Vorrichtung zum elektrofotografischen Drucken oder Kopieren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zum elektrofotografischen Drucken oder Kopieren, bei welcher Toner entsprechend einem zu druckenden oder kopierenden Objekt auf ein Medium aufbringbar und mittels Wärme auf dem Medium fixierbar ist,
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10043 033 A1 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung, die von der betreffenden Patentanmelderin hergestellt und mit großem Erfolg vertrieben wird, wird der Toner auf dem zu bedruckenden Medium mittels einer Blitzlichtlampe fixiert. Dies liefert zwar sehr gute Ergebnisse, hat jedoch den Nachteil, dass bei einem Farbdruck die Erwärmung des Druckbildes unterschiedlich ist. Denn durch die unterschiedliche Absorption-Güte unterschiedlicher insbesondere heller Farben ist die Wärmeaufnahme des Druckbildes unterschiedlich.
Dieses Problem tritt bei Druck- beziehungsweise Kopiervorrichtungen, bei denen Wärme mittels erhitzter Walzen auf das zu bedruckende Medium aufgebracht wird, nicht auf. Jedoch ist die Verwendung von erhitzten Walzen zur Fixierung nur für Papier als zu bedruckendes Medium geeignet. Insbesondere zum Bedrucken von Metallfolien lässt sich eine Fixierung mittels erhitzter Walzen nicht vornehmen.
Des Weiteren ist es bekannt, eine Fixierung des Toners auf dem zu bedruckenden Medium mittels Infrarotstrahlern vorzunehmen. Die Fixierung mittels Infrarotstrahlung hat jedoch den Nachteil, dass sie sehr träge ist, was insbesondere problematisch ist, wenn sich die Druckgeschwindigkeit verändert. Des Weiteren ist eine Fixierung mittels Infrarotstrahlung nicht für hohe Druckgeschwindigkeiten geeignet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine eingangs genannte Vorrichtung derart auszubilden, dass mit ihr eine farbenunabhängige Fixierung erreicht werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum elektrofotografischen Drucken oder Kopieren, bei welcher Toner entsprechend einem zu druckenden oder kopierenden Objekt auf ein Medium aufbringbar und mittels Wärme auf dem Medium fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heißluftgebläse vorhanden ist, mittels dem erhitzte Luft auf das mit Toner versehene Medium aufbringbar ist, wobei das Heißluftgebläse einen Eingang, mittels dem dem Heißluftgebläse Luft zuführbar ist, und einen Ausgang, mittels dem von dem Heißluftgebläse erhitzte Luft abgebbar ist, aufweist.
Dadurch, dass ein Heißluftgebläse vorhanden ist, mittels dem erhitzte Luft auf das mit Toner versehene Medium aufbringbar ist, lässt sich das zu bedruckende Medium auf einfache Weise und effektiv erhitzen. Da die erhitzte Luft im Wesentlichen alle Farben gleichschnell erhitzt, ist die Fixierung farbenunabhängig. Durch die Erhitzung des zu bedruckenden Mediums mittels erhitzter Luft lässt sich eine hohe Wärmezufuhr erreichen, weshalb die erfindungsgemäße Fixierung und somit die erfindungsgemäße Vorrichtung für hohe Druckgeschwindigkeiten geeignet ist. Des Weiteren lässt sich die Wärmezufuhr zu dem zu bedruckenden Medium sehr gut einstellen beziehungsweise verändern.
In vorteilhafterweise weist das Heißluftgebläse eine elektrisch betreibbare Heizwicklung auf, deren Heizleistung einstellbar ist. Hierdurch lässt sich die Temperatur der von dem Heißluftgebläse abgegebenen erhitzten Luft auf einfache
Weise einstellen. Da eine Änderung der Heizleistung der elektrisch betriebenen Heizwicklung nahezu trägheitslos erfolgen kann, lässt sich die Wärmezufuhr zu dem zu bedruckenden Medium sehr schnell verändern, wodurch die erfindungsgemäße Fixierung beziehungsweise die erfindungsgemäße Vorrichtung für unterschiedliche Geschwindigkeiten geeignet ist beziehungsweise auf eine Geschwindigkeitsänderung sehr schnell reagiert.
