DE2343380A1

DE2343380A1 - Verfahren und vorrichtung zum bleibenden fixieren eines pulverbildes auf einem blatt eines traegermaterials durch verschmelzen, insbesondere fuer eine elektrophotographische kopiermaschine

Info

Publication number: DE2343380A1
Application number: DE19732343380
Authority: DE
Inventors: Vaidevutis C Draugelis; George N Tsilibes; John E Vineski
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1972-10-25
Filing date: 1973-08-28
Publication date: 1974-05-16
Also published as: US4102681A; FR2204820B1; BR7308292D0; US3826892A; NL7314313A; CA990779A; GB1436563A; FR2204820A1; JPS4975334A

Description

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■:i München 22. Muximilianslr. 43

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XEROX CORPORATION

Xerox Square

Rochester, New York 146035

II ß A

Verfahren und Vorrichtung zum bleibenden Fixieren eines Pulverbildes auf einem Blatt eines Trägermaterials durch Verschmelzen, insbesondere für eine elektrophotographi« sehe Kopiermaschine·

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum bleibenden Fixieren eines Pulverbildes auf einem Blatt eines Trägermaterials durch Verschmelzen, sowie die Verwendung der Vorrichtung in einer elektrophot©graphischen Kopiermaschine.

Im elektrophotographisehen Kopierverfahren wird ein aufgeladenes photoleitendes Element mit einem* Lichtmuster eines zu reproduzierenden Originals belichtet, um auf dem Element ein latentes elektrostatisches Bild su erzeugen. Ein Entwicklungssystem bringt ein Entwicklergeiaisch aus Trägerktigelchen und Tonerpartikeln mit dam photoleitenden Eleraent in Kontakt. Die Tonerpartikel worden elektrostatisch su dem latenten Bild angezogen und bilden darauf ein Toner pulver bild« Das Toiicrpulvorbild wird dann auf das Blatt öes Trägermaterials übe:ctra~

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Bei der Mehrfarbenkopie wiederholt sich der vorstehende Prozeß einige Male. Joder Entwicklungszyklus lagert unterschiedlich gefärbte Tonerpartikel auf dem Trägermaterial in Deckung mit den vorher abgenetzten Tonerpartikeln ab. Auf das Trägermaterial werden also verschiedene Schichten von Tonerpartikeln übertragen, die ein mehrschichtiges Tonerbild ergeben. Die Pulverschichten müssen dann zerschmelzen und transparent werden, d.h. jede Toner-schicht moduliert die durchgehenden Lichtstrahlen in der Weise, daß eine Kopie mit einer einzigen zusammengesetzten Farbe entsteht. Auf diess Weise werden die durch die Tonerpulverschichten fallenden modulierten Lichtstrahlen vom Trägermaterial durch das Tonerpulverbild zum Auge des Betrachters zurückreflektiert. Wenn die Tonerschichten nicht transparent werden, ist die entstehende Farbe hauptsächlich diejenige der obersten Schicht der Tonerpartikel. Die Tonerpartikel müssen also im Schmelzvorgang koaleszieren und transparente Schichten bilden, um die durchgehenden Lichtstrahlen in richtiger Weise zu modulieren und eine Kopie zu erzeugen, die die Farbzusammensetzung de3 Originals hat.

Im allgemeinen werden als Tonerpartikel in erster Linie schmelzbare Kunststoffe verwendet. Wenn derartige Tonerpartikel auf das Trägermaterial übertragen sind, kann das Pulverbild dort durch Erhitzen permanent fixiert werden, wobei Dich die Tonerpartikel teilweise lösen und in das Trägermaterial einschmelzen«, Herkömmliche elektrophotographische Schwarzweiß-Kopiermaschinen verwenden Schmelzvorrichtungen, die die Tonerpartikel ausreichend erhitzen, um sie an dem Trägermaterial zu fixieren, ohne daß das Trägermaterial verkohlt oder sich entzündet. Bisher hat man sich noch wenig mit dem Koaleszieren von Tonarpartikeln in mehreren Schichten befaßt. Es ist jedoch offenbar, daß die Anforderimg, mehrere Schichten von Tonorpar— tikeln su verschmelzen, noch eine weitere Variable in ein bereits kompliziertes System einbringto

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Vorzugsweise ist es zweckmäßig, die Temperatur des Trägermaterial so weit zu steigern, daß sie nahe an die Schmelztemperatur der Tonerpartikel herankommt« Auf diese V/eiee wirkt daa Trägermaterial während des SchnelzproEesses nicht als Wärmesenke sondern als Wärmequelle. Eine geeignete Sehmelzvorrichtung kann das Trägermaterial erhitzen und auch Wärmestrahlung auf das Trägermaterial aufbringen, um das Tonsrpulverbild mit dem Trägermaterial permanent zu verschmelzen.

Eine Erwärmung des Trägormateriala vor dem Einwirken von Strahlungsenergie auf das Tonerpulverbild ißt in der US-PS 3 187 162 beschrieben. Hierin wird das Trägermaterial über eine vorerhitzte Platte bewegt, die die Temperatur des Trägermaterials durch Wärmeleitung erhöht. Die Schmelzvorrichtung dieser PS weist auch noch eine Glühlampe auf, die nahe über der Bahn des Trägermaterialö angeordnet ist, um Strahlungsenergie auszusenden, die zum Schmelzen des Tonerpulverbild 63 auf dem Trägermaterial beiträgt.

Bei elektrophotographischen Schnellkopiermaschinen kann die Verwendung einer stationären Vorwärmplatte ein Problem darstellen· Zviischen dem rasch laufenden Trägermaterial und der Vorwärmplatte entsteht häufig eine Luftzwischenschieht. Diese Luftschicht dient dazu, das Trägermaterial gegen die Vorwärmplatte zu isolieren, und bringt eine Variable in die tatsächliche Temperatur des Trägermaterials ein. Je rascher sich das Trägermaterial über die Platte bewegt, desto größer ist die Unsicherheit bei der Erwärmung des Trägerraaterials auf eine bestimmte Temperatur. Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn das Trägermaterial ein abgeschnittenes Papierblatt ist, wie es in üblichen elektrophotographischen Kopiermaschinen verwendet wird, und nicht eine Papierbahn, die über die Vorwärmplatte läuft. Die rasche Bewegung eines nicht sehr steifen Blattes treibt Luft zwischen die Vorwärnplatte und das Blatt· Je rascher das Papierblatt sich über die geheizte Platte be« wegt, desto größer wird die dabei erzeugte Luftgr-ensschicht.

