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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Fixiereinrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine Fixiereinrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
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Bei
einigen Druckverfahren der industriellen Drucktechnik werden Fixierverfahren
eingesetzt, welche das Druckbild fest mit dem Bedruckstoff verbinden,
etwa beim elektrofotografischen Druckverfahren, bei dem fester oder
flüssiger
Toner auf den Bedruckstoff aufgebracht wird. Den unterschiedlichen Fixierverfahren
ist gemeinsam, dass eine hohe Wärme
auf den Bedruckstoff mit Toner ausgeübt wird. Bekannt ist das Fixieren
mit erwärmten
Rollen, die mechanischen Druck auf den Bedruckstoff mit Toner ausüben. Außerdem sind
nicht berührende
Verfahren zum Fixieren bekannt, etwa mittels Infrarotstrahlung oder
Mikrowellenstrahlung. In allen Fällen
muss ein geeignetes Fixieren und die Betriebssicherheit der Fixiereinrichtung
gewährleistet
sein, so dass etwa ein Entflammen des Bedruckstoffs vermieden wird.
Insbesondere Papierreste in einem Bereich, in dem eine hohe Wärme zum
Fixieren zugeführt
werden, können im
schlimmsten Fall in Brand geraten und Schäden verursachen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Betriebssicherheit einer
Druckmaschine zu verbessern.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und
7 gelöst.
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In
Verfahrenshinsicht wird somit die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Fixiereinrichtung eine derart hohe Leistung zugeführt wird, dass
ein unerwünschter
Bedruckstoffrest in der Fixiereinrichtung wenigstens kurzfristig
zum Rauchen gebracht wird.
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Dadurch
wird mit Vorteil schnell und sicher erkannt, ob sich noch ein entflammbarer
Bedruckstoffrest in der Fixiereinrichtung, vorzugsweise in einem
Mikrowellenapplikator, befindet, obwohl bevorzugt zuvor durch Betreiben
vorhandener Transportorgane eines Bedruckstoffpfades versucht wird,
die Fixiereinrichtung vollständig
von Bedruckstoff zu entleeren. Hierdurch wird die Sicherheit der
Fixiereinrichtung erheblich erhöht,
weil schnell genug Maßnahmen
getroffen werden können,
einen Brand zu vermeiden. Die Fiereinrichtung kann zum Beispiel gestoppt
und manuell kontrolliert werden und/oder der vorhandene Bedruckstoffrest
kann kontrolliert verkohlt werden, ohne entflammt zu werden. Dazu kann
zum Beispiel auch eine intervallmäßige Erhitzung des Bedruckstoffrestes
durchgeführt
werden.
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Weiterbildungen
der Erfindung im Hinblick auf das Verfahren und auf die Fixiereinrichtung
sind in den Unteransprüchen
aufgeführt.
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Bevorzugt
ist bei einer Mikrowellen-Fixiereinrichtung vorgesehen, dass zur
Sicheren Steuerung der Leistung und Erfassung des Rauches die Einkoppeleffizienz
einer Wellenstrahlung der Fixiereinrichtung und/oder deren Zeitdauer
durch ein Abstimmelement im Applikator der Fixiereinrichtung eingestellt wird,
wobei dieses Abstimmelement zum Beispiel eine positionsveränderbare
dieelektrische Last sein könnte.
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Vorzugsweise
wird Luft gezielt aus dem Applikator der Fixiereinrichtung abgeführt und
an einem Rauchdetektor vorbeigeführt
oder durch diesen hindurch geführt.
Damit dieser Messvorgang nicht beeinträchtigt wird, ist bevorzugt
vorgesehen, dass während
der Leistungsbeaufschlagung des Bedruckstoffrestes im Applikator
der Fixiereinrichtung keine Kühlluft
zu- oder abgeführt
wird. Allerdings könnte gerade
mit derartiger Luft mit Vorteil eine Rauchkontrolle während des
normalen Betriebes der Fixiereinrichtung durchgeführt werden.
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Nachfolgend
ist die Erfindung beispielhaft anhand der Figuren beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Mikrowellen-Fixiereinrichtung
mit einem Rauchdetektor zum Ermitteln von Rauch in einem Applikator
der Fixiereinrichtung mittels reflektiertem Licht,
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Mikrowellen-Fixiereinrichtung mit einem Rauchdetektor.
