs-Regelung gemeinsam aktiv sind
t5
Zeitpunkt bei dem letztes Blatt des Fixier-Auftrages den Fixierspalt verläßt und bei dem Anpresswalze von der Fixierwalze weggefahren wird
X
Förderrichtung des tonerbildtragendes Aufzeichnungsmaterials
40.
Fixierwalze/Fixiereinheit im Betriebszustand "W"
41.
Fixierwalze/Außenumfangsfläche mit Heizmittel auf T1=180°C geregelt
42.
Fixierwalze/Außenumfangsfläche mit Kühleinheit auf T1=181°C geregelt
50.
Neuer Fixierauftrag angefordert & Auftragsvorbereitung /Betriebszustand "A" ?
51.
Heizmittel der Fixierwalze konstant auf 100% eingeschaltet
52.
1. Gradient für Blasluftstrom-Regelung als Funktion der Kerntemperatur bilden
53.
Fixierwalze mit Kühleinheit auf T1=180°C regeln
54.
Zeitgebereinheit starten; Zeitspanne/Zeitdauer abhängig von Papier-Typ und Kerntemperatur bilden
55.
Zeitpunkt am Ende der Zeitspanne/Zeitdauer erreicht ?
56.
Heizmittel der Fixierwalze konstant auf 100% eingeschaltet
57.
2. Gradient für Blasluftstrom-Regelung als Funktion der Kerntemperatur bilden
58.
Fixierwalze mit Kühleinheit auf T2=165°C regeln
59.
Temperaturwert T2=165°C an der Fixierwalze erreicht ?
60
Starten des Blatt-Transportes von Fixierauftrag /Betriebszustand "F"
61.1
Heizmittel der Fixierwalze konstant auf 100% eingeschaltet
61.2
Fixierwalze mit Kühleinheit auf T2=165°C regeln
62
1. Blatt mit Vorderkante in Fixierspalt ? (Kerntemperatur ca. 90%)
63
Anpresswalze mit Öl/Reinigungswalze an Fixierwalze anfahren/anlegen
64.1
Heizmittel der Fixierwalze konstant auf 100% eingeschaltet
64.2
Fixierwalze mit Kühleinheit auf T3=160°C regeln
65
100% Kerntemperatur an Fixierwalze erreicht ?
66.1
Fixierwalze mit Heizmittel auf T3=160°C regeln
66.2
Fixierwalze mit Kühleinheit auf T3=161°C regeln
67
Fixier-Auftrag beendet ?
70
Fixierwalze mit Heizmittel auf T1=180°C regeln
71
Fixierwalze mit Kühleinheit auf T1=181°C regeln
72
Anpresswalze mit Öl/Reinigungswalze von Fixierwalze wegfahren/ablegen

Claims (19)

  1. Verfahren zum Erzeugen und Regeln von Temperaturwerten (T1;T2;T3) an einer Fixierwalze (FR) einer in einem Vervielfältigungsgerät angeordneten und in verschiedene Betriebszustände (W;A;F) schaltbaren Fixiereinheit zum Fixieren von auf Aufzeichnungsmaterialien (P) übertragenen Tonerbildern; wobei die rotierbare Fixierwalze zusammen mit einer achsparallel an ihrer Außenumfangsfläche (FS) anlegbaren Anpresswalze (PR) einen Fixierspalt (N) zum Hindurchführen der tonerbildtragenden Aufzeichnungsmaterialien bildet; die Fixierwalze mittels eines mit einer Steuer-/Regeleinheit (CU) verbundenen Heizmittels (H1) beheizbar, das zum Erzeugen und Regeln der vorbestimmten Temperaturwerte (T1;T2;T3) schaltbar und in seiner Heizleistung (Ph) regelbar ist; die Temperaturwerte (Ts;T1;T2;T3) an einer Außenumfangsfläche (FS) der Fixierwalze mittels mindestens einem Temperatursensor (ST) erfassbar sind; und die Fixierwalze an ihrer Außenumfangsfläche mittels eines von einer steuerbaren Kühleinheit (CO) zugeführten Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) kühlbar ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen und Regeln der vorbestimmten Temperaturwerte (T1;T2;T3) am Außenumfangsfläche (FS) der Fixierwalze (FR) im wesentlichen mittels eines steuerbaren und regelbaren Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) der Kühleinheit (CO) durchgeführt wird; und