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Außerdem müssen der Strahlungserhitzer und die Vorwärinplatte zusammenarbeiten, um das mehrschichtige Tonerpulverbild auf dem Trägermaterial zu koalessieren und zu fixieren«. Dies muß ohne Verschmoren oder Entzünden des Trägermaterial geschehen. Jedoch ist eine genaue Temperatursteuerung des Trägermaterial nicht ohne weiteres erzielbar, wenn ein Papierblatt über eine stationäre Platte läuft und sich dabei zwischen dem Blatt und der Platte eine Luftschicht bildet»

Die Erfindung zielt darauf ab, das Schmelzen von einschichtigen oder mehrschichtigen Tonerpulverbildern zu verbessern, um eine zusammengesetzte Farbkopie entsprechend dem gefärbten Original zu erzeugen» Um dies zu erreichen, wird gemäß dem Verfahren der Erfindung daa Blatt des Trägermaterials, das auf seiner einen Oberfläche das Pulverbild trägt, auf einem endlosen Band, das mit der anderen Oberfläche des Trägermaterials in Kontakt ist, in einer Bahn weiterbewegt, die Oberfläche des endlosen Bandes, die mit dem Trägermaterialblatt in Kontakt ist, wird erhitzt und auf die Oberfläche des Blattes des Trägermaterials, die das Pulverbild trägt, wird Strahlungsenergie aufgebracht, während das endlose Band das Trägermaterialblatt fortbev/egt. Um die Erwärmung des endlosen Bandes zu steuern, wird die Temperatur im Bereich des endlosen Bandes gemessen, dann wird ein der gemessenen Temperatur entsprechendes elektrisches Ausgangssignal erzeugt und eine der Wartetemperatur entsprechende Bezugsgröße entwickelte Die Bezugsgröße wird mit dem elektrischen Ausgangssignal verglichen , wobei ein elektrisches Pehlersignal gebildet wird, das für den Unterschied zwischen den beiden Größen charakteristisch ist. Die Erwärmung des endlosen Bandes wird entsprechend diesem elektrischen Fehlersignal gesteuert. Die arfindungsgemäße Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens weist ein Transportmittel für das Blatt des Trägermaterials auf, das mit der bildfreien Oberfläche des Trägermaterialblattes in Kontakt ist und das Blatt durch eine Bahn fortbewegt, sowie eine Heiz-

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einrichtung für das Transportmittel und eine Strahlungsenergiequelle, die in wärmeübertragender Verbindung mit dem Blatt des Trägermaterials angeordnet ist und ihre Energie auf das Pulverbild auf dem Trägermaterialblatt überträgt, während dieses sich in der Bahn fortbewegt, so daß das Pulverbild mit dem Trägermaterialblatt verschmolzen und fixiert wird. Pur die Heizeinrichtung ist eine erste Steuerung vorgesehen, die beim Einschalten der Vorrichtung das auf einer Wartetemperatur befindliche Transportmittel rasch erwärmt und steuert» Eine zweite Steuerung ist für die Strahlungsenergiequelle vorgesehen, die beim Einschalten der Vorrichtung die Strahlungsenergiequelle in Gang setzt, um das etwa auf Wartetemperatur befindliche Transportmittel rasch zu erwärmen, und die Strahlungsenergiequelle wieder abschaltet, wobei die zweite Steuerung auf ein auf dem Transportmittel liegendes Blatt des Trägermaterials anspricht und die Strahlungsenergiequelle auf einen niedrigeren Energiepegei einregelt, wenn sie sich über einer Solltemperatur befindet, und auf einen höheren Energiepegel, wenn sie sich unter der Solltemperatur befindet»

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeiopielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig.1 eine schematische perspektivische Ansicht einer elektrophotographischen Kopiermaschine, in der die Erfindung verwirklicht ist}

Pig.2 eine perspektivische Ansicht der Schmelzeinrichtung, die in der Kopiermaschine der Pig.1 eingebaut ist, wobei der Deckel in die Öffnungsstellung geschwenkt ist;

Pig.3 eine perspektivische-Ansicht der Schmelzeinrichtung nach Fig.2j

Pig»4 eine Aufsicht des in der Schmelzeinrichtung der Figo2 verwendeten Deckels;

Fig*5 eine Ansicht des unteren Gehäuses "der in Fig.2 gezeigten Schmelzeinrichtung und

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Pig.6 eine Schnittansicht nach 3er Idnie 6-6 der ngi5in Richtung der Pfeile.

In einer elektrophotographisehen Kopiermaschine steht nur sehr wenig Zeit zur Verfügung, urn ein mehrschichtiges Pulverbild auf einem Trägermaterial zu schmelzen und zu fixieren. Um eine vollständige Verschmelzung zu erreichen, muß der Wärmeübergang raoch und wirkungsvoll vor sich gehen. Eine Übertragung von Strahlungswärme, bei der Infrarotenergie von einer Hochtemperaturquelle ausgesandt wird, ict eine effiziente Quelle für Energie, die leicht auf ein Trägeraaterial, auf dem ein mehrschichtiges Tonerpulverbild abgelagert iet, übertragen werden kann.

