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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Fixieren eines Druckmediums auf einem Substrat in einer Mehrfarbendruckmaschine,
insbesondere einer elektrofotografischen Druckmaschine mit einer
Vielzahl von Druckwerken.
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Beim
Fixieren eines Druckmediums, beispielsweise eines Toners, wird dieser,
nachdem er auf ein Substrat aufgebracht wurde, über seine Schmelztemperatur
erwärmt,
d. h. wenigstens teilweise aufgeschmolzen. Nach einem nachfolgenden Abkühlen des
Toners wird dann eine gute Verbindung zwischen Substrat und Toner
erreicht. Bei einem zweiseitigen Druck, dem sogenannten Duplexdruck, wird
zunächst
im so genannten Schöndruck
eine erste Seite des Substrats bedruckt und anschließend ein dabei
aufgebrachtes Druckmedium in der oben beschriebenen Weise fixiert.
Anschließend
wird das Substrat im so genannten Widerdruck auf der zweiten Seite
bedruckt und anschließend
das auf eine zweite Seite des Substrats aufgebrachte Druckmedium
in der oben beschriebenen Weise fixiert.
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Dabei
kann es dazu kommen, dass beim Fixieren des Druckmediums auf der
zweiten Seite des Substrats, das Druckmedium auf der ersten Seite
erneut aufgeschmolzen wird. Durch dieses erneute Aufschmelzen kann
es zu einer Verschlechterung des Druckbildes kommen, da die erste
Seite des Substrats zu diesem Zeitpunkt üblicherweise mit einer Transporteinheit
zum Transport des Substrats in Kontakt steht.
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Ausgehend
von dem oben beschriebenen Vorgang ist es daher eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung eine Fixierung eines Druckmediums auf einem
Substrat vorzusehen, bei dem möglichst
keine Verschlechterung eines Druckbildes eines zuvor aufgebrachten
Druckmediums auftritt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie einer Vorrichtung
nach Anspruch 22 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
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Insbesondere
ist ein Verfahren zum Fixieren eines Druckmediums auf einem Substrat
vorgesehen, bei dem zunächst
das Substrat an ein umlaufend bewegtes Substrat-Transportelement
angesaugt wird. Hierdurch wird ein sicherer Transport des Substrats,
das insbesondere ein bogenförmiges
Substrat sein kann, sichergestellt. Anschließend wird ein Teilbereich des
Substrats durch Blasen durch das Substrat-Transportelement hindurch
abgehoben, wodurch in diesem Teilbereich ein Kontakt zwischen Substrat
und Substrat-Transportelement
gelöst
wird. Dann werden in den abgehobenen Teilbereich des Substrats mit
wenigstens einem Mikrowellenapplikator Mikrowellen eingebracht,
was ein rasches Aufschmelzen eines zuvor aufgebrachten Druckmediums
führen
kann. Da die Mikrowellen in den zuvor abgehobenen Teilbereich eingebracht
werden, kommt ein eventuell zuvor aufgebrachter Toner auf der zum
Substrat-Transportelement hingewandten Seite nicht damit in Kontakt
und wird daher, selbst wenn er aufschmilzt, nicht beeinträchtigt.
Im Anschluss wird der abgehobene Teilbereich des Substrats dann
wieder an das Substrat-Transportelement angesaugt,
womit ein sicherer Weitertransport des Substrats erfolgen kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung werden nacheinander unterschiedliche, quer zur Bewegungsrichtung
benachbarte Teilbereiche abgehoben, in die dann Mikrowellen eingebracht werden,
und die anschließend
wieder an das Substrat-Transportelement angesaugt werden. Dadurch, dass
die Teilbereiche nacheinander abgehoben werden, kann über den
gesamten Fixiervorgang ein sicherer Halt und Transport des Substrats
gewährleistet
werden.
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Vorzugsweise
wird gleichzeitig eine Vielzahl von unterschiedlichen, quer zur
benachbarte und in Bewegungsrichtung versetzte Teilbereiche abgehoben,
in die dann Mikrowellen eingebracht werden, und die dann wieder
an das Sub strat-Transportelement angesaugt werden. Durch das gleichzeitige
Abheben der Vielzahl benachbarter Teile entsteht eine Art schräg über das
Substrat verlaufende Welle, was dazu führt, dass das Substrat einerseits
sicher geführt
wird und gleichzeitig gestaffelt über die gesamte Breite des
Substrats Mikrowellen eingebracht werden können.
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Vorzugsweise
werden alle Bereiche des Substrats wenigstens einmal abgehoben,
angesaugt und mit Mikrowellen beaufschlagt.
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Bei
dem zuvor genannten Verfahren ist das Druckmedium vorzugsweise ein
Toner, der durch das Einbringen der Mikrowellen über seine Schmelztemperatur
erhitzt, d. h. wenigstens teilweise aufgeschmolzen wird. Um sicherzustellen,
dass ein Toner auf einer zum Substrat-Transportelement weisenden Seite
durch das Aufschmelzen und das anschließende Ansaugen des Substrats
nicht beeinträchtig
wird, kann das Substrat wenigsten nach dem Einbringen der Mikrowellen
und vor dem anschließenden
Ansaugen aktiv gekühlt
werden. Hierbei wird der Toner insbesondere unter seine Schmelztemperatur
abgekühlt,
um eine Beeinträchtigung
desselben durch das Substrat-Transportelement
zu vermeiden. Vorzugsweise erfolgt das Kühlen durch Beaufschlagung mit Gas,
insbesondere Luft, womit eine effiziente und kostengünstige Kühlung des
Substrats zu erzielen ist. Gleichzeitig kann das Gas zum Abheben
des Teilbereichs des Substrats verwendet werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung kann das Kühlen
des Substrats sowohl durch Blasen von Luft durch das Substrat-Transportelement
hindurch als auch durch Blasen von Luft auf einen vom Substrat-Transportelement
wegweisenden Bereich des Substrats erfolgen. Diese beidseitige Kühlung des
Substrats kann einen schnellen Abtransport der Wärme, die durch das Fixieren
entsteht, sicherstellen. Außerdem
wird hierbei die Luft, die zum Abheben des Substrats dient und durch
das Substrat-Transportelement hindurch geblasen wird, gleichzeitig
zum Kühlen
des Substrats genutzt.
