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Bezeichnung: Fixiereinrichtung für Puderbilder
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Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Fixiereinrichtung für Puderbilder
nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.
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Für die Fixierung von Puderbildern gibt es verschiedene Verfahren,
welche jedes für sich bestimmte Vorteile aber auch Nachteile aufweisen.
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Nach einem ersten Verfahren wird das das Tonerbild tragende Papier
oder dergleichen durch einen Ofen gefahren, in dem der Toner und das Papier so stark
erhitzt werden, daß der Toner schmilzt und in das Papier eindringt. Dieses Verfahren
ist insoweit vorteilhaft, als der Toner fest mit dem Papier verbunden wird, d.h.
nach diesem Verfahren erhält man dauerhafte Kopien.
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Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß sich das Papier durch die
Erwärmung krümmt und dann, da der Toner beim Fixiervorgang klebrig wird, an den
Leitelementen des Ofens hängenbleiben kann. In diesem Fall versengt das Papier oder
es verkokt oder es entflammt sogar.
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Bei einem zweiten Verfahren verwendet man für den Fixiervorgang Heizwalzenpaare,
durch die das Papier mit an der Heizwalze anliegender Tonerschicht läuft. Bei diesen
Einrichtungen wird ein besonderer Toner verwendet, der beim Fixiervorgang nur erweicht
und nicht flüssig wird. Der Nachteil dieses Verfahrens ist der, daß der Toner klebrig
wird und deshalb danach trachtet, an der Heizwalze haften zu bleiben. Deshalb versieht
man die Heizwalze
mit einer Teflon-Schicht oder dergleichen und/oder
man bestreicht sie mit einer tonerabweisenden Flüssigkeit. Durch diese Maßnahmen
kann man das Ankleben des Toners an der Walze im allgemeinen verhindern. Weist jedoch
die Teflon-Schicht eine Beschädigung auf oder erfolgt das Auftragen der tonerabweisenden
Flüssigkeit nicht gleichmäßig genug oder aber auch dann, wenn sich auf der Walze
Papierstaub oder dergleichen ablagert, dann läßt sich das Ankleben des Papieres
an der Walze nicht verhindein. In diese Fall wickelt sich das Papier um die Walze.
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Dic (,gefahr des Verkohlens und Entflammens des Papieres wird bei
diesen Verfahren üblicherweise durch eine Temperaturkontrolle vermieden.
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Nach einem dritten Verfahren wird der Toner durch eine sogenannte
Flash-Fixierung (Blitzlichtfixierung) um ilaften auf dem Papier gebracht. Bei diesem
Verfahren läuft das l'apier unter der Blitzlichteinrichtung durch. Der Blitz leuchtet
eine Fläche von -um Beispiel 10 cm x 21 cm aus. tJm eine [)[N-A-4-Kopie zu fixieren,
sind deshalb drei Blitzbestrahlungen erforderlich. Die nacheinander belichteten
Flächenstücke der Kopie überlappen sich hierbei, was jedoch keinen Nachteil mit
sich bringt.
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Für eine DlN-A-4-Kopie braucht man drei Litze von ca. 200 Wattsekunden
(W x sec) pro Blitz. Die Blitzdauer liegt zwischen etwa einer eintausendstel und
einer einhundertstel Sekunde. Zwischen den einzelnen Blitzen liegt ein zeitlicher
Abstand von etwa einer Sekunde.
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Diese Blitzfixierung ist eine berührungslose Fisierung und bringt
gegenüber den erstgenannten Verfahren den
Vorteil, daß sie sehr
betriebssicher hinsichtlich der Gefahr des Verkohlens oder Entflammens des Papieres
ist.
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Das Papier verkohlt nämlich auch dann nicht, wenn der Blitz infolge
einer Transportstörung des Papieres wiederholt dieselbe Stelle des Papieres beleuchtet,
da zwischen den Blitzen genügend Abkühlzeit besteht.
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Nachteilig bei dieser Blitzfixierung ist jedoch, daß der Toner praktisch
keine Zeit hat, in das Papier eindringen, d.h. er haftet relativ schwach auf dem
Papier.
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Außerdem ist diese Art der Blitzfixierung kostenmtißig und auch technisch
aufwendig, da die notwendige Blitzeneígie zwischen den Blitzen gespeichert werden
muß.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fixiereinric11-tung anzugeben,
welche ebenfalls wie die Flash-Fixierung berührungslos arbeitet, die aber darüber
hinaus den geschmolzenen Toner in das Papier eindringen läßt, so daß ein dauerhaftes
Schriftbild erhalten wird. Außerdem soll der elektrische Aufwand, bezogen auf die
zum Stand der Technik gehörende Flash-Fixierung, verringert werden.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch das kennzeichnende Merkmal
des Anspruches 1 gelöst.
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Bei Verwendung eines flinken Strahlers (im allgemeinen sind das Strahler
mit einer Glühwendel), beispielsweise eines Quarzstrahlers, kann die Einstrahlungszeit
3Uf den Toner und das Papier zeitlich länger als bei der bisher verwendeten Blitzfixierung
gewählt werden, etwa eine zehntel Sekunde. Der Toner hat dadurch Zeit, in das Papier
einzudringen.
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Bei der zum Stand der Technik gehörenden Flash-Fixierung hat das
Papier zwischen den einzelnen Belichtungen genügend Zeit, sich wieder abzukühlen.
Dies ist bei Verwendung des erfindungsgemäßen Strahlers auch der lau, wenn trotz
der längeren Belichtungszeit das Papier eine der Blitzfixierung entsprechende Auskülilzeit
bekommt.