In vorteilhafter Weise kann das Heißluftgebläse beziehungsweise die Vorrichtung einen Lüfter aufweisen, dessen Luftfördermenge einstellbar ist. Mittels des Lüfters lässt sich die durch das Heißluftgebläse beziehungsweise die über die Heizwicklung geförderte Luft und damit ebenfalls die dem zu bedruckenden Medium zugeführte Wärmemenge einstellen. Mittels der Steuerung der Luftmenge sowie der Heizleistung der Heizvorrichtung ist eine genaue Dosierung der Wärmezuführung möglich, wodurch eine Fixierung sowohl auf schlecht erhitzbaren als auch empfindlichen Materialien möglich ist.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Medium mittels einer Längsbewegung durch einen Schacht geführt wird, in den die erhitzte Luft einleitbar ist. Durch die Einleitung der erhitzten Luft in den Schacht wird eine sehr gute Wärmeeinleitung in das zu bedruckende Medium erreicht, da zwischen dem zu bedruckenden Medium und der erhitzten Luft ein sehr inniger Kontakt besteht. Eine derartige Ausführungsform ist daher insbesondere sehr gut für hohe Druckgeschwindigkeiten geeignet.
Sehr vorteilhaft bei der letztgenannten Ausführungsform ist es, wenn die Einleitung der erhitzten Luft am Eingang des Schachtes erfolgt, wobei der Eingang des Schachtes in Richtung der Längsbewegung des Mediums vor dem Ausgang des Schachtes liegt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass das zu bedruckende Medium über die gesamte Länge des Schachtes mit der erhitzten
Luft in Berührung kommt. Dies resultiert in eine sehr effektive Wärmeübertragung, was sich sehr vorteilhaft auf die Energiebilanz der Vorrichtung auswirkt.
Als sehr vorteilhaft hat sich bei der letztgenannten Ausführungsform herausgestellt, die erhitzte Luft in den Schacht mittels einer Schlitzdüse einzuleiten, deren Breite der Breite des Schachtes entspricht. Hierdurch wird eine sehr homogene Erhitzung des zu bedruckenden Mediums erreicht.
Eine weitere Verbesserung der Energiebilanz der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich dadurch erreichen, dass der Eingang des Heißluftgebläses mit einer Ansaugleitung verbunden ist, deren dem Heißluftgebläse abgewandtes Ende in geringem Abstand von dem erhitzten Medium angeordnet ist, wie dies bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Dem Heißluftgebläse wird hierdurch bereits vorgewärmte Luft zugeführt. Des Weiteren bewirkt die Absaugung der Wärme von dem erhitzten Medium, dass das Medium schneller abkühlt.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass am Ausgang des Heißluftgebläses eine Klappe angeordnet ist, mittels der die erhitzte Luft in eine Abluftleitung umleitbar ist. Hierdurch wird in vorteilhafterweise erreicht, dass das Heißluftgebläse bei einem Stillstand der Vorrichtung nicht abgeschaltet zu werden braucht. Bei einem Stillstand der Vorrichtung lässt sich die erhitzte Luft nahezu unverzögert von dem zu bedruckenden Medium fernhalten, wodurch eine Überhitzung des bedruckten Mediums vermieden wird. Sehr vorteilhaft ist es, dass durch die Umleitung der erhitzten Luft die Parameter des Heißluftgebläses nicht verändert werden müssen. Dies hat zur Folge, dass beim Wiederanlauf der Vorrichtung auf ein Einregeln der Parameter verzichtet werden kann.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erster Sensor vorhanden ist, mittels dem die Temperatur der vom Heißluftgebläse abgegebenen Luft erfassbar ist. Hierdurch lässt sich die Wärmezufuhr zu dem bedruckten Medium auf einfache Weise regeln.