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In
einer Ausführungsform
kann das verwendete Gas, insbesondere Luft, konditioniert werden, wobei
ein Konditionieren insbesondere ein Trocknen, kühlen und/oder erhitzten des
Gases umfassen kann. Durch das Konditionieren des Gases kann einerseits
die Kühlung
des Substrats verbessert werden und gegebenenfalls ein verbesserter
Feuchtigkeitsabtransport sichergestellt werden, wenn die in das
Substrat eingebrachten Mikrowellen im Substrat und/oder im Druckmedium
befindliche Feuchtigkeit verdampfen. Der verbesserte Feuchtigkeitsabtransport
kann eine Bildung von Lichtbögen,
die durch das Einbringen der Mikrowellen entstehen könnten, minimieren.
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Vorzugsweise
wird benachbart zu dem Bereich, der durch Blasen von Gas durch das
Substrat-Transportelement hindurch abgehoben wird, das Gas wenigstens
teilweise über
Abluftvorrichtungen abgeführt,
insbesondere abgesaugt. Hierdurch kann ein gezielter Abtransport
des Gases und somit auch darin aufgenommener Feuchtigkeit aus dem
Bereich des Substrats erreicht werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird in einen abgehobenen Teilbereich des Substrats
jeweils nur ein Maximum, der in den wenigstens einen Mikrowellenapplikator
eingebrachten Mikrowellen eingebracht. Hierdurch kann eine homogene
Verteilung der Energie, die auf das Substrat aufgebracht wird, erreicht
werden.
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Vorzugsweise
kann eine in einen abgehobenen Teilbereich des Substrats eingebrachte
Mikrowellenenergie und eine Luftmenge zum Abheben und/oder Kühlen des
Substrats in Abhängigkeit
vom Substrat, einer mittleren Druckmediumsbelegung und einer Prozessgeschwindigkeit
gesteuert werden. Eine derartige Steuerung gewährleistet eine homogene Fixierung
des Druckmediums, sowie ein homogenes Druckbild, und eine ökonomische
Durchführung
des Verfahrens.
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Das
Substrat-Transportelement kann auf eine Temperatur von 30°–40°C temperiert
werden, wodurch insbesondere die Bildung von Kondensat auf der Oberfläche des
Substrat-Transportelements verhindern werden kann. Gemäß einer
Ausführungsform
wird das Substrat-Transportelement ferner kontinuierlich bewegt,
wodurch eine übermäßige Erhitzung
des Substrats und/oder des Substrat-Transportelements durch die
eingebrachten Mikrowellen verhindert werden kann.
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Vorzugsweise
wird das Substrat, insbesondere in Form eines Bogen, während der
Fixierung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit
bewegt, um eine homogene Verteilung der Mikrowellen und somit ein
homogenes Fixierergebnis vorzusehen. Vorzugsweise werden die Mikrowellen über eine
Vielzahl gezahnter resonanter Mikrowellenapplikatoren in das Substrat eingebracht.
Die Verwendung gezahnter Mikrowellenapplikatoren ermöglicht einen
besonders einfachen Aufbau, da im Bereich des Substrat-Transportelements
keine Zu- und/oder
Ableitungen für
einen Mikrowellenapplikator vorgesehen werden müssen.
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Vorzugsweise
kann ein Gas, insbesondere Luft, durch einen Hohlraum, der mit einer
Luftauslassöffnung
an der Spitze des gezahnten Mikrowellenapplikators verbunden ist,
auf das Substrat geblasen werden. Diese Luftauslassöffnungen
erzeugen eine gezielte Luftströmung
in dem Bereich zwischen dem gezahnten Element und der Substratoberfläche. Hierdurch
wird eine Feuchtigkeit in diesem Bereich im Wesentlichen durch die
Feuchtigkeit des eingebrachten Gases bestimmt und damit die Möglichkeit der
Bildung von Lichtbögen
in diesem Bereich hoher Feldstärke
minimiert.
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Erfindungsgemäß ist auch
ein Verfahren zum Bedrucken eines Substrats vorgesehen, bei dem
ein Toner auf das Substrat aufgebracht wird, und dann nach dem zuvor
beschriebenen Verfahren fixiert wird. Hierbei wird der Toner vorzugsweise
elektrofotographisch auf das Substrat aufgebracht. Vorzugsweise
werden beide Seiten des Substrats nacheinander bedruckt, wobei insbesondere
der zuletzt aufgebrachte Toner in der oben beschriebenen Weise fixiert
wird.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung
zum Fixieren eines Substrats mit einem darauf befindlichen Druckmedium
gelöst,
welche ein umlaufend bewegtes Substrat-Transportelement mit Durchlassöffnungen und
wenigstens eine, innerhalb des Substrat-Transportelements stationär liegende
Saugeinheit aufweist, die zum Ansaugen von Gas durch eine erste Vielzahl
der Durchlassöffnungen
im Substrat-Transportelement
vorgesehen ist. Außerdem
weist die Vorrichtung wenigstens eine, innerhalb des Substrat-Transportelements
stationär
angeordnete Blaseinheit zum Blasen von Gas durch eine zweite Vielzahl
der Durchlassöffnungen
im Substrat-Transportelement auf. Die Saugeinheit und die Blaseinheit
stehen jeweils mit unterschiedlichen, benachbarten Teilbereichen
des Substrat-Transportelements in Verbindung. Die Vorrichtung weist
weiterhin wenigstens einen Mikrowellenapplikator auf, der so angeordnet
ist, dass er Mikrowellen auf einen Teilbereich des Substrat-Transportelements
richtet, der in Verbindung mit der Blaseinheit steht. Eine derartige
Vorrichtung ermöglicht
das Fixieren eines Druckmediums auf einer Seite eines Substrats
ohne Beeinträchtigung
eines Druckbildes auf der gegenüberliegenden
Seite des Substrats während
des Fixiervorgangs.