Ein leistungsfähiger Strahler für Infrarotenergie wandelt einen hohen Prozentsatz der verfügbaren inneren Energie in Strahlungswärme um und konzentriert diese Energie in einem Wellenlängenband, daa am kurzen Ende dea InfrarotspektrumB liegte Das Trägermaterial ist im allgemeinen Papier, das einen hohen Prozentsatz der Infrarotenergie bei Wellenlängen über 3,0 Mikron absorbiert. Bei Kürzeren Wellenlängen fällt die Infrarotenergieabsorption des Papiers ateil ab. Die auf das Tonerpulverbild auftreffende Infrarotenergie wird rasch, in innere Energie umgewandelt* Wenn jedoch die Temperatur des Trägermaterials niedriger als diejenige des Tonerpulverbild es ist, wirkt das Trägermaterial als Wärmesenke, die Wärm© von den Bildbereichen ableitet» Die durch leitung vom Tonerpulverbild zum Trägermaterial übertragene Wärmeenergie hängt von dem Temperaturgradienten zwischen Tonerpulverbild und Trägermaterial ab. Die Höhe dieses Wärmeübergangs ist' wesentlich und kann da3 Verschmelzen des mehrschichtigen Tonerpulverbildes, wie es bei elektrophotographisehen Farbkopieprozessen· verwendet wird, verhindern. Es erscheint daher zweckmäßig, das Trägermaterial zu erwärmen, um den Wärmeübergang auf das Trägermaterial so klein wie möglich zu machen. Gemäß der Erfindung wird das Trägermaterial in Verbindung mit der ihm zugeführten Strahlungs-

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energie erhitzt, um das Tonerpulverbild zu schmelzen« Dies wird anhand der Zeichnungen noch genauer erläutert, worin durchgehend für die einander entsprechenden Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet sindo

Pigoi zeigt schematisch eine elektrophotographische Kopiermaschine, die dafür gebaut ist, Ilehrfarbenkopien einee farbigen Originals zu erzeugen. Die Maschine verwendet ein photoleitendcs Element mit einer rotierenden Trommel 10, die eine photoleitende Oberfläche 12 trägt. Die Trommel 10 dreht sich in der durch den Pfeil 14 angedeuteten Richtung und bewegt die photoleitende Oberfläche 12 durch eine Reihe von Bearbeitungsstationen A bis E₀

Zunächst dreht die Trommel 10 die photoleitende Oberfläche 12 durch eine Ladestation A, in der eine Koronaentladungsvorrichtung 16 angeordnet ist· Vorzugsweise erstreckt sich die Koronaentladungsvorrichtung 16 in Querrichtung über die photoleitende Oberfläche 12 und ist derart angeordnet, daß sie die Oberfläche 12 auf ein verhältnismäßig hohes gleichmäßiges Potential auflädt. Eine zweckmäßige Koronaentladungsvorrichtung ist in der US-PS Nr. 2 778 946 beschrieben*

Die geladene photoleitende Oberfläche 12 dreht sich weiter in eine Belichtungestation B, wo ein bewegtes Linsensystem 18 und ein Farbfiltermechanismus 20 angeordnet sindo Eine Ausführung des beweglichen Linsensystems, die sich für die elektrophotographische Kopiermaschine der Figd eignet, ist in der US-PS 2 062 108 beschrieben. Wie in Fig.1 gezeigt, liegt ein farbiges Original 22 stationär mit seiner Bildseite nach unten auf einem transparenten Betrachtungstisch 24β Nacheinander werden Felder des Originals 22 durch eine bewegte Lampenanordnung 26 beleuchtet. Die Larapenanordnung 26 und das Linsensystem 18 bewegen sich in zeitlicher Abstimmung mit der Trommel 10 derart, daß ein fließendes Lichtmuster des Originals .

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22 auf der photoleitenden Oberfläche 12 erzeugt wird. Das auf der photoleitenden Oberfläche 12 entstehende Bild wird als latentes elektrostatisches Bild bezeichnet. Die in 3?ig«1 dargestellte elektrophotographi3che Kopiermaschine ist dafür eingerichtet, mit Hilfe des Filtermechanißrau3 20 ausgewählte Farbfilter in den Strahlengang des linsensystems 18 einzuschieben. Vorzugsweise ist der FiItermechanisaus 20 an den durch das linsensystem 18 fallenden Lichtstrahlen derart tätig, daß ein latentes elektrostatisches Bild auf der photoleitenden Oberfläche 12 aufgezeichnet wird, das einem vorgegebenen Spektralbereich des elektromagnetischen WellenspeJctrums entspricht und somit einen latenten elektrostatischen Farbauszug darstellt. Auf diese Weise wird auf der photoleitenden Oberfläche 12 ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt, das einer einzigen Farbe des Originals 22 entspricht.

Nach der Aufzeichnung des latenten elektrostatischen Farbauszuges auf der photoleitenden Oberfläche 12 dreht sich die Trommel 10 zur Entwieklungßstation 0 weiter, in der drei gesonderte Eritwicklungseinheiten 28, 30 und 32 angeordnet eind. Die in Fig.1 gezeigten Entwicklungseinheiten sind alle vom Magnetbürstentyp. In einem magnetischen Bürstenentwicklungssystem wird ein Entwicklergemisch, das aus Trägerkügelchen und Tonerpartikeln besteht, kontinuierlich durch ein gerichtetes Magnetfeld geführt, um so eine Bürste aus Entwieklergemisch zu formen. Ein geeignetes Entwicklungssystem, das mehrere Entwicklung s einheit en verwendet, ist in der

(US-Patentanmeldung Serial-Nr. 255 259) beschrieben. Die Entwicklung geschieht durch d.en Kontakt der photoleitenden Oberfläche 12 mit der Bürste des Entwicklergemisches. Die Entwicklungseinheiten 28, 30 und 32 bringen jeweils Tonerpartikel auf die photoleitende Oberfläche 12 auf, die dem Komplement des latenten Farbauszuges auf der photoleitenden Fläche entsprechen. Beispielsweise setzt die Entwicklungseinheit 28 blaugrüne Tonerpartikel auf dem rot gefilterten latenten Bild ab, die Entwicklungseinheit 30 lagert magentafarbene oder

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purpurne Tonerpartikel auf einem grün gefilterten latenten Bild ab und die Entwicklungseinheit 32 gelbe Tonerpartikel auf einem blau gefilterten latenten Bild. Die erwähnten Schritte der Ablagerung verschiedenfarbiger Tonerpartikel auf den entsprechenden latenten elektrostatischen Bildern finden nicht gleichzeitig sondern nacheinander statt·

