DE3822890A1 - Kuehlanordnung fuer einen optischen zeichengenerator - Google Patents
Kuehlanordnung fuer einen optischen zeichengeneratorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlanordnung für einen
optischen Zeichengenerator eines nichtmechanischen Druckers
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei modernen nichtmechanischen Druckern, die nach dem Prin
zip der Elektrofotografie arbeiten, werden Zeichen auf ei
ner Fotoleitertrommel durch Lichtquellen, insbesondere
Leuchtdioden erzeugt. Bei einer hohen Druckleistung des
nichtmechanischen Druckers entsteht in dem die Lichtquellen
enthaltenden Zeichengenerator eine große Wärmeverlustlei
stung, die mittels einer Zwangskühlung abgeführt werden
muß.
Aus der WO-87/02 162 ist ein Zeichengenerator eines nicht
mechanischen Druckers bekannt, der eine Vielzahl von Licht
quellen aufweist und der mit einer Kühlanordnung zur Abgabe
der Wärmeverlustleistung versehen ist. Die Kühlanordnung
ragt auf der den Lichtquellen gegenüberliegenden Seite aus
einem die Lichtquellen aufnehmenden Träger heraus. Die
Kühlanordnung kann Rippenkühlkörper aufweisen, die mittels
Schrauben, Nieten oder durch Klebung an dem Träger befe
stigt werden. Diese Verbindungstechnik bewirkt jedoch kei
nen besonders guten Wärmeübergang, der die Leistungsfähig
keit der gesamten Kühlanordnung stark beeinträchtigt. Üb
licherweise weist ein derartiger Zeichengenerator eine
Vielzahl von Lichtquellen auf, jedoch steht wegen eines ge
ringen geforderten Bauvolumens nur eine begrenzte wirksame
Oberfläche für die Abgabe der Wärmeverlustleistung zur Ver
fügung. Die anfallende Wärmeverlustleistung kann deshalb
durch herkömmliche Rippenkühlkörper nur sehr schlecht abge
führt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kühl
anordnung anzugeben, die trotz eines geringen zur Verfü
gung stehenden Bauvolumens sicherstellt, daß die auftreten
de Wärmeverlustleistung zuverlässig abgeführt wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Kühlanordnung der
eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der Kühlanordnung gemäß der Erfindung erfolgt die Ab
fuhr der Wärmeverlustleistung über Kühlelemente, die bei
spielsweise als Kühlbleche oder als schlangenförmige Kühl
gitter ausgebildet sein können und in bestimmten Abständen
hintereinander angeordnet sind. Die Kühlelemente werden
durch Luftleitbleche umschlossen und durch ein Gebläse mit
Kühlluft versorgt. Die Kühlelemente sind derart gestaltet,
daß einzelne Kühlstege wie Stifte angeordnet sind. Durch
einen Versatz der Kühlstege von benachbarten Kühlelementen
wird eine sehr gute Verwirbelung der durchströmenden Luft
erreicht. Diese Verwirbelung wird insbesondere dann er
reicht, wenn die Kühlstege jeweils gegeneinander um eine
halbe Teilung versetzt angeordnet sind. Der Versatz kann
dadurch erreicht werden, daß jeweils einander benachbarte
Kühlelemente unterschiedlich ausgebildet sind. Vorteilhaf
terweise sind die Kühlelemente jedoch alle gleichartig
ausgebildet und gegeneinander versetzt in Nuten eines Trä
gers angeordnet. Als Material wird vorzugsweise Kupfer
verwendet und die Kühlelemente werden mit dem zu kühlenden
Träger des Zeichengenerators stoffschlüssig verbunden,
insbesondere verlötet. Aufgrund dieser stoffschlüssigen
Verbindung wird ein minimaler Wärmewiderstand zwischen den
Kühlelementen und dem Träger erreicht. Die Anzahl der hin
tereinander liegenden Kühlelemente und deren Bauhöhe kann
weitgehend frei bestimmt werden. Damit ist es möglich, die
am Wärmeaustausch beteiligte wirksame Oberfläche beliebig
zu optimieren bzw. auf ein zur Verfügung stehendes Gebläse
abzustimmen. Die Kühlelemente sind vorzugsweise derart
ausgestaltet, daß die Kühlstege an mindestens einem Ende
durch einen Längssteg miteinander verbunden sind, um dem
ganzen Kühlkörper die gewünschte Festigkeit zu geben.