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Insbesondere
kann der wenigstens eine Mikrowellenapplikator eine Vielzahl von
Heizbereichen aufweisen, die quer zu einer Bewegungsrichtung des Substrats
benachbart und in Bewegungsrichtung zueinander versetzt sind. Hierdurch
kann zum einen ein sicherer Transport des Substrats, sowie durch
die Staffelung der Heizbereiche eine homogene Fixierung und somit
ein homogenes Druckbild erreicht werden.
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Vorzugsweise
ist die Vielzahl der Heizbereiche so angeordnet, dass das Substrat
in seiner gesamten Breite mit Mikrowellen beaufschlagbar ist. Insbesondere
können
die Mikrowellen seitlich vom Substrat-Transportelement in den wenigstens
einen Mikrowellenapplikator eingespeist werden. Ein derartiger Aufbau
hat den Vorteil eines leicht zugänglichen Substrat-Transportelements.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weist die Vielzahl der Heizbereiche quer zur Bewegungsrichtung
des Substrats jeweils ungefähr
einen Abstand einer halben Hohlleiterwellenlänge auf. Werden gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zwei ineinander verzahnte Mikrowellenapplikatoren verwendet,
so sind die genannten Heizbereiche eines Mikrowellenapplikators
um eine ganze Hohlleiterwellenlänge
versetzt, wodurch ein gemeinsamer Powersplitter verwendet werden
kann, da die Blenden der einzelnen Resonatoren bezogen auf den Powersplitter
symmetrisch angeordnet sind.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung beaufschlagt die Blaseinheit im Innern des Substrat-Transportelements
einen Blasbereich des Substrats mit Luft, der sich schräg über die
gesamte Breite des Substrats erstreckt. Durch eine derartige Anordnung
kann sichergestellt werden, dass das Substrat im Bereich der Heizbereiche
der Mikrowellenapplikatoren einerseits vom Substrat-Transportelement
abgehoben wird und gleichzeitig eine Kühlung des Substrats im Bereich
der eingebrachten Mikrowellen und gegebenenfalls benachbart hierzu
erfolgt.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist wenigstens eine Einheit zum Aufbringen von Gas, insbesondere
Luft, auf eine vom Substrat-Transportelement weg weisenden Seite
des Substrats im Bereich der Heizbereiche vorgesehen. Diese ermöglicht durch
das aufgebrachte Gas eine Kühlung
des Substrats und/oder einen Abtransport von Feuchtigkeitsdampf,
der dadurch entsteht, dass die Mikrowellen im Substrat oder einem
Druckmedium befindliche Feuchtigkeit verdampft. Vorzugsweise ist
eine Konditioniereinheit vorgesehen, die zum Konditionieren, insbesondere
trocknen, kühlen
und/oder erhitzen von Gas, insbesondere von Luft geeignet ist, das
auf das Substrat geleitet werden kann. Ein derartiges Konditionieren
von Gas kann einerseits zu einer verbesserten Kühlung des Substrats führen und
zusätzlich
die Gefahr der Bildung von Lichtbögen im Bereich hoher Feldstärken der
eingebrachten Mikrowellen durch eine Verringerung der Feuchtigkeit
in diesem Bereich minimieren.
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Vorzugsweise
ist wenigstens eine Abluftvorrichtung zum Abführen von Gas/Luft benachbart
wenigstens einem Bereich vorgesehen, in dem Gas auf das Substrat
aufgebracht wird. Hierdurch wird ein gezieltes Abführen des
aufgebrachten Gases (der Luft) und somit von Wärme und eventuell vorhandener Feuchtigkeit
erreicht.
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Gemäß einer
Ausführungsform
weist das Substrat-Transportelement einen eigenen Antrieb auf, sodass
es selbst bei einem Stillstand anderer Transportkomponenten bewegt
werden kann. Hierdurch kann eine lokale Überhitzung im Bereich der Mikrowellenapplikatoren
verhindert werden.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist wenigstens der Teilbereich des Substrat-Transportelements,
auf den Mikrowellen gerichtet werden, aus Metall. Das elektrisch
leitende Metall des Substrat-Transportelements kann hierbei eine
Gegenelektrode für
den Mikrowellenapplikator und gegebenenfalls einer benachbarten
Choke-Struktur vorsehen. Hierfür
kann beispielsweise als Metall Aluminium verwendet werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist das Substrat-Transportelement
eine mechanisch tragende Konstruktion aus einem beliebigen geeigneten
Material auf. Vorzugsweise kann diese tragende Konstruktion aus
Metall sein.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist auf die tragende Konstruktion wenigstens eine
erste Schicht aus Metall aufgebracht, sofern die mechanisch tragende
Konstruktion nicht selbst aus Metall ist. Insbesondere kann diese
Metallschicht aus einem beliebigen geeigneten Metall sein, welches
in einer ca. 1 Millimeter starken Schicht aufgebracht wird.
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Vorzugsweise
kann auf diese erste Schicht eine zweite Schicht aus Kupfer oder
Aluminium aufgebracht werden. Diese zweite Schicht kann hierbei eine
Dicke von beispielsweise 0,2 bis 0,5 Millimeter aufweisen. Vorzugsweise
ist auf diese zweite Schicht eine dritte Verschleißschutzschicht
aufgebracht. Die se Verschleißschutzschicht
kann insbesondere eine Keramikschicht sein, die unter anderem dazu
dienen kann, das Substrat mit einem vorbestimmten Abstand bezüglich der
elektrisch leitenden Metallschicht zu beabstanden. Hierdurch kann
die Einkopplung der Mikrowellen in das Substrat und/oder das Druckmedium
optimiert werden. Vorzugsweise weist die Verschleißschutzschicht
eine Dicke im Bereich von 0,05 bis 0,5 Millimeter auf.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist das Substrat-Transportelement eine Trommel. Vorzugsweise ist
der wenigstens eine Mikrowellenapplikator gekrümmt ausgeführt, wobei der Krümmungsradius
an den Radius der Trommel angepasst ist. Durch einen derartigen
Aufbau entsteht zwischen Mikrowellenapplikator und Trommel ein gebogener
im Wesentlichen gleich bleibender Schlitz. Der im Wesentlichen gleich
bleibende Schlitz kann in Kombination mit einer Abschirmungs- oder
Chokestruktur einen Austritt der Mikrowellen, aus dem Bereich, in
dem Mikrowellen in das Substrat eingebracht werden, verhindern.