Nach der Entwicklung haftet das Tonerpulverbild elektrostatisch an der photoleitenden Oberfläche 12 und bewegt sich mit dieser zur Übertragungsstation D· In der Übertragungsstation D wird das Pulverbild auf ein Blatt eines Kopieträgers 34 übertragen, wozu eine vorgespannte Übertragungsrolle 36 dient. In der US-PS 3 612 677 ist eine geeignete, elektrisch aufgeladene Übertragungsrolle beschrieben. Die Übertragungsfolie wird elektrisch auf ein Potential solcher Höhe und Polarität aufgeladen, daß das Tonerpulverbild von der photoleitenden Oberfläche 12 auf das Kopiermaterial 34 elektrostatisch herübei·- gezogen wird· Auf der Übertragungsrolle 36 ist jeweils ein einziges Blatt des Trägermaterials 34 gehaltert· Die vorgespannte Übertragungsrolle 36 ist derart angeordnet, daß sie das Blatt des Kopiermaterials synchron mit der Drehung der Trommel 10 , wiederholt in einer Kreisbahn bewegt. Auf diese Weise werden die auf der photoleitenden Oberfläche 12 entwickelten Tonerpulverbilder in Deckung übereinander auf das Blatt 34 übertragen. Bei einem elektrophotographischen Mehrfarbenkopierprozeß, wie er mit der Maschine der Pig»1 durchgeführt wird, werden die geschilderten Schritte der Aufladung, Belichtung, Entwicklung und Übertragung für mehrere Farbauszüge wiederholt, um ein zusammengesetztes Bild des Originals entsprechend dessen Farbe zu erzeugen.

Nach dem letzten Übertragungsvorgang wird das Blatt 34 von der Übertragungsrolle 36 abgestreift· Ein Förderer 60 befördert das Blatt 34 zu einer Schmelzeinrichtung 38, wo das mehrschichtige Tonerpulverbild auf dem Blatt aufgeschmolzen und permanent fixiert wird. Die Sohmelzeinrichtung 38 wird

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weiter unten anhand der Pig.2-6 genauer erläutert. Nachdem das mehrschichtige Tonerpulverbild mit dem Blatt 34 verschmolzen ist, befördern endlose Förderbänder 40 und 42 das Kopierblatt 34 zu einem Auffangtrog 44, wo es von dem Maschinenwärter herausgenommen werden kann.

Eine Reinigungastation E ist die letzte Bearbeitungsstation in der Drehrichtung der Trommel 10. An der Reinigungsatation B ist eine rotierende Paserbürste 46 angebracht, die mit der photoleitenden Oberfläche 12 in Kontakt tritt, um restliche Tonerpartikel, die nach der übertragung auf der photoleitenden Oberfläche zurückgeblieben sind, zu entfernen. Vorzugsweise ist die Faserbürste 46 von der Art, wie sie in der US-PS 3 590 412 beschrieben ist.

Das Träger- oder Kopiermaterial 34 kann u.a. ein einfaches Papierblatt oder ein transparentes thermoplastisches Blatt aein, das von einem auf einem Boden 50 liegenden Stapel 48 weggezogen wird. Eine Vorechubrolle 52 sondert daa oberste Blatt vom Stapel 50 ab und bringt es zu einer leitblechanordnung 54. Die Leitblechanordnung 54 lenkt das vorgeschobene Blatt in den Spalt zwischen zwei Ausrichtrollen, die das Blatt zwischen sich durchleiten und es derart ausrichten, daß es an der Übertragungsrolle 36 lösbar festgehalten wird. Die Übertragungsrolle 36 dreht sich in Richtung des Pfeiles 58 und bewegt das an ihr lösbar gehaltene Blatt 34 durch eine wiederholte Kreisbahn, so daß nacheinander Tonerbilder in Deckung übereinander auf das Blatt übertragen werden, um so ein mehrschichtiges Tonerpulverbild zu formen.

Pig.2 ist eine perspektivische Ansicht einer Schmelzeinrichtung, wie sie in der elektrophotographischen Kopiermaschine der Pig· 1 verwendet wird. Die Schmelzeinrichtung der Pig.2 zeigt einen geöffneten, nach oben geschwenkten Deckel. Der Schmelz·* einrichtung ist ein Förderer 60 zugeordnet, der das Kopier-

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blatt 34 von der Übertragungsrolle 36 zur Schmelzeinrichtung transportiert. Der Förderer 60 besteht aus mehreren endlosen Bändern 62, die um zwei beabstandete Rollen 64 geführt Bind. Ein Vakuumsystem sorgt für Unterdruck, indem es Luft durch löcher 66 in den Bändern 62 einsaugt, um so das Blatt 34 an den Bändern festzuhalten· Ein Zungenschalter 68 nimmt ein auf den Bändern 62 liegendes Kopierblatt 34 wahr und zeigt an, daß das Kopierblatt 34 ordnungsgemäß von der Übertragungsrolle 36 abgestreift worden ist, ohne sich in der Maschine zu verklemmen. Eine passende Zeit3teuerscheibe (nicht gezeigt), die an der Trommel 10 befestigt ist und sich mit der Tronmel dreht, arbeitet mit der Maschinenlogik zusammen, um die Schmelzeinrichtung 3Q in Gang zu setzen, wenn das Blatt 34 durchläuft. Die Schinelzeinrichtung 38 1st in der elektrophotographiachen Kopiermaschine verschieblich gehaltert, d.h. sie ist an zwei beabstandeten Gleitschienen 70 und 72 gehaltert, die am Rahmen der Maschine befestigt sind. Auf diese Weise läßt eich die Schraelzeinrichtung zur Reparatur oder zum Austausch herausnehmen,,