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Außerdem erzeugt ein Quarzstrahler langwelligeres Licht als, der Blitz,
d.h. auch das Papier nimmt mehr Wärmeenergie auf, was das Eindringen des Toners
in das Papier fördert.
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Zusätzlich kann bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ein an sich
bekannter Detektor vorgesehen sein, der die Fixiereinrichtung abschaltet, falls
eine Störung auftritt.
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Ein weiterer Vorteil der erfindunsgemäßen Methode ist der, daß die
Anlage kostenmäßig günstiger ist als die bisherigen 1J1itzanlagen, da der Strahler
bereits wesentlich billiger ist und außerdem nur einen geringeren elektrischen Aufwand
erfordert.
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Die Erfindung nutzt also die Sicherheit der bisherigen Flash-Fixierung.
Darüber hinaus erreicht sie aber eine qualitativ bessere Fixierung, so wie bei der
Ofen-oder Ileizwalzenmethode.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsheispiel der L'rfindung dargestellt,
und zwar zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Einrichtung in der Seitenansicht;
Fig.
2 die Draufsicht auf die Fig. 1 mit einigen Schaltelementen; Fig. eine graphische
Darstellung zur Erläuterung der i\irkungsweise der Erfindung.
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Ein Kopierpapier 1, auf dem Toner 7 zunächst lose haftet, wird in
Richtung des Pfeiles 5 längs einer Fiihrnngsplatte 4 unter einer Quarzlampe 5 vorbeibewegt.
Zur Erhöhung der wirksamen Intensität dieses Strahlers ist ein Reflektor 6 vorgesehen.
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Die Quarzlampe 5 leuchtet einen Bereich A-B aus, der üblicherweise
etwa 10 cm lang ist, so daß, wie aus de Fig. 2 hervorgeht, ein Papier 1 vom DIN-A-4-Format
dreim 1 bestrahlt werden muß. Ausgeleuchtet werden die Felder A-13, A1 BW und A"-B",
wobei sich diese Felder an den Rändern überlappen. Die Wendel 7 der Quarzlampe 5
ist elektrisch mit einem Pulsgenerator 8 verbunden, der mit einer Stromquelle 9
in Verbindung steht. Der Generator 8 schaltet die Quarzlampe 5 in zeitlichem Abstand,
so daß das gesamte DIN-A-4-Format beim Durch lauf bestrahlt wird.
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Der Fixiereinrichtung ist ein Detektor 10 nachgeschaltet, der die
Einrichtung zur Erzeugung der Strahlungsimpulse dann abschaltet, wenn das Papier
1 nicht an der Stelle C innerhalb eines gewissen Zeitraumes austaucht. In diesem
Fall ist das Papier irgendwo hängengeblieben.
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Damit der Toner 2 schmilzt, ist es notwendig, daß eine bestimmte
Zieltemperatur, beispielsweise von 5000 Celsius
(() erreicht wird
(Fig. q ierzu ist es erforderlich, daß die Wendel der Quarzlampe auf etwa 30000
Kelvin (K) aufgeheizt wird (in Fig. 3 nicht maßstabgerecht eingezeichnet). I)ic
Aufheizzeit beträgt etwa 0,1 Sekunden. Anschliessend schaltet der Pulsgenerator
8 ab, so daß die Temperatur T längs er Kurve I wieder abfüllt. Nach einer Sekunde
erfolgt eine erneute Einschaltung der Wendel, so daß Ç Temperatur der Wendel wiederum
auf 3000° K ansteigt.
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Nach weiteren 0,1 Sekunden fällt diese Temperatur wieder ab, so wie
in der Graphik dargestellt.
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Das Papier und der Toner heizen sich, wenn die Wendei auf 30000 K
aufgeheizt wird, zunächst auf eine Temperatur T1 auf, welche oberhalb der Zieltemperatur
T liegt, so daß der Toner schmilzt und in das Papier eindringt. Nachdem die Quarz
lampe abgeschaltet hat, kiihlen sich das Papier und der Toner ab.
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Wird das I'apierfeld mehrfach bestrahlt, zum Beispiel infolge einer
Störung des Papierlaufes, dann erfolgt die ,Xbkiihlllng nicht wieder bis zur Ausgangstemperatur,
so daß sich ein Kurvenverlauf II ergibt. Bei Erreichen der Temperatur T2 setzt eine
erneute Erhitzung des Papieres und des Toners cin. Das Papier und der Toner erhitzen
sich auf eine Temperatur T,', welche größer ist als die beim ersten Strahlungsimpuls
erreichte Temperatur T3. Derselbe Vorgang wiederholt sich, so daß bei der nächsten
Belichtung eine Temperatur T7" erreicht wird. D.h. von Belichtung zu Belichtung
wird die Temperatur des Papieres größer, wenn dieses fort laufend an derselben Stelle
belichtet wird.
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Die hierbei erreichte Endtemperatur liegt jedoch nicht so hoch, daß
das Papier versengen oder entflammen kann, da
diese Temperatur
einen asymptotischen Verlauf zeigt.
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Das Wesentliche der Erfindung wird darin gesehen, daß einerseits
eine genügend hohe Strahlungsintensität er einen so langen Zeitraum erzeugt wird,
daß der Toner und das Papier so aufgeheizt werden, daß der Toner sicher schmilzt
und in das Papier einfließt und daß andererseits auch bei Mehrfachbestrahlung ein
und derselben Papierfl.iche die Gefahr des Versengens, Verkohlens oder Entflammens
nicht besteht.
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Eine Anpassung der erfindunssgemlißen Einrichtung kann durch das
Pulsverhältnis erreicht werden. Ferner kann durch einen sogenannten "stand by"-Betrieb
eine optimale Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erreicht werden.
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