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Insbesondere
kann der wenigstens eine Mikrowellenapplikator ein gezahnter, resonanter
Mikrowellenapplikator sein. Durch Verwendung eines derartigen Mikrowellenapplikators
kann erreicht werden, dass im Bereich der Trommel keine Zu- oder
Ableitungen für
den Mikrowellenresonator vorgesehen werden müssen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
sind in einer zur Transportrolle weisenden Spitze des gezahnten Mikrowellenapplikators
Gasauslassöffnungen
vorgesehen, die über
eine Gasversorgung mit Gas, vorzugsweise Luft, beaufschlagt werden
können.
Insbesondere kann der gezahnte Mikrowellenapplikator einen Hohlraum
aufweisen, der mit den Gasauslassöffnungen verbunden ist. Über eine
derartige Anordnung kann in dem Bereich, in dem eine hohe Feldstärke zu erwarten
ist, ein kontinuierlicher Gasfluss und somit ein Abtransport von
Feuchtigkeit erreicht werden, was wiederum die Bildung von Lichtbögen minimieren
kann.
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Insbesondere
kann der gezahnte Mikrowellenapplikator eine Abschirmstruktur zum
Abschirmen der Mikrowellen aufweisen. Eine derartige Abschirmstruktur
kann den Austritt von Mikrowellen aus dem Bereich, in dem Mikrowellen
in das Substrat eingebracht werden minimieren.
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Des
Weiteren sieht die Erfindung eine Druckmaschine mit wenigstens einem
Druckwerk zum Aufbringen eines Druckmediums auf ein Substrat und
einer Vorrichtung wie oben beschrieben vor. Insbesondere kann das
wenigstens eine Druckwerk ein elektrofotographisches Druckwerk sein.
Vorzugsweise weist die Druckmaschine einen Duplexpfad auf.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher erläutert; in
den Zeichnungen zeigt:
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1.
eine schematische Seitenansicht einer Mehrfarbendruckmaschine;
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2.
eine schematische Seitenansicht eines Substrat-Transportelements
mit angedeutetem Duplexpfad;
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3.
eine schematische Draufsicht auf zwei verzahnt angeordnete Mikrowellenapplikatoren mit
schraffiert hervorgehobenen Heizbereichen;
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4.
eine schematische Darstellung von Heizprofilen der Mikrowellenapplikatoren
gemäß 3;
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5.
eine schematische Abwicklungsdarstellung eines Teils einer Trommeloberfläche eines Substrat-Transportelements.
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In
der nachfolgenden Beschreibung verwendete Orts- bzw. Richtungsangaben
beziehen sich primär
auf die Darstellungen in den Zeichnungen, und sollten daher nicht
einschränkend
gesehen werden. Sie können
sich aber auch auf eine bevorzugte Endanordnung beziehen.
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht einer Mehrfarbendruckmaschine 1 mit
einem Anleger 3, einer Vielzahl von Druckwerken 5,
einer Transporteinheit 7, einer Vorrichtung zum Fixieren
eines Druckmediums auf einem Substrat, welche im weiteren Verlauf
der Beschreibung als Fixiereinheit 11 be zeichnet wird,
einem Duplexpfad 12, und einem Ausleger 13. Solche
Mehrfarbendruckmaschinen sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen
bekannt, und 1 stellt nur ein sehr vereinfachtes
Beispiel derselben dar.
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Der
Anleger 3 dient zur Aufnahme eines Bogenstapels und zum
Anlegen vereinzelter Bögen
an die Transporteinheit 7 und ist an einem ersten Ende der
Druckmaschine 1 liegend dargestellt. Er kann aber auch
an einer beliebigen anderen Position angeordnet sein und muss auch
die Bögen
nicht direkt an die Transporteinheit 7 anlegen, sondern
in einen Transportpfad einspeisen, der die Bögen dann beispielsweise über eine
Ausrichteinheit an die Transporteinheit 7 liefert, welche
die Bögen,
wie nachfolgend noch näher
erläutert
wird and den Druckwerken 5 vorbei transportiert.
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Die
Druckwerke 5 sind eines geeigneten Typs, um jeweilige Farbauszüge auf die
durch die Transporteinheit 7 geförderten Bögen zu drucken. In der dargestellten
Mehrfarbendruckmaschine 1 sind fünf Druckwerke 5 dargestellt,
die beispielsweise mit den Farben Schwarz, Cyan, Magenta, Yellow
und einer Sonderfarbe, wie beispielsweise Clear Drylnk betrieben
werden können.
Die Druckwerke 5 sind als elektrophotographische Druckwerke
dargestellt, die oberhalb der Transporteinheit 7 angeordnet
sind.
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Die
Transporteinheit 7 besteht in bekannter Weise aus einem
Transportband 15, das umlaufend um entsprechende Führungs-
und/oder Antriebsrollen 17 geführt ist, um einen geschlossenen
Transportpfad vorzusehen. Im Bereich der Druckwerke 5 sind
jeweils Andruckrollen 16 vorgesehen, die das Transportband 15 und
gegebenenfalls darauf befindliche Bögen gegen eine Bildübertragungswalze
der elektrofotografischen Druckwerke drücken.
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Die
Fixiereinheit 11 ist an dem vom Anleger 3 entfernten
Ende der Transporteinheit 7, in Umlaufrichtung des Transportbandes 15 stromabwärts bezüglich der
Druckwerke 5, angeordnet. Die Fixiereinheit 11 besitzt
einen nicht näher
dargestellten Mechanismus zur Aufnahme von bedruckten Bögen von dem
Transportband 15 und zum Transport derselben dort hindurch.