Wie Pig·2 zeigt, weist die Schraelzeinrichtung 38 einen Deckel 74 auf, der geöffnet dargestellt ist, um den unteren Gehäuseteil 76 deutlicher sichtbar zu machen.· Der Deckel 74 enthält eine Strahlungsquelle 78, die anhand der Fig.4 noch genauer beschrieben wirdβ An einem Handgriff 81 läßt sich der Deckel 74 aus der in Fig·2 gezeigten öffnungsstellung in die Schließstellung der Fig·3 schwenken. Eine Sperrklinke 80 löst die Schmelzeinrichtung 38 vom Rahmen der Kopiermaschine, so daß sie entlang den Gleitschienen 70 und 72 weggenommen werden kann. Der untere Gehäuseteil 76 bildet eine offene Kammer, in der zwei beabstandete Rollen 82 und 84 an einem Transportrahmen 109 (Fig.5) drehbar-befestigt sind* Um die Rollen 82 und 84 ist ein endloses Band 86 geführte Das endlose Band 86 weist mehrere löcher 88 auf, durch die luft eingesaugt wird, um das Blatt 34 festzuhalten, während es durch die Schmelzeinrichtung 38 läuft. Vorzugsweise ist das endlose Band 86 aus

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einem gummiartigen Materia]., beispielsweise aus Silikongummi, hergestellt« Es kann jedoch auch ein anderes flexibles Material verwendet werden, daß eine gute Wärmefestigkeit hat.

In Fig«3 ist der Deckel 74 der Schmelseinrichtung 58 geschlossen geseigt. Der Deckel 74 wird in seine Schließstellung geschwenkt. Zusammen mit dem unteren Gehäuseteil 76 bildet der Deckel 74 einen Durchgang durch die Sohmelzeinrichtung 58, durch den die endlosen Bänder 62 und 86 das Kopierblatt 54 vorwärtsschieben können,, Die Schmelzeinrichtung 58 weist einen Steckanschluß 90 auf, der in ein entsprechendes, nicht gezeigtes Anschlußstück am Rahmen der Kopiermaschine einsteckbar ist. Auf diese Yfeise läßt sich die Schmelzoinrichtung 58 bequem von der Maschine wegnehmen und wieder dort anbringen, ohne daß elektrische Drähte angeschlossen werden müssen. Die Schmelzeinrichtung 58 wird einfach entlang den Gleitachienen 70 und 72 verschoben, bis der Steckanschluß 90 mit dem Anßchlußotück am Maschinenrahmen in Eingriff kommt· Dadurch wird die Schmelzeinrichtung mit einer elektrischen Stromquelle verbunden, so daß sie betriebsbereit ist. Mit der Schmelzeinrichtung 58 ist eine Luftabsaugeini'ichtung in Form eines Gebläsemotors 92 funktionell verbunden, die ein geeignetes Druckgefälle herstellt, um das Kopierblatt 34 auf der Außenfläche 86a des endlosen Bandes 86 festzuhalten. Außerdem wird die durch das endlose Band 86 eingesaugte luft erhitzt. Die Heizeinrichtung wird später anhand der Pig.5 und 6 beschrieben· Vorzugsweise ist der Gebläsemotor 92 ein zweipoliger Motor mit Differentialkondensator.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht des Deckels 74. Vorzugsweise besteht der Deckel 74 aus einem Blechkörper, an dessen Innenfläche eine geeignete Isolation befestigt ist. Auf die Außenfläche des Deckels 74 ist ein Überzug aus Silikongummi aufgesprüht, um die Bedienungsperson zu schützen. An der Isolation ist in geeigneter Weise ein äußerer Reflektor 94 befestigt. An dem äußeren Reflektor ist mit Hilfe zweier Schrauben 98 ein inne«~

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rer Reflektor 96 festgemacht. Beide Reflektoren 94 und 96 bestehen vorzugsweise aus Aluminium, aas ein Reflexionsvermögen von annähernd 95$ hat» Zwischen dem inneren Reflektor 96 und dem äußeren Reflektor 94 zirkuliert Luft· In dem LuftZwischenraum zwinchen dem inneren Reflektor 96 und dem äußeren Reflektor 94 ist ein Temperaturfühler in Form eines Thermistors angebracht, der die Temperatur an dieser Stelle mißt. Als Thermistor zum Feststellen der Temperatur in dem Luftspalt zwischen dem äußeren Reflektor 94 und dem inneren Reflektor 96 eignet sich ein Perlthermistor.

Die Strahlungsenergiequelle oder der strahlende Heizstreifen 78 hat die Form eines Bandes 100 aus einer JTickel-Chrom-Legierung, das schraubenförmig ua zwei beabstandete Trägerelemente geführt ist, die keramische Spulen 102 bzw. 104 »ind. Die Anordnung der Heizstreifen 78 ist solcher Art, daß praktisch eine gleichmäßige Abstrahlung erfolgt. Die Heisstreifen 78 haben eine niedrige Wärmekapazität und bestehen vorzugsweise aus einer Nickel-Chrom-Legierung} ihre Enden sind derart angeordnet, daß ein Strahlungsabfall vermieden wird. Die keramische Spule 102 ist fest am Deckel 74 montiert. Die keramische Spule 104 ist an einer Blattfederanordnung 106 gehaltert, die ihrerseits am Deckel 74 befestigt ist. Die Blattfeder 106 ist aus Hochtemperaturstahl hergestellt und gestattet eine Änderung dee Abstandes zwischen den keramischen Spulen 104 und 102 als Funktion der Wärmeausdehnung des Chrom-Kickel-Bandes 10Oo Um die Strahlungsenergiequelle 78 ist eine Führung, vorzugsweise ein Draht 108,. gewickelt, der derart angeordnet ist, daß er einen Kontakt des Kopierblattes 34 mit den Heizelementen oder dem Chrom-Nickel-Band 100 verhindert. Die Führung 108 kann aus einem Ohrom-Niokel-Draht, aus einem Faserglaestrang oder vorzugsweise aus einem Quarzstrang bestehen.