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1 zeigt
einen schematischen Schnitt einer Ausführungsform der Erfindung in
einer Druckmaschine mit einer Fixiereinrichtung 1, welche
im Wesentlichen Wärme
auf einen Bedruckstoff ausübt, und
einen Toner sicher auf einem Bedruckstoff befestigt. Die Fixiereinrichtung 1 ist
beispielhaft eine Mikrowellenfixiereinrichtung, die in einem Applikator 10 ein Mikrowellenfeld
ausbildet. Ein Mikrowellengenerator 7 erzeugt hierzu Mikrowellen,
die in den Applikator 10 eingekoppelt werden. Bevorzugt
bilden sich stehende Mikrowellen im Applikator 10 aus.
Diese sind schematisch als gestrichelte Wellenform im Applikator 10 dargestellt.
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Der
Bedruckstoff wird in Pfeilrichtung durch den Applikator 10 befördert, wobei
ein Toner auf dem Bedruckstoff durch die Wärmewirkung des Mikrowellenfeldes
sicher mit diesem verbunden wird. Beispielsweise wird ein fester
Toner, Tonerpulver, durch das Mikrowellenfeld geschmolzen und verbindet
sich im geschmolzenen Zustand mit dem Bedruckstoff. Der Mikrowellengenerator 7 ist
mit einer Steuerungseinrichtung 5 verbunden und steuert
die Mikrowellenleistung im Applikator 10.
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In
der Nähe
des Applikators 10 ist ein Rauchdetektor 12 angeordnet.
Der Rauchdetektor 12 könnte
auch im Applikator 10 angeordnet werden, wenn sichergestellt
würde,
dass er von den Mikrowellen nicht zerstört wird.
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Der
in 1 dargestellte Rauchdetektor 12 erfasst über Lichtwellenleiter 19 Rauch
im Applikator 10 und überträgt die Information
zur Steuerungseinrichtung 5. Der Rauchdetektor 12 umfasst
eine Sendeschaltung, eine Auswerteschaltung sowie eine Rauchkammer.
Die Rauchkammer ist eine optische Strahlenfalle. In dieser sind
optische Sender und Empfänger
so angeordnet, dass keine direkte optische Verbindung zwischen diesen
besteht. Befindet sich Rauch in der Rauchkammer des Rauchdetektors 12,
so reflektiert dieser die Signale des Senders in Richtung des Empfängers. Die
optische Leistung, die durch die Streuung des Lichts des Rauchdetektors 12 durch
den Rauch am Empfänger
im Rauchdetektor 12 ankommt, ist sehr gering und wird hoch
verstärkt.
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Zur
Sicherstellung der Störsicherheit
und einer hohen Abtastrate, etwa größer als 1 kHz, wird die Einschaltdauer
des Rauchdetektors 12 auf etwa kleiner 10 % eingestellt.
Im Applikator 10 treten hohe Störsignale auf. Als Abhilfe wird
eine Auswerteschaltung des Rauchdetektors 12 mit einem
sogenannten Lock-In-Verstärker ausgestattet.
Dieser wird von der Sendeschaltung des Rauchdetektors 12 gespeist und
ist nur für
solche Signalformen empfindlich, wie diese von der Sendeschaltung
des Rauchdetektors 12 gesendet werden. Alle anderen Signalformen,
die Störsignale,
werden herausgefiltert. Die Frequenz einer beispielhaften Schaltung
des Rauchdetektors 12 beträgt zum Beispiel etwa 1,5 kHz.
Diese Frequenz ist geeignet für
einen genügenden
Abstand von den Störsignalen
des Stromnetzes, die sich um 50 Hz bis 100 Hz befinden, und den
Einsatz von verhältnismäßig langsamen
Empfängerdioden.
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Im
Applikator 10 sind Lichtquellen 11 angeordnet,
welche Licht in den Applikator 10 abstrahlen, wie durch
die gestrichelten Linien gekennzeichnet, und Lichtempfänger 21,
welche das Licht von den Lichtquellen 11 empfangen, wenn
dieses vom Rauch reflektiert wird. Die Lichtquellen 11 und
die Lichtempfänger 21 sind
mit den Lichtwellenleitern 19 verbunden, welche zum Rauchdetektor 12 außerhalb
des Applikators 10 führen.
Durch die Verwendung von Lichtwellenleitern wird der Einfluss der
hohen Feldstärken
des Mikrowellenfelds auf das Messen des Rauchs vermieden. Wenn kein
Rauch im Applikator 10 vorhanden ist, verläuft der
Lichtstrahl geradlinig durch den Applikator 10, wird im
Wesentlichen nicht abgelenkt bzw. nicht gestreut und trifft nicht
auf die Lichtempfänger 21.