In der Fixier einheit 11 sind geeignete Mittel zum Fixieren
von durch eines der elektrophotographischen Druckwerke aufgebrachten
Toners vorgesehen, die im weiteren Verlauf noch näher beschrieben
werden.
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In
Bewegungsrichtung der Bögen
hinter der Fixiereinheit ist eine nicht näher dargestellte Weiche vorgesehen,
die Bögen
entweder zu dem Duplexpfad 12 oder dem Ausleger 13 lenkt,
der zur Aufnahme von bedruckten Bögen dient. Eine solche Weichenfunktion
kann aber auch in der Fixiereinheit vorgesehen sein, wie nachfolgend
näher erläutert wird.
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Der
Duplexpfad 12 weist geeignete Transportmittel auf, um einen
Bogen, der zum Beispiel einseitig bedruckt wurde, für das Bedrucken
der zweiten Seite zurück
zur Transporteinheit 7 zu fördern, und währenddessen
zu wenden. Hierzu definiert der Duplexpfad 12 einen Transportpfad 8,
welcher sich, beginnend hinter der Fixiereinheit 11, oberhalb
der Druckwerke 5 zurück
zu einem Anlagebereich der Transporteinheit 7 erstreckt.
Entlang des Transportpfades ist eine nicht näher dargestellte Wendeeinheit vorgesehen,
die den Bogen während
des Transport wendet, um Ihn mit der unbedruckten Seite nach oben
weisend an die Transporteinheit 7 anlegen zu können. Durch
eine derartige Anordnung des Duplexpfades 12 ist es möglich, einen
Bogen nach dem Bedrucken einer ersten Seite und nach dem Fixieren von
Toner in der Fixiereinheit 11, zurück zur Transporteinheit 7 zu
fördern,
um ein Bedrucken einer zweiten Seite des Bogens zu ermöglichen.
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Der
Aufbau und die Funktionsweise der Fixiereinheit 11 werden
nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 noch
näher erläutert. Dabei
zeigt 2 eine schematische Seitenansicht eines Fixierbereichs
der Fixiereinheit 11 mit einer schematisch bei 19 angedeuteten
Mikrowellenapplikationseinheit, einer Luftzirkulationseinheit 20,
einem Substrat-Transportelement 40 und innerhalb des Substrat-Transportelements
angeordnete Blaseinheiten 50, 55 und 56.
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In 2 ist
ferner ein bogenförmiges
Substrat 42 dargestellt, wie es in den Bereich des Substrat-Transportelements 40 gelangt,
wie durch den Pfeil A dargestellt ist. Ferner sind zwei Transportwege 43, 44,
die vom Substrat-Transportelement 40 weg
führen,
wie durch die jeweiligen Pfeile B, C angezeigt ist, zu erkennen.
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Das
Substrat-Transportelement 40 besitzt die Form einer hohlen
Trommel 60, mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen 62,
die in 5 zu erkennen sind, welche eine schematische ebene
Abwicklungsdarstellung eines Teils der Trommeloberfläche zeigt.
Die Trommel ist über
einen nicht näher
dargestellten Antrieb drehbar, wie durch den Pfeil D dargestellt
ist. Das innere der Trommel ist über
eine entsprechende Vorrichtung, wie beispielsweise ein Gebläse mit Unterdruck
beaufschlagbar, um über
die Durchgangsöffnungen 62 einen
Bogen 42 an die Trommel ansaugen zu können. Benachbart zu Teilbereichen
der Trommel kann wie dargestellt Innen (oder aber auch Außen) eine
Abdeckung 64 vorgesehen sein, die in diesem Bereich die
Durchgangsöffnungen
abdeckt, um hier einen übermäßiges Ansaugen
von Umgebungsluft zu verhindern. Die Trommel 60 besitzt
beispielsweise einen Gesamtdurchmesser im Bereich von 50 cm bis
150 cm.
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Die
Trommel kann eine nicht näher
dargestellte tragende Konstruktion aus Metall besitzen. Alternativ
hierzu kann die tragende Konstruktion aus einem beliebigen anderen,
geeigneten Material bestehen, dass eine ausreichende Festigkeit
für die
Trommel vorsieht. In diesem Fall ist jedoch vorzugsweise eine ca.
1 mm starke erste Schicht eines beliebigen, geeigneten Metalls auf
der Trommeloberfläche
vorgesehen. Auf diese erste Schicht kann eine zweite Schicht eines
elektrisch sehr gut leitenden Metalls aufgebracht sein, vorzugsweise
Kupfer oder Aluminium, und zwar mit einer Dicke von 0,2 bis 0,5
mm. Auf der zweiten Schicht kann abschließend eine Verschleißschutzschicht
aufgebracht sein, beispielsweise mit einer Dicke von 0,05 mm bis
0,5 mm. Die Verschleißschutzschicht
sollte möglichst
einen geringe Absorptionsfaktor für Mikrowellenstrahlung besitzen, elektrisch
isolierend sein und eine hohe mechanische Abriebfestigkeit aufweisen.
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Im
Inneren sind wie zuvor angedeutet ferner Blaseinheiten 50, 55 und 56 angeordnet.
Die Blaseinheit 50 weist benachbart zu einem Teilbereich
des Innenumfangs der Trommel 60 ein Gehäuse 70 auf. Das Gehäuse 70 definiert
gemeinsam mit dem Innenumfang der Trommel 60 einen Raum,
der über
die Durchgangsöffnungen 62 in
der Trommel 60 mit der Umgebung in Verbindung steht. Die
Erstreckung des Gehäuses 70 und
des Raums ist in 5 durch die Strichpunktierte
Linie 70 schematisch angedeutet. Wie zu erkennen ist erstreckt
sich das Gehäuse 70 im
Wesentlichen in einer schrägen
Ausrichtung über die
gesamte Breite der Trommel 60. Durch diese schräge Ausrichtung
stehen im Bereich der Blaseinheit 50 in einer Richtung
quer zur Umlaufrichtung der Trommel 60 jeweils ein Teil
der Durchgangsöffnungen
mit der Blaseinheit 50 in Verbindung, während ein (oder mehrere) in
Querrichtung benachbarte(r) Teil(e) mit dem sonstigen mit Unterdruck
beaufschlagbaren Innenraum der Trommel in Verbindung steht/stehen.