    das Steuern und Regeln des Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) zudem in Abhängigkeit von einer ermittelten Kerntemperatur (Tc) der Fixierwalze (FR) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein erster vorbestimmter Temperaturwert (T1) der Fixierwalze (FR) mittels des auf konstant maximaler Heizleistung (Ph) betriebenen Heizmittels (H1) und ab Erreichen des vorbestimmten ersten Temperaturwertes mittels des mit kleiner bis mittleren (0 bis 50%) Luftleistung (Pc) betriebenen Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) der Kühleinheit (CO) nach Umschalten von einem ersten (W) in zweiten (A) Betriebszustand der Fixiereinheit erzeugt und geregelt wird; und
    ein zweiter vorbestimmter, niedrigerer Temperaturwert (T2) der Fixierwalze (FR) bei weiterhin konstant maximaler Heizleistung (Ph) mittels des mit maximaler (100%) bis mittlerer (ca.50%) Luftleistung (Pc) betriebenen Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) in einem dritten Betriebszustand (F) der Fixiereinheit erzeugt und geregelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit zwischen einem Start des zweiten Betriebszustandes (A)
    "Anforderung/Vorbereitung eines Fixier-Auftrages" und einem Umschalten auf den dritten Betriebszustand (F) "Fixieren" von einer mittels einer Zeitgebereinheit erzeugten Zeitspanne/Verzögerungszeit (ts) im wesentlichen bestimmt wird, deren Dauer von einer Betriebsweise der Fixiereinheit vor Anforderung des Fixier-Auftrages, insbesondere von der Kerntemperatur (Tc1) der Fixierwalze (FR) vor Anforderung des Fixier-Auftrages, dem ersten Betriebszustand (W) "Warten", und vom Typ des tonerbildtragenden Aufzeichnungsmaterials (P) abhängt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter vorbestimmter Temperaturwert (T3) der Fixierwalze (FR) nach Erreichen des zweiten vorbestimmten Temperaturwertes (T2) im dritten Betriebszustand (F) "Fixieren" durch Anlegen /Anfahren der Anpresswalze (PR) an die Fixierwalze (FR) erzeugt wird; und
    dieser dritte, zum zweiten niedrigere Temperaturwert (T3) mittels geregelter Heizleistung (Ph) des Heizmittels (H1) und mittels geregelter Luftleistung (Pc) des Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) ab Erreichen von im wesentlichen 100% der Kerntemperatur (Tc) der Fixierwalze (FR) geregelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Anlegen/Anfahren der Anpresswalze (PR) gemeinsam mit einer Öl/Reinigungswalze zu einem Zeitpunkt erfolgt, der abhängig von der ermittelten Zeitspanne /Verzögerungszeit (ts) zum Umschalten auf den Betriebszustand (F) "Fixieren" ist, bei dem die Kerntemperatur (Tc) der Fixierwalze (FR) etwa bei 90% liegt und bei dem ein vorderes Ende eines ersten blattförmigen tonerbildtragenden Aufzeichnungsmaterials (P) in den Fixierspalt (N) eingefördert ist; und
    ein Starten des Hindurchführens der blattförmigen tonerbildtragenden Aufzeichnungsmaterialien (P) durch den Fixierspalt (N) von der ermittelten Zeitspanne / Verzögerungszeit (ts) abhängig ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kerntemperatur (Tc) der Fixierwalze (FR) während der Betriebszustände (A und F) "Anforderung eines Fixier-Auftrages" und "Fixieren" durch Einschaltdauer (t) und Heizleistung (Ph) des Heizmittels (H1), durch spezifische Werte der Fixierwalze, wie Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit, sowie durch eine Kerntemperatur (Tc1) der Fixierwalze (FR) vor Anforderung eines Fixier-Auftrages (A) im wesentlichen bestimmt und ermittelt wird; und
    ein Gradient (eine Regelgröße) in Abhängigkeit von der ermittelten Kerntemperatur (Tc) der Fixierwalze (FR) gebildet wird, der eine Regelung des Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) in Abhängigkeit von einer Temperatur-Abweichung an der Außenumfangsfläche (FS) der Fixierwalze (FR) unter Einbeziehung der ermittelten Kerntemperatur (Tc) ermöglicht.