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Erfindungsgemäß wird beim
Initialisierungsdurchlauf gezielt die Mikrowellenleistung erhöht, um einen
Bedruckstoffrest 3, der sich eventuell im Applikator 10 befindet,
zum Rauchen anzuregen, ohne ihn zu entflammen. Als Folge der starken Erwärmung des
Bedruckstoffrests 3 wird Rauch in den Applikator 10 abgegeben.
Der Rauch verbreitet sich im Applikator 10, die Lichtstrahlen
der Lichtquellen 11 werden vom Rauch reflektiert bzw. gestreut
und treffen (auch) auf die Lichtempfänger 21, welche das
eintretende Licht zum Rauchdetektor 12 außerhalb
des Applikators 12 weiterleiten. Der Rauchdetektor 12 erfasst
die vom Rauch abgelenkten Lichtstrahlen und sendet ein Signal an
die Steuerungseinrichtung 5. Als Reaktion auf dieses Signal
wird der Mikrowellengenerator 7 von der Steuerungseinrichtung 5 angesteuert
und erzeugt eine niedrigere Mikrowellenleistung oder schaltet diese
ab, so dass ein Entflammen des Bedruckstoffrests 3 verhindert
wird. Der Bedruckstoffrest könnte
auch vollständig
gesteuert zu Asche verkohlt werden, um für nachfolgende Druckvorgänge keine
Gefahr mehr darzustellen.
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Auf
die im vorhergehenden geschilderte Weise kann festgestellt werden,
ob sich noch ein Bedruckstoffrest 3 in dem Applikator befindet,
der durch seine Entflammbarkeit eine Gefahr für die Druckmaschine darstellen
könnte.
Damit nach Möglichkeit verhindert
wird, dass sich zu Beginn eines Druckprozesses noch Bedruckstoff
im Applikator befindet, könnte
zudem, bevor ein Druckvorgang der Druckmaschine durchgeführt wird,
ein Initialisierungsdurchlauf gestartet werden, etwa nach einem
Papierstau in der Druckmaschine, nach dem Einschalten oder nach
dem Öffnen
des Gehäuses
der Druckmaschine. Beim Initialisierungsdurchlauf wird zuerst sicher
gestellt, dass sich kein Bogen von Bedruckstoff im Applikator 10 befindet,
indem Transporteinrichtungen der Druckmaschine eventuell vorhandenen
Bedruckstoff aus der Fixiereinrichtung 1 und dem Applikator 10 befördern, soweit
möglich.
Ein zum Beispiel abgerissener und heruntergefallener Bedruckstoffrest 3 kann
hierbei gegebenenfalls nicht aus dem Applikator 10 befördert werden.
Daher steuert die Steuerungseinrichtung 5 den Mikrowellengenerator 7 danach
derart an, dass eine hohe Mikrowellenleistung im Applikator 10 in
der zuvor geschilderten Weise bereitgestellt wird. Beim Initialisierungsdurchlauf
dient die hohe Mikrowellenleistung eventuell auch dazu, den Bedruckstoffrest 3 im
Applikator 10 so stark zu erwärmen, dass der Bedruckstoffrest 3 gezielt
verkohlt wird. Vorzugsweise wird der Bedruckstoffrest 3 stark
und wiederholt kurz erwärmt,
so dass ein stoßweiser
starker Rauch entsteht, der eindeutiger erkannt wird. Der beim Verkohlen
des Bedruckstoffrests 3 im Applikator 10 entstehende
Rauch wird vom Rauchdetektor 12 erfasst.
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Hierbei
ist zu beachten, dass kein Rauch oder Asche des Bedruckstoffrests 3 durch
Luftbewegungen im Applikator 10 weggetragen werden. Daher
werden Kühleinrichtungen
oder andere luftführende
Einrichtungen des Applikators 10 beim Initialisierungsdurchlauf
der Druckmaschine von der Steuerungseinrichtung 5 abgestellt.
Der Rauchdetektor 12 überträgt als Reaktion
auf das Erfassen des Rauchs ein Signal an die Steuerungseinrichtung 5, welche
die Mikrowellenleistung verringert oder abschaltet. Auf diese Weise
wird eine zu starke Erwärmung
des Bedruckstoffrests 3 mit einem Entflammen vermieden.