Fig.5 zeigt eine Aufsicht des unteren Gehäuseteils 76. Der untere Gehäuseteil 76 besteht aus einer Blechschale 110, auf

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deren Innenfläche eine Isolation befestigt ist« Der Transportrahmen 109 iat in der Schale 110 wegnehmbar befestigt. An dem Transportrahmen 109 sind die Rollen 82 und 84 drehbar gehaltert, um die das endlose Band 86 geführt ist. Die Innenfläche 86b des endlosen Bande3 86 kommt mit einer Platte 112 in Kontakt. Die Platte 112 weist mehrere öffnungen oder Schlitze 114 auf, durch die die luftströmung in Richtung der Pfeile 116 geht. Der Gebläsemotor 92 trägt ein Flügelrad 118, daa er in einer solchen Richtung dreht, daß die Luft in Richtung der Pfeile 116 strömt. Die luftströmung verläuft über eine zusätzliche Heizeinrichtung 120 auf der Platte 112, die die Temperatur der Platte erhöht. Die Platte 112 ist mit der Unterfläche 86b des endlosen Bandes 86 in Kontakt und leitet Wärme auf das Band. Dadurch steigt wiederum die Temperatur des Kopierblattes 34, .da die Wärmeverluste gering gehalten werden. Auf diese Weise wird durch die Strahlungsenergie von dem Chrom-Nickel-Band zusammen mit der Erwärmung des Kopierblattes 34 das Tonerpulverbild auf dem Blatt geschmolzen.

Pig.6 seigt eine Schnittansicht des unteren Gehäuseteils 76, in der die Luftströmung angedeutet ist. V/ie man sieht, fließt Luft durch die Außenfläche 86a des endlosen Bandes 86 in Richtung des Pfeiles 122 nach unten. Die Luft passiert die offenen Enden des endlosen Bandes 86, wie dies durch einen Pfeil 124 angedeutet ist, und strömt über Widerstandsheiselemente 126 der Heizeinrichtung 120, wie dies der Pfeil 128 verdeutlicht. Dann wird die Luft in Pfeilrichtung 130 in das Flügelrad 118 eingesaugt und von dort gemäß den Pfeilen 132 und 134 gegen die Platte 112 ausgestoßen, die mit der Unterseite 86b des endlosen Bandes 86 in Kontakt i3t. Die Heizeinrichtung 120 ist vorzugsweise ein 800 Watt-Heizrohr mithoher Hasse* Als Temperaturfühler ist ein nicht -gezeigter Perlthermistor angeordnet, der die Temperatur des endlosen Bandes 86 Bißt. Der Thermistor ist an einem wärmeleitenden Schuh befestigt, der seinerseits mit der Unterseite 86b des Bandes 86 in Kontakt ist.

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Die Steuerung für die Heizeinrichtung 120 ist vorzugsweise ein zeitproportionaler Übernullpunktregier, der derartig funktioniert, daß er die Temperatur dea endlosen Bandes 86 auf einer vorgegebenen Wartetemperatur hält. Die Temperatursteuerung erfolgt durch eine Rückkopplung des Thermistors. Der Bandthermistor mißt die momentane Temperatur des Bandes 86 und geeignete Vergleichsschaltungen vergleichen die gemessene Temperatur mit einer Bezugegröße, die der gewünschten Wartetemperatur entspricht. Die Verglcichsechaltungen entwickeln ein Pehlercignal, das die Heizeinrichtung 120 betätigt. Auf diese Weise wird das endlose Band 86 auf einer Solltemperatur oder Wartetemperatur gehaltene Die Steuerung für die Strahlungsenergiequelle regelt den strahlenden Heisstreifen 78. Sie liefert zwei verschiedene Energieniveaus, nämlich 1750 Watt und 1250 Watt, die von der Lufttemperatur zwischen dem äußeren Reflektor 94 und dem inneren Reflektor 96 abhängen. Wie schon er\vähnt, mißt der an dieser Stelle angeordnete Thermistor die Temperatur in dem Luftspalt zwischen den beiden Reflektoren. Vorzugsweise liegt der Schaltpunkt bei etwa 232⁰O. Wenn der Thermistor in dem Luftspalt eine Temperatur über 232°C anzeigt, ändert ein Schalter die Energiezufuhr zu den strahlenden Heizstreifen 78 von etwa 1750 Watt auf etwa 1250 Watt. Wenn der Thermistor eine Temperatur unter 232⁰C anzeigt, schaltet die Energiezuführung zu den Heizstreifen 78 von 1250 Watt auf etwa 1750 Watt um. Dies wird mit Hilfe geeigneter VergleichsBchaltungen erreicht, die die gemessene Temperatur, wie sie der Thermistor in dem Luftspalt anzeigt, mit einer Bezugsgröße vergleichen. Der Unterschied ist ein Pehleroignal, das dazu verwendet wird, die strahlenden Heizstreifen 78 zu steuern. Diese Art von Regler wird verwendet, damit die gesamte Strahlung konstant auf das Pulverbild auffällt. Wenn die !emperatur der beiden Reflektoren steigt, nimmt auch die von den Reflektoren ausgeeandte Strahlung zu« Um die gesamte abgestrahlte Energie praktisch konstant zu halten, ist es notwendig, die von den Holzstreifen 78 ausgesandte Strahlung ζα reduzieren» Dies geschieht durch Herabsetzung der den Heizstreifen 78 zugeführten Energie von 1750 Watt auf 1250 Watt«