Die Regelung der Wärmezufuhr zu dem bedruckten Medium kann auch dadurch verbessert werden, dass ein zweiter Sensor vorhanden ist, mittels dem die Temperatur der dem Heißluftgebläse zugeführten Luft erfassbar ist, wie dies bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Wie der Figur entnommen werden kann, ist oberhalb eines als Metallfolie 1 ausgebildeten Mediums, auf dem ein aus Toner bestehendes Druckbild angeordnet ist, eine aus Blech bestehende Wandung 31 angeordnet. Die Wandung 3' ist Teil eines rechteckförmigen Kanals beziehungsweise Schachtes 3, durch den die Metallfolie 1 geführt ist. Der Schacht 3 erstreckt sich in die durch einen Pfeil V dargestellte Transportrichtung der Metallfolie 1. Die Stirnseiten des Schachtes 3 sind mittels Blechen 3" verschlossen, wobei die Bleche 3" einen Schlitz aufweisen, durch die die Folie in den Schacht 3 hinein beziehungsweise aus dem Schacht 3 heraus geführt wird.
Am Eingang 3E des Schachtes 3, der in Transportrichtung 1' der Folie 1 vor dem Ausgang 3A des Schachtes 3 liegt, ist des Weiteren eine Schlitzdüse 4 angeordnet, deren Breite der Breite des Schachtes 3 entspricht. Die Schlitzdüse 4 ist
eingangsseitig mit dem Ausgang 2A eines Heißluftgebläses 2 verbunden. In dem Heißluftgebläse 2 ist eine als Heizpatrone 2H ausgebildete elektrisch betreibbare Heizwicklung angeordnet. Mittels der Heizpatrone 2H kann Luft, welche durch den Eingang 2E des Heißluftgebläses 2 dem Heißluftgebläse 2 zugeführt wird, erhitzt werden. Zum Transport von Luft durch das Heißluftgebläse 2 ist ein Ventilator vorgesehen. Die Heizleistung der Heizpatrone 2H ist von einer Steuerung 12 einstellbar.
Der Eingang 2E des Heißluftgebläses 2 ist mit einer Ansaugleitung 5 verbunden. Das dem Heißluftgebläse 2 abgewandte Ende 5a der Ansaugleitung 5 ist in Bewegungsrichtung 1 ' der Folie 1 hinter dem Schacht 3 in geringem Abstand oberhalb der Folie 1 angeordnet. Hierdurch wird dem Heißluftgebläse 2 bereits erwärmte Luft zugeführt. Dies führt zu einer Energieeinsparung. In der Ansaugleitung 5 ist ein Ansauglüfter 5L angeordnet, dessen Geschwindigkeit und damit Luftfördermenge von der Steuerung 12 steuerbar ist.
Der Ausgang 3A des Schachtes 3 ist mit einer Abluftleitung 13 verbunden. Das dem Schacht 3 abgewandte Ende 13a der Abluftleitung 13 führt ins Freie. In der Abluftleitung 13 ist ein Lüfter 13L angeordnet, dessen Geschwindigkeit und damit Luftfördermenge mittels der Steuerung 12 einstellbar ist.
Am Ausgang 2A des Heißluftgebläses 2 beziehungsweise vor dem Eingang der Schlitzdüse 4 ist eine Klappe 6 angeordnet, mittels welcher die vom Heißluftgebläse 2 abgegebene erhitzte Luft in eine Bypassleitung 7 umleitbar ist. Hierzu ist die Klappe um eine Achse schwenkbar angeordnet, sodass einerseits der Eingang der Schlitzdüse 4 verschlossen werden kann, wodurch die erhitzte Luft in die Bypassleitung 7 gelangen kann, und andererseits die Bypassleitung 7 verschlossen werden kann, wodurch die erhitzte Luft dann in die Schlitzdüse 4 gelangen kann. Die Schwenkbewegung der Klappe 6 ist durch einen Pfeil 6' angedeutet. Die Stellung der Klappe 6 wird von der Steuerung 12 gesteuert. Das dem Heißluftge-
blase 2 abgewandte Ende der Bypassleitung 7 ist mit der Abluftleitung 13 verbunden.