Wichtig ist, dass der Rauchdetektor 12 eine geringe Ansprechzeit
aufweist, so dass der Rauch schnell detektiert wird und die Mikrowellenleistung
schnell angepasst werden kann, d.h. verringert werden kann. Auf
diese Weise wird der Bedruckstoffrest 3 beim Initialisierungsdurchlauf
im Wesentlichen verkohlt und stellt im anschließenden Druckvorgang keine Gefahr
dar.
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2 zeigt
eine Variante der vorstehenden Ausführungsformen mit einem Mikrowellengenerator 7 zum
Bereitstellen einer stehenden Mikrowelle im Applikator 10 der
Fixiereinrichtung 1 sowie einer Steuerungseinrichtung 5 zum
Steuern der Mikrowellenleistung der Fixiereinrichtung 1.
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Bei
dem Initialisierungsdurchlauf der Druckmaschine vor dem Druckvorgang
stellt die Steuerungseinrichtung 5 eine hohe Fixierleistung
im Applikator 10 bereit. Bei diesem Beispiel wird die Abstimmung
im Applikator 10 und folglich die Mikrowellenleistung bzw.
deren Einkopplung durch eine dielektrische Last 13 im Applikator 10 verändert. Die
dielektrische Last 13 wird, durch die Steuerungseinrichtung 5 verursacht,
im Applikator 10 geschwenkt, die Abstimmung der stehenden
Mikrowelle ändert
sich und eine erhöhte
Einkoppeleffizienz der Mikrowellenstrahlung bezüglich des Bedruckstoffrests 3 steht
zur Verfügung.
Der Bedruckstoffrest 3 wird ähnlich wie beim vorstehenden
Beispiel zum Rauchen angeregt und eventuell kontrolliert verkohlt.
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Wenn
die Abstimmung im Applikator 10 durch Bewegen der dielektrischen
Last 13 verändert wird,
wird mittels eines Gebläses 17 Luft
aus dem Applikator 10 durch einen Schlauch 14 abgeführt. Der Schlauch 14 weist
einen kleinen Durchmesser auf, etwa 10 mm, so dass eine hohe Geschwindigkeit
der abgeführten
Luft mit dem Rauch des Bedruckstoffrests 3 bei geringer
Verdünnung
des Rauchs erreicht wird. Der Schlauch 14 führt zum
Rauchdetektor 12, wobei die aus dem Applikator 10 abgeführte Luft
mit dem Rauch am Rauchdetektor 12 vorbei oder durch diesen
hindurch geführt
wird. Zum Abführen
der Luft und des Rauchs aus dem Applikator 10 ist das Gebläse 17 vorgesehen,
das mit dem Schlauch 14 verbunden ist, wobei der Rauchdetektor 12 zwischen dem
Schlauch 14 und dem Gebläse 17 angeordnet ist
und eine Verbindung zwischen diesen besteht. Das Gebläse saugt
Luft und Rauch aus dem Applikator 10, durch den Schlauch 14 und
bevorzugt durch den Rauchdetektor 12 hindurch, wobei die
Luft und der Rauch durch den Schlauch 14 und den Rauchdetektor 12 zum
Gebläse 17 geführt wird.
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Beim
vorliegenden Beispiel wird ein einziger Applikator 10 verwendet,
Fixiereinrichtungen 1 mit weiteren Applikatoren 1 sind
ausführbar.
In diesem Fall werden verschiedene Anordnungen vorgeschlagen, etwa
bei einer ersten Variante je ein Schlauch 14 mit je einem
Rauchdetektor 12 für
jeden Applikator 10. Außerdem wird bei einer zweiten
Variante vorgeschlagen, von jedem Applikator 10 Luft und
Rauch mit je einem Schlauch 14 abzuführen, die Schläuche 14 zu
einem Schlauch 14 zusammen zu führen und den zusammen geführten Schlauch 14 durch
eine Schirmung (gegen Mikrowellen) eines einzigen Rauchdetektors 12 zu
führen.
Bei der letztgenannten Version kann das Zuführen der Luft und des Rauchs nacheinander
für jeden
Applikator 10 durchgeführt werden.
Dazu verschließen
Klappen die Zufuhr zu den einzelnen Schläuchen 14, so dass
der Rauchdetektor 12 in einem Moment nur Rauch von einem
einzigen Applikator 10 erhält. Wenn der Rauchdetektor 12 bei
der ersten Variante Rauch aus einem einzigen Applikator 10 in
einem Zeitpunkt erhält,
ist die Empfindlichkeit der Rauchmessung höher als wenn der Rauchdetektor 12 Luft
und Rauch von mehreren Applikatoren 10 gleichzeitig erhält. Außerdem ist
bei einzelner Zuführung
der Luft und des Rauchs die Reaktionszeit zum Erfassen des Rauchs
kürzer
und die Lokalisation der Herkunft des Rauches genauer.