Eine derartige Kühlanordnung kann äußerst kostengünstig
hergestellt werden, da die Kühlelemente durch einfaches
Stanzen der Spaltöffnungen erzeugt bzw. aus einem Draht
vorzugsweise aus Kupfer gebogen werden können.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs
beispieles anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen im Querschnitt dargestellten, prinzipiellen
Teilaufbau eines elektrofotografischen Druckers zum Erzeu
gen eines latenten, elektrostatischen Bildes.
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise einer
Kühlanordnung für einen Zeichengenerator des elektrofoto
grafischen Druckers.
Fig. 3 eine erste Ausführungsform zur Ausbildung einer Kühl
anordnung für den Zeichengenerator,
Fig. 4 die Anordnung von Kühlelementen der Kühlanordnung im
Luftstromkanal.
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform zur Ausbildung einer
Kühlanordnung für den Zeichengenerator,
Fig. 6 die Befestigung der Kühlelemente am Träger des Zei
chengenerators.
Die Fig. 1 zeigt, wie ein Zeichengenerator 1 und eine Um
drucktrommel 2 in einem Druckergehäuse 3 eines Druckers
eingebaut sind. Die Umdrucktrommel 2 ist dazu auf einer im
Druckergehäuse 3 rotierbar gelagerten Spindel 20 axial
festgelegt. Unterhalb der drehbar gelagerten Umdrucktrommel
2 ist der Zeichengenerator 1 in dem Druckergehäuse 3 befe
stigt. Der Zeichengenerator 1 ist dazu an seinen beiden En
den auf justierbaren Befestigungselementen 30, 31 fest
montiert.
Der Zeichengenerator 1 enthält eine Vielzahl von Lichtquel
len, die auf der Umdrucktrommel 2 über eine Abbildungsoptik
10 ein latentes, elektrostatisches Bild erzeugen. Durch die
Abbildungsoptik 10 werden Bildpunkte von den Lichtquellen
beispielsweise lichtemittierenden Dioden (LEDs) auf die
Umdrucktrommel 2 reproduziert. Angeordnet sind diese Licht
quellen jeweils auf einem Belichtungsmodul 11, das mit dem
Steg eines T-förmig ausgebildeten Modulträgers 13 form
schlüssig verbunden ist. Auf dem Steg des Modulträgers 13
sind weiterhin Anschlagelemente 12 vorgesehen, die ein
Verschieben der Belichtungsmodule 11 im Betriebszustand des
Zeichengenerators 1 in X-Richtung verhindern. Darüber hin
aus gliedert sich die Grundfläche des Flansches in zwei
Auflageflächen 131, 132 sowie einer von diesen beiden Auf
lageflächen 131, 132 abgesetzten Stufenfläche 133 auf, auf
der mehrere eine Kühlanordnung 14 bildende Kühlelemente
140, 140 a befestigt beispielsweise angelötet sind.
Die Darstellung in Fig. 2 zeigt das Kühlprinzip bei der
Kühlanordnung 14. Die Kühlelemente 140, 140 a weisen Kühl
stege 144 auf, die durch Spaltöffnungen 145 voneinander
getrennt sind. Die Kühlelemente 140, 140 a sind derart an
geordnet, daß die Kühlstege 144 von jeweils einander be
nachbarten Kühlelementen 140, 140 a versetzt angeordnet
sind. Eine optimale Verwirbelung eines durch ein Gebläse
143 erzeugten Luftstroms wird erreicht, wenn der Versatz
genau einer Teilung entspricht, d. h. wenn ein Kühlsteg 144
jeweils einer Spaltöffnung 145 eines benachbarten Kühlele
mentes 140, 140 a gegenübersteht. Dies kann dadurch erreicht
werden, daß auf jedem zweiten Kühlelement 140, 140 a die
Kühlstege 144 und die Spaltöffnungen 145 versetzt angeord
net sind. Zweckmäßigerweise werden jedoch die Kühlelemente
140, 140 a alle gleich ausgebildet und entsprechend versetzt
in Nuten des Modulträgers 13 eingebaut.