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Per Betrieb der elektrophctographioehen Kopiermaschine geht folgendermaßen vor sich. Die Maschine wird eingeschaltet und von einem kalten Zustand auf einen Wartezustand erhitzte Während der Anwärmphase ist sowohl die Heizeinrichtung 120 als auch die Strahlungaenergiequelle 78 in Tätigkeit* Zunächst arbeitet die Strahlungsenergiequelle 78 bei der vollen Energie von 1750 Watt. Wenn das endlose Band 86 auf eine vorgegebene Solltemperatur oder Wartetemperatur erwärmt iat, die je nach den Peuchtigkeitsbedingungon zwischen etv/a 200⁰C und etwa 216⁰C liegt, wird die StrahlungBenergiequelle 78 abgeschaltet. Die Schnielzeinrichtung 38 wird von der Heizeinrichtung 120 auf der Wartetemperatur gehalten. Wenn ein Blatt de3 Kopiermaterials die Schmelzoinriehtung betritt, erregt die Maschinenlogik die Strahlungsenergiequelle 78 mit der oberen Energiestufe (im vorliegenden Fall 1750 Watt) und schaltet die Heizeinrichtung 120 ab· Wenn das Kopierblatt die Schmelzeinrichtung verläßt, schaltet die Maachinensteuerung die Heizeinrichtung 120 ein und die Strahlungsenergiequelle 78 aus. Das vorstehende Regelscheiaa läuft weiter, wenn der in dem Iuft~ spalt zwischen dem äußeren Reflektor 94 und dem inneren Refltikt.or 96 liegende Thermistor eine Temperatur unter etwa 232°C anzeigt. Wenn jedoch die Temperatur 232⁰C übersteigt, wird die Strahlungsenergiequelle 78 mit einem niedrigeren Energiepegel (im vorliegenden Pail 1250 Watt) beaufschlagt, wenn ein Blatt des Kopiermaterials die Schmelzeinrichtung betritt. Zudem wird die Heizeinrichtung 120 praktisch gleichzeitig mit der Strahlungsenergiequelle 78 eingeschaltet. Wenn das Kopierblatt die Sehmelzeinrichtung verläßt, schaltet die Maschinensteuerung die Strahlungsenergiequelle 78 ab, während die Heizeinrichtung 120 im Betrieb bleibt. Palis anstelle eines Papierblattes ein transparentes Material, beispielsweise ein beschichtetes thermoplastisches Kunststoff material, durch die Schmelzeinrichtung läuft, wird die Strahlungsenergiequelle 78 nicht aktiviert und die Heizeinrichtung 120 wird eingeschaltet« Die Schmelzeinrichtung mit ihrer zugehörigen Steuerung hält also das Kopiermaterial und die Umgebung des mehrschichtigen Tonerbildes auf einer ausreichenden Temperatur, damit

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das Pulverbild schmilzt, ohne daß das Trägermaterial schmort oder sich entzündete Mit der erfindungsgemäßen Schmelzeinrichtung kann man also mehrschichtige Tonerpulverbiläer zum Schmelzen bringen, um eine mehrfarbige Kopie entsprechend dem gefärbten Original herzustellen·

Es werden also auf einer photοleitenden Oberfläche latente elektrostatische Farbauszüge nacheinander hergestellt, die nacheinander mit entsprechend gefärbten Tonerpartikeln entwickelt werden, die zu dem Farbauszug des latenten Bildes komplementär sind· Die entwickelten Tonerpulverbilder werden auf ein Blatt eines Kopiermaterials Übertragene Dieser Vorgang wird mehrere Male wiederholt, um ein vielschichtiges Tonerpulverbild (im vorliegenden Fall drei Schichten) zu formen, wobei jede Schicht des Tonerpulvers eine zu der vorausgehenden Schicht unterschiedliche Farbe hat· Die Schichten des Tonerpulvers werden in der erfindungsgemäßen Schmelzeinrichtung verschmolzen, um eine zusammengesetzte Mehrfarbenkopie zu bilden, die auf dem Trägermaterial fixiert 1st·

Die Ziele der Erfindung werden durch die beschriebene Schmelzeinrichtung voll erreicht· Gegenüber dem gezeigten Ausführungsbeispiel und dem beschriebenen Verfahren sind Abänderungen im Rahmen der Erfindung möglich.

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Claims

P a t e η t a η s D r ü c h e

Verfahren zura bleibenden Fixieren eines Pulverhildes auf einem Blatt eines Tragermöterials, d a d u r c h gekennzeichnet, daß anr. Blatt des Trägermaterialr, auf dessen einer Oberflache c1«p Pulverbild abr;olnr;ert ist, mit seiner anderen Oberfläche auf einen endlosen Kind aufliegend entlang einer Bahn transportiert v/ird, daß die τη it dem endlosen Band in Kontakt stehende Oberfläche des Blattes erhitzt wird und daß die dan Pulverbild tragende Cbe·"-flache des Blattes mit Strahlungsenergie beaufschlagt wird, während das endlose Band d?is Blatt des Trägermaterial» transportiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Erwärmung der endlosen Bandes geregelt wird und daß dazu die Temperatur im Bereich des endlosen Bandes abgefühlt wird, ein der abgefühlten Teinx^eratur entsprechendes elektrisches Auegangfisignal ei'zeugt wird, eine Bezugsgröße entwickelt wird, die einer Wartetemperatur entspricht, durch einen Vergleich diener Bezugsgröße mit dem elektrischen Ausgangssignal ein elektrisches Fehlersignal erzeugt wird, das für den Unterschied zwischen den beiden Größen charakteristisch ist, und die Erwärmung des endlosen Bandes durch das elektrische Fehl ersignal· gesteuert wird.

5· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zur Beaufschlagung mit Strahlungsenergie eine Strahlungsenergienuelle in Abhängigkeit . vom Vorhandensein eines Blattes des Trägermaterials auf dem endlosen Band eingeschaltet wird, daß die Temperatur im Bereich der Strahlungsenergiequelle abgefühlt wird, daß ein abgefühlten Temperatur entsprechendes elektrisches Ausßanjrs-

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BAD OBiQINAL

signal erzeugt wird, daß eine einer Solltemperatur entsprechende Bezugs pro" ße entwickelt wird, daß das elektrische Ausgangrsignal mit der Bezugsgroße verglichen und ein für den Unterschied zwischen beiden Größen charakteristisches Fehlersignal erze\igt wird und daß die Ötrahlungsenergi equellc von einer:: höheren auf ein niedrigeres Energieniveau umgeschaltet wird, wenn den elektrische Dehler-Signal eine über der Solltemperatur liegende Tern ο er β tür ii;i Bereich der 5tr;>hlungsenergiequeJ 1 e anzeigt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3-zur Verwendung in einem electrophotographynchen Kopierverfahren, das folgende Schritte -anfaßt: Auflaien einer photoleitenden Überfläche auf ein praktisch gleichmäßiges Potential; Abbilden eine? Originals auf der photoleitenden Oberfläche, uni auf der Oberfläche ein latenter elektrostatisches Bild aufzuzeichnen; Entwickeln des latenten elektrostatischen Bildes mit Tonerpartikeln, um ein auf der photoleitenden Oberfläche elektrostatisch haftendes Tonerpulverbild, zu erzeugen; Übertragen des Tonerpulverbildes von der photoleitenöen Oberfläche auf das Blatt des Trägermsterials; und Fixieren des Tonerpulverbildes auf dem Trägermaterial gemäß den Verfahrensschritten nach einem der Ansprüche 1 bis 3·