  7. Verfahren nach den Anspruch 2 und 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der erste vorbestimmte Temperaturwert (T1) bei 180 °C, der zweite vorbestimmte Temperaturwert (T2) bei 165 °C und der dritte vorbestimmte Temperaturwert (T3) bei 160 °C festgelegt ist.
  8. Vorrichtung zum Erzeugen und Regeln von Temperaturwerten (T1;T2;T3) an einer Fixierwalze (FR) einer in einem Vervielfältigungsgerät angeordneten und in verschiedene Betriebszustände (W;A;F) schaltbaren Fixiereinheit zum Fixieren von auf Aufzeichnungsmaterialien (P) übertragenen Tonerbildern; wobei die rotierbare Fixierwalze zusammen mit einer achsparallel an ihrer Außenumfangsfläche (FS) anlegbaren Anpresswalze (PR) einen Fixierspalt (N) zum Hindurchführen der tonerbildtragenden Aufzeichnungsmaterialien bildet; die Fixierwalze mittels eines mit einer Steuer-/Regeleinheit (CU) verbundenen Heizmittels (H1) beheizbar, das zum Erzeugen und Regeln der vorbestimmten Temperaturwerte (T1;T2;T3) schaltbar und in seiner Heizleistung (Ph) regelbar ist; die Temperaturwerte (Ts;T1;T2;T3) an einer Außenumfangsfläche (FS) der Fixierwalze mittels mindestens einem Temperatursensor (ST) erfassbar sind; und die Fixierwalze an ihrer Außenumfangsfläche mittels eines von einer steuerbaren Kühleinheit (CO) zugeführten Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) kühlbar ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (CO) mindestens ein im wesentlichen rohrförmiges, mit einer Druckluftquelle (BL;AS) verbundenes Blasmittel (AT;ATI-3) aufweist, das achsenparallel zur Fixierwalze (FR) und radial beabstandet zu deren Außenumfangsfläche (FS) ortsfest angeordnet ist, mittels dem ein gerichteter und konzentrierter Blasluftstrom (AJ;AJ1-3) zum Erzeugen eines
    Kühlstreifens (CA;CA1-3) auf der Außenumfangsfläche der Fixierwalze erzeugbar ist, und dessen Luftleistung (Pc) mittels der auf die Druckluftquelle (BL;AS) einwirkenden Steuer-/Regeleinheit (CU) steuerbar und regelbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Blasmittel (AT;AT1-3) der Kühleinheit (CO), bezogen auf eine Förderrichtung (X) des tonerbildtragenden Aufzeichnungsmediums (P), im wesentlichen stromaufwärts zum Fixierspalt (N) und in einem zu diesem Fixierspalt beabstandeten Bereich der Fixierwalze (FR) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (CO) drei in Rotationsrichtung der Fixierwalze (FR) hintereinander angeordnete Blasmittel (AT1,AT2,AT3) aufweist, die parallel zueinander und konzentrisch zur Fixierwalze angeordnet sind; und
    die drei Blasmittel (AT1,AT2AT3) in Rotationsrichtung in einem solchen Winkelabstand zueinander angeordnet sind, das die durch deren Blasluftströme (AJ1,AJ2,AJ3) auf der Außenumfangsfläche (FS) der Fixierwalze (FR) erzeugten Kühlstreifen (CA1,CA2,CA3) untereinander beabstandet oder berührend sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Blasmittel (AT;AT1-3) in Form eines zylindrischen Rohres mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnittsprofil ausgebildet ist, dessen erstes axiales Ende luftdicht verschlossen und dessen zweites mit der Druckluftquelle (BL;AS) verbunden ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Blasmittel (AT;AT1-3) in seiner Rohrwand mindestens eine längs seiner