Am Ausgang 2A des Heißluftgebläses 2 ist ein erster Sensor 8 angeordnet, mittels dem die Temperatur der vom Heißluftgebläse 2 abgegebenen Luft erfassbar ist. In der Ansaugleitung 5 ist ein zweiter Sensor 9 angeordnet, mittels dem die Temperatur der dem Heißluftgebläse 2 zugeführten Luft erfassbar ist. Des Weiteren ist am Eingang 3E des Schachtes 3 ein dritter Sensor 10 angeordnet, mittels dem die Temperatur der im Schacht 3 vorhandenen Luft am Eingang 3E des Schachtes 3 erfassbar ist, sowie am Ausgang 3A des Schachtes 3 ein vierter Sensor 11 angeordnet, mittels dem die Temperatur der im Schacht 3 vorhandenen Luft am Ausgang 3A des Schachtes 3 erfasst werden kann. Die Signalausgänge der Sensoren 8 bis 11 sind mit der Steuerung 12 verbunden.
Die Fixierung des auf der Folie 1 angeordneten aus Toner bestehenden Druckbildes kann somit mittels erhitzter Luft erfolgen. Bewegt sich die Metallfolie 1 mit langsamer Geschwindigkeit in Transportrichtung 1' vorwärts, wird der Heizpatrone 2H von der Steuerung 12 so viel Strom zugeführt, dass die vom Heißluftgebläse 2 abgegebene Luft etwa 180 C beträgt. Der Ventilator 2V beziehungsweise der Ansauglüfter 5L drehen sich mit einer geringen Drehzahl. Steigt die Transportgeschwindigkeit der Folie 1 an, wird die der Heizpatrone 2H zugeführte elektrische Leistung sowie die Drehzahl des Ventilators 2V und des Ansauglüfters 5L erhöht. Die der Heizpatrone 2H zugeführte elektrische Leistung sowie die Drehzahl des Ventilators 2V und des Ansauglüfters 5L werden von der Steuerung 12 stets an die Transportgeschwindigkeit der Metallfolie 1 angepasst. Die die Heizpatrone durchströmende Luftgeschwindigkeit kann von null bis einhundert Prozent geregelt werden. Dadurch kann die der Folie 1 zugeführte Wärmemenge geschwindigkeitsabhängig eingestellt werden. Die Temperatur der Heizpatrone kann bis siebenhundert Grad Celsius eingestellt werden, wenn die Luftgeschwindigkeit sehr niedrig ist.
Bleibt die Folie 1 kurzzeitig stehen, erkennt dies die Steuerung 12 und veranlasst, dass die Klappe 6 eine durch den Pfeil 6' dargestellte Schwenkbewegung durchführt und den Eingang der Schlitzdüse 4 verschließt. Die vom Heißluftgebläse 2 erzeugte erhitzte Luft wird dann in die Bypassleitung 7 abgeleitet und gelangt über die Abluftleitung 13 ins Freie. Beim Wiederanlauf der Folie 1 wird die Klappe 6 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgeschwenkt, wodurch die Bypassleitung 7 verschlossen ist und die vom Heißluftgebläse 2 erzeugte heiße Luft wieder durch die Schlitzdüse 4 in den Schacht 3 gelangen kann. Da beim Stillstand der Folie 1 lediglich die Heißluft umgeleitet wurde und ansonsten keine Parameter verstellt wurden, ist die Vorrichtung nach dem Zurückschwenken der Klappe 6 sofort wieder betriebsbereit. Es entfallen nahezu jegliche beim Inbetriebnehmen der Vorrichtung erforderlichen Anlaufhandlungen. Insbesondere wird hierdurch die Aufheizzeit der Heizpatrone 2H nach einem Kaltstart vermieden.