5- Vorrichtung zum Vorschmelzen und bleibenden Fixieren eines Pulverbildes auf einem Blatt eines Trägex'materials, gekennzeichnet durch ein Transportmittel (76, 86, 88, 92), das das Blatt (34), des Trägermaterials mit dem auf der einen Oberfläche abgelagerten Pulverbild in einer vorgegebenen Bahn fortbewegt, wobei es mit der anderen Oberfläche des Blattes in Kontakt ist, durch eine Heizeinrichtung (112, 120) zum Erwärmen el es Transportmittels und durch eine ßtrahlungsenergiequelle (?8), die in solcher thermischen Verbindung mit dem Blatt des Trägermaterials

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angeordnet ißt, daß sie ihre abgewebeηο Energie auf dan Blatt des Trägorraaterials abr.trah.lt. röhrend cjjesos von deii' Transportmittel auf der vorgegebene:,; Bahn fortbewegt v'ir-o, v^rod.urch das Pulverbild s chin i 1st und bleibend auf des Blatt des Trägermaterial; fixiert wird.

6. Vorrichtung nach Anbruch. ^, g e k ο η η ζ. e i c h net durch eine erste Steuerung,, di'-;· die Ik.i ir-.ninrichtuiig in. Tätigkeit setzt. vr;nn dis Vorrj ehtung o:i agc·-· Foil al tet v;ird, um das Transportmittel (β6) ir-^c· oh. au? eine Wai'i e bemoeratar zu erhitzen und auf _ci \.c-r-(■■■::.· Tei-per^i'^rr eiivzur(.>:eln, und. du7""ch ein^fi :;vcite r.teue:^-.'U7'.i™, die die ^Orab — lun[-:iienex'gJ.e'''"^:.i'"llo (7B) :i η Tätigkeit set^t, w^-nn di'; Vorrichtung eingeschaltet" wird, υ:-ι oa? Trarioportwittel rarch auf dj.e Vartetenperatvr zu erv;-^:-rnen, und die Gtr?.-<!" lungsenergioauelle beim Erreichen der Varteteuperatur abschaltet unö. die in Abhängigkeit von ei nein auf den Transportmittel vorhsnder.cii Blatt eier. Trö geri/iatei π aln die Strahlur.ir.e.orj.ergieouelle be:i einer Teupfiratar über der Solltemperatur auf ο j η nied?'igcrei?. l'nergieniveau und bei einer Temperatur unter der Solltemperatur auf ein höheren Snergieiiiveau regelt.

7· Vorrichtung nach An,~Oruoh 5 oder 6, d. a d. u r c h g e k e η η ζ e i c h n. e t , da£ das Tranßpo.rtrcittsl folgende Teile umfaßt: Einen unteren Gehäuseteil (76), der eine inner ο offencnoige Kammer bildet; einen Transport-rahmen (109), dor in der Kemraer horouGuehmbar gehaltert ist und an dem mehrere Hüllen (82, 64) drelibar befestigt sind, die voneinander be abstände'; sind und pnralJcle Ho-tetionsachsen haben; ein. endloses B^nd (SG), das u:;· die Hüllen geführ!; und mit mehrere/l Löchern (08) verseh^ii ist, u)id eine Absaugei.nriclitimg (92), um Luft aus der i'amnor des unteren Gehäuseteils (76) abzusaugen, tun dr-s Blatt (34) öes Trägerm^-^rials lösbar auf der Außenfläche (86a) des Eandes (86) festzvhnit-n.

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8. Vorrichtung nach Anspruch ?, & a el u r c h g c ~ k e η η :-·. eich η ο t , daß die Iieiseim^cutung oine Platte (11P) auJVoir.-fc, in der mehrere öffnungen (T14) vorgesehen sind und die in dein offenen Ende der Knr,uer des unteren Gehäurioteile (76) zwischen der; Sollen (82, VA) und in Eontakt mit der Innenweite des Binder. (8G) angeordnet ist, Gov.dc: mindestens ein Heizelement der r.ahn der aar. der Kammer abgesaugten Luft lie^b, um diero ί-α evvrlrraen, die ihrerseits daß Brno (CG) er^lrmt.

9. Vorrichtung nach Ansprach 7 odc'^ 8, d a d u r c h

ρ e ]■: e η η -, e i c h net, daß die Strahrungserier^it)-cue! le fo"lc;;-:^:;nde T-:ile umfaßt: einen Dec'rel (7·'Ο? der an öev\ untOT'üi'i Gehäuseteil (76) befentii"t ist und ^UHii~-:en wit dieacm einen Lurchgang für dan oncllose Band (66) mit dem darouf festp;ehaltenen 21att des Trägerniaterials hiJ detj mindestens einen etrahlenden HeiJistrsife'a (7c?)ι der an öeEi Doekel befestigt und derart peforr.it und. angeordnet ist, daß er eine praktisch gleichmäßige Strahlung über die Oberfläche der, Blattes liefert; und eine refIeI:bieri.-nde Einrichtung (?^;-r, 96), die zwischen dom Decke] (?^Z'^J-) und dem Holzstreifen (7B) derart angeordnet ist, daß sie die abgestrahlte Energie vom Hei astreifen auf das Blatt wirft-, um das Pulverbild ruf dem Blatt durch Schmelzen zu fixieren.

10. Verv/endun^ der Vorrichtung nach einem der Anspruche 5 bis 9 in einer elktrophotographisclien Kopiermaschine von der Art, bei der ein Tonerpulverbild' auf einem Blatt eines Tiiigerrnateri&ls erzeugt v/ird.

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