In Fig. 3 ist der Aufbau einer ersten Ausführungsform der
Kühlanordnung 14 schematisch dargestellt. Wie aus der Fig. 3
zu entnehmen ist, sind die Kühlanordnung 14 bildende, in
X-Richtung verlaufende Kühlbleche 140 in im Abstand dy zu
einander parallel verlaufende Nuten 141 auf der abgesetz
ten Stufenfläche 133 des Modulträgerflansches in X-Richtung
versetzt eingelassen und in diesen Nuten 141 mittels einer
Lötverbindung befestigt. Während die Breite der einzelnen
Kühlbleche 140 durch die Breite der Nuten 141 fest vorge
geben ist, orientiert sich die Ausdehnung der Kühlbleche
140 in X- und Z-Richtung zum einen an den im Druckergehäuse
3 zum Einbauen des Zeichengenerators 1 zur Verfügung ste
henden Einbauraum. Andererseits bestimmt sich die Oberflä
che der Kühlanordnung aber insbesondere dadurch, welche
thermische Verlustleistung Pv der Zeichengenerator 1 im
Betriebszustand abgibt. Die beim Zeichengenerator 1 auf
tretenden Wärmequellen sind trotz der flächenförmigen Aus
bildung, vor allem die auf den Belichtungsmodulen 11 ange
ordneten Lichtquellen. Um die Lebensdauer dieser licht
emittierenden Dioden nicht unnötig herabzusetzen, sollten
diese ausreichend gekühlt werden. Dieses wird im vorlie
genden Fall zum einen dadurch erreicht, daß sowohl die
Belichtungsmodule 11 als auch der Modulträger 13 aus mas
sivem Kupfer hergestellt werden und darüber hinaus die
Wärmeübertragung zwischen den im Zeichengenerator 1 auf
tretenden Wärmequellen und der zur zusätzlichen Kühlung
vorgesehenen Kühlanordnung 14 optimiert wird. Eine optima
le Wärmeübertragung stellt sich dann ein, wenn die Anzahl
der Wärmeübergänge beispielsweise zwischen einem festen
und einem gasförmigen Medium möglichst minimal ist bzw. der
thermische Übergangswiderstand für einen aufgrund der Wär
meübertragung auftretenden Wärmestrom an dem Wärmeübergang
so klein wie möglich ist. Diese Bedingung ist beispielswei
se durch einen realisierten Luftspalt mit einer Spaltbreite
von kleiner als 2 µm zwischen Fügeflächen der Belichtungs
module 11 bzw. zwischen den Berührungsflächen des Modulträ
gers 13 und des jeweiligen Belichtungsmoduls 11 weitestge
hend erfüllt. Das gleiche gilt in diesem Zusammenhang auch
für die stoffschlüssige Lötverbindung zwischen den Kühlble
chen 140 der Kühlanordnung 14 und dem Modulträger 13. Um im
folgenden die thermische Verlustleistung des Zeichengenera
tors 1 noch besser ableiten zu können, wird die Kühlanord
nung 14 in Y-Richtung mit einer homogenen Luftströmung ver
sorgt.
Die Fig. 4 zeigt dazu, wie die von dem Gebläse 143 erzeugte
Luftströmung in einem von Luftleitblechen 142 umschlossenen
Kanal den Kühlelementen 140, 140 a zugeführt wird. Zum Ab
führen der thermischen Verlustleistung des Zeichengenera
tors 1 muß die Temperatur der Luftströmung TO niedriger
sein als die Temperatur Tm des Modulträgers 13.
Damit die vom Gebläse 143 erzeugte Luft die Kühlbleche 140
in Y-Richtung durchströmen können, sind gemäß der Fig. 3 in
Z-Richtung der einzelnen Kühlbleche 140 verlaufende, je
weils durch einen Kühlsteg 144 voneinander getrennte Spalt
öffnungen 145 eingelassen, deren Ausdehnung in Z-Richtung
jeweils durch einen die Kühlstege 144 verbindenden Längs
steg 146 begrenzt wird. Um im folgenden eine Verwirbelung
der die Spaltöffnungen 145 der Kühlbleche 140 durchdrin
genden Luftströmung zu erhalten und damit die Verweildauer
der Luftströmung zwischen den einzelnen Kühlblechen 140 zu
erhöhen, wird jedes zweite Kühlblech 140 um einen halben
Kühlstegabstand in X-Richtung in der Nut 141 versetzt.