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Die
Blaseinheit 50 besitzt ferner eine nicht näher dargestellte
Vorrichtung, wie beispielsweise ein Gebläse, zum Liefern einer Gasströmung, insbesondere
einer Luftströmung,
in den durch Gehäuse 70 und
Trommel 60 gebildeten Raum, die über die an den Raum angrenzenden
Durchgangsöffnungen 62 aus
der Trommel 60 herausströmt.
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Die
Blaseinheiten 55 und 56 weisen jeweils benachbart
zu einem Teilbereich des Innenumfangs der Trommel 60 ein
Gehäuse 80 auf.
Das Gehäuse 80 definiert
gemeinsam mit dem Innenumfang der Trommel 60 einen Raum,
der über
die Durchgangsöffnungen 62 in
der Trommel 60 mit der Umgebung in Verbindung steht. Die
jeweilige Erstreckung des Gehäuses 80 und
des Raums ist in 5 durch die gestrichelten Linien 82 für die Blaseinheit 55 und 83 für die Blaseinheit 56 schematisch
angedeutet. Die Blaseinheiten 55, 56 stehen ferner
jeweils mit einer nicht näher
dargestellte Vorrichtung, wie beispielsweise ein Gebläse, in Verbindung.
Hierüber
kann jeweils eine Gasströmung,
insbesondere einer Luftströmung in
den durch das Gehäuse 80 und
die Trommel 60 gebildeten Raum vorgesehen werden, die über die an
den Raum angren zenden Durchgangsöffnungen 62 aus
der Trommel 60 herausströmt. Die Blaseinheiten 55 und 56 können mit
derselben Vorrichtung zum Liefern der Gasströmung verbunden sein und beispielsweise
wechselseitig über
eine Ventileinheit mit Gas beaufschlagt werden. Wie in 2 zu
erkennen ist, sind die Blaseinheiten 55, 56 jeweils
benachbart zu den Transportwegen 43, 44 angeordnet
und dienen dazu, einen auf der Rolle 60 befindlichen Bogen in
Richtung des Transportwegs 43 oder 44 abzublasen.
Insofern besitzen die Glasvorrichtungen 55, 56 in
Kombination mit den Transportwegen 43, 44 eine Weichenfunktion.
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Der
Aufbau und die Funktion der außerhalb der
Trommel 60 liegende Mikrowellenapplikationseinheit 19 werden
nachfolgend unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 näher erläutert. Die
Mikrowellenapplikationseinheit 19 besitzt zwei Mikrowellenapplikatoren 21, 31,
die am Besten in der Draufsicht gemäß 3 zu erkennen
sind. Die Mikrowellenapplikatoren sind des gezahnten bzw. des ridged Typs,
mit lang gestreckten Hohlleitern, die Mikrowellenaustrittsbereiche
besitzen. Die lang gestreckten Hohlleiter sind derart angeordnet,
dass sie sich quer zur Trommel 60 erstrecken und die Mikrowellenaustrittsbereiche
zur Trommel hin erstrecken.
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Der
Mikrowellenapplikator besitzt ein Hohlleiter 22, der zur
Einspeisung von Mikrowellen dient. An den Hohlleiter 22 angrenzend,
befindet sich ein Power-Splitter 24 der
die eingespeisten Mikrowellen auf drei parallel zueinander angeordnete
und zueinander beabstandete Hohlleiter 26, 27 und 28 verteilt. In
den jeweiligen Hohlleitern 26, 27, 28 befinden
sich jeweils schraffiert dargestellte Mikrowellenaustrittsbereiche,
die als Heizbereiche 26a, 27a und 28a des Mikrowellenapplikators 21 dienen.
Die Mikrowellenaustrittsbereiche sind jeweils so bemessen, dass
sie eine Halbwelle, die im Folgenden als Maximum bezeichnet wird,
einer im jeweiligen Hohlleiter 26 bis 28 stehenden
Mikrowelle auskoppeln. Im Bereich der Mikrowellenaustrittsbereiche
können
ferner Gas-Durchlassöffnungen
vorgesehen sein, über
die gezielt ein Gas, insbesondere Luft in Richtung der Trommel 60 ausgeblasen
werden kann. Die Heizbereiche 26a, 27a, und 28a haben
in Erstreckungsrichtung der Hohlleiter 26 bis 28 jeweils
einen Abstand einer ganzen Hohlleiterwellenlänge.
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Der
Mikrowellenapplikator 31 ist im Wesentlichen identisch
zu dem Mikrowellenapplikator 21 aufgebaut jedoch um 180° verdreht
zu diesem angeordnet. Der Mikrowellenapplikator besitzt ebenfalls einen
Hohlleiter 32 zur Einspeisung von Mikrowellen. Angrenzend
an den Hohlleiter 32 ist ein Power-Splitter 34 angeordnet.
An dem Power-Splitter 34 angrenzend befinden sich drei
parallel zueinander erstreckende und voneinander beabstandete Hohlleiter 36, 37 und 38.
Die Hohlleiter 36 bis 38 des Mikrowellenapplikators 31 sind
verzahnt mit den entsprechenden Hohlleitern 26, 27 und 28 des
Mikrowellenapplikators 21 angeordnet. Die Hohlleiter 36, 37, 38 weisen ebenfalls
Mikrowellenauskopplungsbereiche aus, die als Heizbereiche 36a, 37a und 38a des
Mikrowellenapplikators 31 dienen. Die Mikrowellenaustrittsbereiche
sind jeweils so bemessen, dass sie eine Halbwelle, die im Folgenden
als Maximum bezeichnet wird, einer im jeweiligen Hohlleiter 36 bis 38 stehenden
Mikrowelle auskoppeln. Die Heizbereiche 36a, 37a,
und 38a haben wiederum in Erstreckungsrichtung der Hohlleiter 36 bis 38 jeweils
einen Abstand einer ganzen Hohlleiterwellenlänge. Die verzahnte Anordnung der
Hohlleiter 26 bis 28 mit den Hohlleitern 36 bis 38 erfolgt
derart, dass sich die jeweiligen Heizbereiche in Erstreckungsrichtung
der Hohlleiter teilweise überlappen
und jeweils einen Abstand einer halben Hohlleiterwellenlänge besitzen.