axialen Ausdehnung sich erstreckende schlitzförmige Luftdüse (D;D1-3) zum Erzeugen des konzentrierten und gerichteten Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) aufweist, mittels der auf der Außenumfangsfläche (FS) der Fixierwalze (FR) ein über die gesamte axiale Länge der Fixierwalze sich erstreckender Kühlstreifen (CA;CA1-3) mit vorbestimmter Breite erzeugbar ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Blasmittel (AT;AT1-3) in seiner Rohrwand mehrere längs seiner axialen Ausdehnung angeordnete Luftdüsen (D;D1-3) zum Erzeugen des konzentrierten und gerichteten Blasluftstromes aufweist, mittels dem auf der Außenumfangsfläche (FS) der Fixierwalze (FR) ein über die gesamte axiale Länge der Fixierwalze sich erstreckender Kühlstreifen (CA;CA1-3) mit vorbestimmter Breite erzeugbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Luftdüsen (D;D1-3) der Blasmittel (AT;AT1-3) längs der axialen Ausdehnung der Fixierwalze (FR) vorbestimmt unterschiedliche Durchmesser, Formen oder unterschiedliche Abstände zu einander aufweisen, derart, dass ein ungleichmäßiges Erwärmen der Fixierwalze längs ihrer axialen Ausdehnung durch eine vorbestimmte, ausgleichende Kühlung vermeidbar ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die einzelnen Kühlstreifen (CA;CA1-3) der Blasmittel (AT;AT1-3) sich ergebende Breite eines Gesamtkühlstreifens im wesentlichen gleich oder kleiner als ein viertel des Außenumfangs der Fixierwalze (FR) ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftquelle der Kühleinheit (CO) als ein Druckluft-Kompressor (AS) ausgebildet ist; die Blasmittel (AT;AT1-3) über steuerbare Luftventile (PV) mit dem Druckluft-Kompressor verbunden sind; und die Luftventile (PV) mittels der Steuer/Regeleinheit (CU) einzeln oder gemeinsam zur Steuerung und Regelung des Blasluftstromes (AJ;AJ1-3) der Blasmittel ansteuerbar sind.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftquelle der Kühleinheit (CO) als ein motorbetriebenes Lüftergebläse (BL) ausgebildet ist; die Blasmittel (AT;AT1-3) über Luftkanäle (AP;AP1-3) mit dem Lüftergebläse (BL) verbunden sind; und der Blasluftstrom (AJ;AJ1-3) der Blasmittel durch, mittels der Steuer-/Regeleinheit (CU) und Motor-Drehzahlstelleinheit (RC) bewirkbaren, Drehzahländerungen am Lüftergebläse (BL) gemeinsam steuerbar und regelbar ist.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 8, 16 oder 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (CO) an ihren Blasmitteln (AT;AT1-3) einen Blasluftstrom (AJ;AJ1-3) mit einem Luftüberdruck von gleich kleiner 1.5 bar und einem Luftleistung (Pc) von gleich kleiner 16 Liter/sec aufweist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Temperatursensor (ST) zur Erfassung der Temperaturwerte (TS;T1,T2,T3) an der Außenumfangsfläche (FS) der rotierenden Fixierwalze (FR), bezogen auf die Förderrichtung (X) des tonerbildtragenden Aufzeichnungsmediums (P), stromabwärts zwischen dem/den Blasmittel/n (AT;AT1-3) und dem Fixierspalt (N) angeordnet ist; und der Temperatursensor (ST) mit der Außenumfangsfläche (FS) der Fixierwalze (FR) in Berührung steht oder beabstandet zur Außenumfangsfläche die Temperaturwerte (TS;T1-3) berührungslos erfasst.
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