Die Fig. 5 zeigt darüber hinaus eine zweite Ausführungsform,
deren Aufbau vom Prinzip her dem der ersten Ausführungs
form gleicht. Im Unterschied zu dieser sind die Kühlele
mente 140, 140 a als schlangenförmige Kühlgitter 140 a ausge
bildet. Zur Ausbildung dieser Kühlgitter 140 a wird vorzugs
weise ein Kupferdraht verwendet, der in der abgebildeten
Weise geformt und in die Nuten 141 des Modulträgers 13 auf
dessen Stufenfläche 133 durch eine stoffschlüssige Verbin
dung, beispielsweise durch eine Lötverbindung an einem ver
formten Ende befestigt wird. Aufgrund der schlangenförmigen
Ausgestaltung des Kupferdrahtes ergibt sich, daß dieser an
den verformten Enden zur Stabilisierung des Kühlgitters
140 a jeweils nur einen Längssteg 146 a aufweist, der mit
Kühlstegen 144 a des Kühlgitters 140 a Spaltenöffnungen 145 a
bildet.
In Fig. 6 ist ferner dargestellt, wie die Kühlelemente 140,
140 a in die Nuten 141 des Modulträgers 13 mittels eines
Lots 200 befestigt sind.
Claims (11)
1. Kühlanordnung für einen optischen Zeichengenerator ei
nes nichtmechanischen Druckers, wobei der optische Zei
chengenerator (1) eine Vielzahl von Lichtquellen (113)
aufweist, die ein latentes, elektrostatisches Bild auf ei
ner Umdrucktrommel (2) erzeugen, wobei Kühlelmente (140,
140 a) vorgesehen sind, die auf der den Lichtquellen (113)
gegenüberliegenden Seite aus einem Träger (13) des Zei
chengenerators (1) herausragen,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Kühlelemente (140, 140 a) eine Vielzahl von Kühlstegen
(144) und dazwischenliegenden Spaltöffnungen (145) aufwei
sen und zueinander äquidistant in Nuten (141) des Trägers
(13) befestigt sind, daß die Kühlelemente (140, 140 a) mit
dem Träger (13) stoffschlüssig verbunden sind und daß die
Kühlstege (144) von jeweils zwei benachbarten Kühlelemen
ten (140, 140 a) gegeneinander versetzt sind.
2. Kühlanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kühlelemente (140, 140 a)
gleichartig ausgebildet sind und daß jeweils zwei benach
barte Kühlelemente (140, 140 a) gegeneinander versetzt in
den Nuten (141) befestigt sind.
3. Kühlanordnung, nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Kühl
elemente (140, 140 a) derart angeordnet sind, daß die
Kühlstege (144) jeweils um eine halbe Teilung versetzt
angeordnet sind.
4. Kühlanordnung, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Kühl
elemente (140) als Kühlbleche ausgebildet sind.
5. Kühlanordnung, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Kühl
elemente (140 a) als schlangenförmige Kühlgitter ausgebil
det sind.
6. Kühlanordnung, nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Spaltöffnungen (145) zueinander äquidistant, senkrecht zur
Grundfläche des Trägers (13) schlitzförmig ausgebildet
sind.
7. Kühlanordnung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens ein Ende von
durch Spaltöffnungen (145) gebildeten Kühlstegen (144)
durch Längsstege (146) miteinander verbunden sind.
8. Kühlanordnung, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß die Kühl
elemente (140, 140 a) in einem aus Luftleitblechen (142)
gebildeten Luftkanal angeordnet sind.
9. Kühlanordnung nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß in dem Luftkanal ein Ge
bläse (143) vorgesehen ist.
10. Kühlanordnung, nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Kühlelemente (140, 140 a) und der Träger (13) aus einem
gut wärmeleitenden Material hergestellt sind.
11. Kühlanordnung, nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kühlelemente (140,
140 a) mit dem Träger (13) verlötet sind.
Priority Applications (1)
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DE3822890A DE3822890A1 (de) | 1988-03-15 | 1988-07-06 | Kuehlanordnung fuer einen optischen zeichengenerator |
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Publications (1)
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DE3822890A1 true DE3822890A1 (de) | 1989-09-28 |
Family
ID=25865963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE3822890A Ceased DE3822890A1 (de) | 1988-03-15 | 1988-07-06 | Kuehlanordnung fuer einen optischen zeichengenerator |
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