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Wie
in 3 zu erkennen ist, ergibt sich dadurch eine gestaffelte
Anordnung von sich in Erstreckungsrichtung der Hohlleiter teilweise überlappenden
einzelnen Heizbereichen, die einen in 3 angedeuteten
effektiven Gesamt-Heizbereich 39 definieren.
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Benachbart
zu den Mikrowellenapplikatoren 21, 31 sind nicht
näher dargestellte
Abschirmstrukturen, so genannte Choke-Strukturen, ausgebildet, die einen
seitlichen Austritt von Mikrowellen aus den Mikrowellenapplikatoren 21, 31 minimieren.
Die Abschirmstrukturen arbeiten mit der metallischen Schicht der
Trommel 60 zusammen, die als Gegenelektrode für die Abschirmstruktur
dient.
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Die Überlappung
der Heizbereiche ist auch schematisch in 4 dargestellt,
die schematisch Heizprofile 52 der einzelnen Heizbereiche
darstellt. Durch die Staffelung und die jeweilige Auskopplung jeweils
eines Maximums lässt
sich über
die Breite des effektiven Gesamt-Heizbereichs 39 eine im
Wesentlichen gleichmäßige Heizleistung
erreichen. Durch die dargestellte Überlappung der Heizprofile 52 kann
gezielt ein wiederholtes Aufwärmen,
Abkühlen
und Wiederaufwärmen
eines auf dem Substrat 42 aufgebrachten Toners vermieden
werden.
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5 zeigt
auch schematisch die Anordnung der Heizbereiche 26a, 27a, 28a, 36a, 37a, 38a, die
durch schraffierte Bereiche dargestellt sind. In 5 sind
die Heizbereiche 26a, 27a, 28a, 36a, 37a, 38a bezüglich der
Oberfläche
der Trommel 60 und insbesondere bezüglich der Blaseinheit 50,
die durch die Stichpunktierte Linie 70 angedeutet ist,
dargestellt.
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In
Laufrichtung D der Trommel 60 ist in 5 ferner
die Luftzirkulationseinheit 20 mit einer gepunkteten Linie
angedeutet. Die Luftzirkulationseinheit 20 besitzt, wie
am Besten in 2 zu erkennen ist, einen Glasabschnitt 90,
der einen Gasstrom in Richtung auf die Trommel 60 richtet,
sowie einen Saugabschnitt 92, der einen Gasstrom weg von
der Richtung erzeugt. Insbesondere kann der Glasabschnitt 90 mit einem
Gebläse
versehen sein, der Gas, insbesondere Luft auf die Trommel 60 bläst. Das
Gas kann vorher über
eine nicht näher
dargestellte Konditioniereinheit konditioniert, insbesondere gekühlt, getrocknet
und/oder erwärmt
werden. Im Bereich des Saugabschnitts 93 kann in entsprechender
Weise ebenfalls ein Gebläse
vorgesehen sein, um das über
den Glasabschnitt 92 auf die Trommel 60 gerichtete
Gas aktiv aus dem Bereich der Trommel 60 abzuleiten. Hierzu
kann der Saugabschnitt 93 insbesondere auch mit einer Leitung
und gegebenenfalls einem weiteren Gebläse zum Ableiten des Gases aus
der Druckmaschine 1 verbunden sein. Der Saugabschnitt 93 ist
so bemessen, dass über
ihn wenigstens eine über
den Blasabschnitt 92 aufgebrachte Gasmenge abgesaugt werden
kann.
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Nachfolgend
wird nun der Betrieb der Druckmaschine und insbesondere der Fixiereinheit 11 anhand
der Figuren näher
erläutert.
Zunächst
wird ein zu bedruckender Bogen 42 vom Anleger 3 an
das Transportband 15 übergeben,
wo es beispielsweise elektrostatisch fixiert wird. Das Transportband
fördert den
Bogen 42 dann an den Druckwerken 5 vorbei, in denen
jeweils einzelne Farbauszüge
eines Tonerbildes auf den Bogen 42 aufgebracht werden,
um ein Mehrfaben-Tonerbild auf dem Bogen 42 zu erzeugen.
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Anschließend wird
der Bogen mit dem darauf befindlichen Tonerbild an die Fixiereinheit 11 übergeben.
In der Fixiereinheit 11 wird der Bogen 42 in geeigneter
Weise derart in den Bereich der Trommel 60 gefördert, dass
das Tonerbild von der Trommel weg weist. Die Trommel 60 wird
gedreht (in Richtung des Pfeils D in 2) und ist
im Inneren über
eine nicht dargestellte Vorrichtung mit Unterdruck beaufschlagt. Daher
wird über
die Durchgangsöffnungen 62 Luft angesaugt.
Wenn der Bogen 42 in den Bereich der Trommel gelangt wird
er an die Trommel 60 angesaugt, und aufgrund der Drehung
der Trommel 60 durch sie mitgeführt.
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Der
Bogen 42 gelangt dann in den Bereich der Blaseinheit 50.
In diesem Bereich wird Luft durch die Durchgangsöffnungen 62 nach außen geblasen statt
angesaugt. Hierdurch wird ein Teilbereich des Bogens 42 von
der Trommeloberfläche
abgehoben. Durch die schräge
Anordnung der Blaseinheit 50 bezüglich der Trommeloberfläche (siehe
insbesondere 5) wird in Querrichtung zur
Drehbewegung (Pfeil D) der Trommel 60 jeweils nur ein Teilbereich
des Bogens 42 abgehoben. In einen abgehobenen Teil des Bogen
werden dann über
die Mikrowellenapplikationseinheit 19 Mikrowellen eingebracht
(siehe Heizbereiche 26a, 27a, 28a, 36a, 37a, 38a in 5).