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Der
Vorteil der zweiten Variante besteht darin, dass trotz mehrerer
Applikatoren 10 nur ein einziger Rauchdetektor 12 erforderlich
ist. Der Rauchdetektor 12 wird in sicherer Entfernung zum
Applikator 10 angeordnet, so dass das Strahlungsfeld des
Applikators 10 die Funktion des Applikators 10 nicht
beeinträchtigt.
Die hohe Strömungsgeschwindigkeit
verringert die Reaktionszeit des Rauchdetektors 12, da
die rauchhaltige Luft schneller zum Rauchdetektor 12 transportiert
wird. Die geringe Verdünnung
der Luft sorgt dafür,
dass der Rauchdetektor 12 bereits beim Auftreten von wenig
Rauch im Applikator 10 reagiert. Der Rauchdetektor 12 erfasst
den Rauch in der zugeführten
Luft und sendet ein entsprechendes Signal an die Steuerungseinrichtung 5.
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Der
Rauchdetektor 12 wird außerhalb des Applikators 10 angeordnet
und wird nicht vom Mikrowellenfeld im Applikator 10 beeinflusst.
Um ein schnelles Erkennen des Rauchs zu gewährleisten, strömt der Rauch
aus dem Schlauch 14 durch die Rauchkammer des Rauchdetektors 12 hindurch. Hierbei
ist es erforderlich, dass die Kühleinrichtung des
Applikators 10 oder andere luftführende Einrichtungen abgestellt
werden. Die Funktion des Rauchdetektors 12 ist mit dem
Merkmal der Zuführung
von Luft und Rauch gewährleistet.
Als Folge des Signals bezüglich
der Erkennung von Rauch steuert die Steuerungseinrichtung 5 die
dielektrische Last 13 an, welche um ihre Achse 16 geschwenkt
wird und eine Änderung
der Abstimmung im Applikator 10 derart bewirkt, dass die
Einkoppeleffizienz der Mikrowellen im Applikator 10 verringert
wird.
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Als
Variante der Erfindung wird die Mikrowellenleistung im Applikator 3 in
Abhängigkeit
von der Art des Bedruckstoffrests 3 eingestellt. Die Information
bezüglich
der Art des Bedruckstoffs des Bedruckstoffrests 3 wird
von vorangegangenen Bedruckungsvorgängen erhalten. Die Art des
Bedruckstoffrests 3, etwa die Grammatur oder Beschichtung,
ist in der Steuerungseinrichtung 5 der Druckmaschine gespeichert.
Je dicker etwa der bei einem vorigen Druckvorgang verwendete Bedruckstoffrest 3 ist, desto
mehr Mikrowellenleistung wird dem Applikator 10 für den Bedruckstoffrest 3 benötigt. Wenn
bei den vorigen Druckaufträgen
mehrere Bedruckstoffarten verwendet wurden, wird die Mikrowellenleistung
zuerst an den am einfachsten zu erhitzenden Bedruckstoffrest 3 angepasst
und danach an die weniger einfach zu erhitzenden Bedruckstoffreste 3 mit
hoher Mikrowellenleistung angepasst.
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Vorstehend
ist das Erfassen von Rauch bei einem Initialisierungsdurchlauf beschrieben.
Das Erfassen des Rauchs kann auch während des Druckvorgangs durchgeführt werden.
Da dem Applikator 10 beim gewöhnlichen Druckbetrieb Luft
mit Überdruck
zugeführt
und abgeführt
wird, wird der Rauch durch die Luftabfuhr transportiert und dem
Rauchdetektor 12 zugeführt.
Hierbei entfällt
die Verwendung des Schlauchs 14. Wenn die Luft aus dem
Applikator 10 etwa an vier Stellen herausgepresst wird,
steht die Luft mit dem Rauch zum Detektieren in vierfacher Verdünnung zur
Verfügung.
Wenn beim Betrieb der Druckmaschine Bedruckstoff durch den Applikator 10 transportiert
wird, so zieht der Bedruckstoff beim Austritt Luft und Rauch mit
sich aus dem Applikator 10, welcher dann vom Rauchdetektor 12 hinter
der Austrittsöffnung
des Bedruckstoffs aus dem Applikator 10 erfasst werden
kann.