Die Heizbereiche 26a, 27a, 28a, 36a, 37a, 38a sind
in Transportrichtung der Trommel hintereinander liegend angeordnet
und überlappen
sich in Querrichtung, sodass sich eine Staffelung hinsichtlich der
Einbringbereiche ergibt. Dabei ist die Staffe lung so gewählt, dass
nach dem vollständigen
Vorbeilaufen des Bogens 42 an der Mikrowellenapplikationseinheit 19 alle
Bereiche des Bogens 42 im Wesentlichen gleichmäßig mit
Mikrowellen beaufschlagt wurden. Die Mikrowellen wirken auf in dem
Bogen 42 oder dem aufgebrachten Toner befindliche Feuchtigkeit
und verdampfen diese, was zu einem raschen Temperaturanstieg über eine
Glastemperatur des Toners in den jeweiligen Heizbereichen 26a, 27a, 28a, 36a, 37a, 38a führt. Sich überlappende
Heizbereiche sind in Transportrichtung der Trommel 60 ausreichend
nah zueinander angeordnet, dass zwischen ihnen keine wesentliche
Abkühlung
stattfindet. Der Toner wird aufgeschmolzen, wodurch er unter anderem
eine innige Verbindung mit dem Bogen 42 eingeht. Im Anschluss
an die Heizbereiche wird dann über
die Gaszirkulationseinheit 20 Gas, insbesondere Luft, auf
die Oberfläche
des Bogens 42 geleitet und benachbart hierzu auch wieder
abgeleitet, um einerseits die verdampfte Feuchtigkeit aufzunehmen
und gegebenenfalls eine Kühlung
vorzusehen. Gas, insbesondere Luft, kann auch schon im Bereich der
Mikrowellenapplikationseinheit 19 über geeignete Durchgangsöffnungen
in den Mikrowellenapplikatoren 21, 31 auf die
Oberfläche
des Bogens 42 geleitet werden, um in Bereichen hoher Feldstärke das
Auftreten übermäßiger Feuchtigkeit
zu vermeiden.
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Durch
die Drehung der Trommel 60 kommt der abgehobene Teilbereich
aus dem Einflussbereich der Blaseinheit 50 heraus und wird
dort dann wieder an die Trommel 60 angesaugt. Im Bereich
der Blaseinheit 55 oder 56 wird der Bogen 42 dann über eine entsprechende
Ansteuerung der Blaseinheiten 55, 56 in Richtung
des Transportpfades 43 oder 44 von der Trommel 60 abgeblasen. Über den
jeweiligen Transportpfad 43, 44 wird der Bogen
dann aus der Fixiereinheit 11 herausbefördert und beispielsweise dem
Ausleger 13 oder dem Duplexpfad 12 zugeführt. Die
Blaseinheiten 55, 56 sehen somit eine Weichenfunktion
innerhalb der Fixiereinheit 11 vor, die aber auch außerhalb
der Fixiereinheit vorgesehen werden könnte, sodass eine der Blaseinheiten 55, 56 und
der entsprechende Transportpfad entfallen könnte.
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Wenn
der Bogen 42 zum Duplexpfad 12 gelangt, wird er
zurück
zur Transporteinheit 7 gefördert und auf dem Weg dorthin
gewendet, sodass der Bogen derart übergeben wird, dass die zuvor
bedruckte Seite zum Transportband 15 weist. Nun wird die zweite
Seite des Bogens 42 durch die Druckwerke 5 bedruckt
und der derart bedruckte Bogen 42 anschließend an
die Fixiereinheit 11 übergeben,
in der der oben beschriebene Fixiervorgang für den neu aufgebrachten Toner
durchgeführt
wird. Beim Aufschmelzen des Toners auf der zweiten Seite kann auch
der Toner auf der ersten Seite, der bei der Einbringung der Mikrowellen
zur Trommel 60 weist, aufgeschmolzen werden. Dadurch dass
die Mikrowellen in den abgehobenen Teil des Bogens 42 eingebracht werden,
beeinträchtigt
das erneute Aufschmelzen des Toners nicht die Qualität des Druckbildes,
da der aufgeschmolzene Toner auf der ersten Seite die Trommel 60 nicht
kontaktiert. Der Fixierprozesse ist dabei so abgestimmt, dass der
Bogen 42 erst dann wieder an die Trommel 60 angesaugt
wird, wenn der Toner auf der ersten Seite des Bogens 42 auf
eine Temperatur unterhalb des Glaspunktes des Toners abgekühlt ist.
Dies kann unter anderem durch die Drehgeschwindigkeit der Trommel 60,
die Kühlleistung
des (von Innerhalb oder Außerhalb
der Trommel 42) auf den Bogen geleiteten Gases und/oder
die eingebrachte Mikrowellenleistung beeinflusst werden.
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Nach
dem Fixieren des Toners auf der zweiten Seite des Bogens 42 wird
er dann zum Ausleger 13 gefördert.
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Die
Erfindung wurde zuvor anhand einer bevorzugten Ausführungsform
näher erläutert, ohne
auf die konkrete Ausführungsform
beschränkt
zu sein. Insbesondere kann beispielsweise die Weichenfunktion innerhalb
der Fixiereinheit 11 entfallen und der Gesamtaufbau der
Druckmaschine 1 kann sich von dem dargestellten unterscheiden.
Auch könnte
zum Beispiel statt einer Trommel 60 ein anderes umlaufendes
Förderorgan,
wie beispielsweise ein Saugband vorgesehen sein, dass einen Bogen
an der Mikrowellenapplikationseinheit und einer gegenüberliegenden
Blaseinheit vorbeiführt.
Die Trommel besitzt jedoch den Vorteil durch ihre Krümmung eine
Stabilisierung des Bogens vorzusehen. Auch können statt der zwei erläuterten
Mikrowellenapplikatoren 21, 31 nur ein oder auch
mehr als zwei Mikrowellenapplikatoren vorgesehen sein, die gestaffelte
Heizbereiche vorsehen.