EP0992864B1 - Ink layer fixing - Google Patents
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- EP0992864B1 EP0992864B1 EP19990117814 EP99117814A EP0992864B1 EP 0992864 B1 EP0992864 B1 EP 0992864B1 EP 19990117814 EP19990117814 EP 19990117814 EP 99117814 A EP99117814 A EP 99117814A EP 0992864 B1 EP0992864 B1 EP 0992864B1
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Classifications
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- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
- G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
- G03G15/2007—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using radiant heat, e.g. infrared lamps, microwave heaters
Definitions
- the invention relates to a method and a device for Fixation of a paint job on a sheet-like and / or endless carrier, in particular toner powder on copy paper and / or laser printing paper, wherein the inking is heated, to achieve a permanent connection with the wearer.
- endless is understood to mean individual sections of the carrier unlike individual leaves without space with others Related sections. The sections can for example, separated from pre-perforated lines become.
- the invention further relates to the use of a Means for fixing the paint job. At the fixation In particular, crosslinking of the toner also takes place.
- Carrier can not only be made of ordinary paper, but also made of special paper with resin components, foil and / or any consist of other carrier material.
- toner powder black or different colored color particles
- electrophotographic Apply method on copy paper, so that the outlines and possibly the color of the toner powder Color orders correspond to an original image.
- the toner powder is immediately after its application to the copy paper by electrostatic forces, adhesion and / or by his Weight at the desired location of the copy paper held. Subsequently, the toner powder is fixed by the Copy paper with the toner powder coating through the gap a fixing roller pair is promoted. At least one of the Both fuser rollers are actively heated, that is, by a Heating to a temperature heated and maintained. The Temperature of the roll surface is sufficient to the toner powder to melt and a firm connection of the toner powder with the Effect copying paper.
- the actively heated contact device by heat radiation and / or by heat conduction and / or by convection heat loses, care must be taken that the device for Applying the paint application and not yet applied Ink application should not be heated. Otherwise the material would the paint job before applying to the sheet-like carrier subjected to a heat treatment, the Application in the desired way prevents or impedes.
- the operating temperature of the contact device is through their nature and construction limited, with the result that the Working speed or clock rate is limited.
- Another Reason for a limit of the operating temperature is that the Paper at about the same temperature or even higher Temperature as the toner is heated and that the paper at Exceeding a certain maximum temperature is damaged or destroyed.
- Object of the present invention is to provide a method and a device for fixing a paint job on a sheet-like and / or endless carrier of the aforementioned Specify type, in its execution or operation one for the Fixing unnecessary heating of device parts and / or the sheet-like carrier is avoidable.
- An essential idea of the invention is that the Color is irradiated with infrared radiation, so that the Color application by absorption of at least part of the infrared radiation is heated.
- Device side is proposed to this end, a radiation source for generating infrared radiation to provide and to provide an irradiation area, in which the carrier is einbringbar to there the infrared radiation be exposed so that the paint is heated.
- An advantage of the invention is that infrared radiation is adjustable and / or controllable that a targeted Heating only for the fixation of the paint job on the Carrier required matter is effected.
- a targeted warming does not rule out, however, that also areas of Carriers that do not wear paint, desirably miter stiirmt be, for example, the fixation subsequent Prepare process steps or to dry the carrier. It takes place the heating also a cross-linking of the paint job instead.
- the infrared radiation or its essential, the heating effecting radiation components in the near Infrared becomes the spectral range electromagnetic radiation understood between the visible wavelength range and about 1.4 microns wavelength lies.
- 80% of the radiant energy is in the Wavelength range from 0.8 to 1.8 ⁇ m.
- the infrared radiation or its essential, the Heating causing radiation components, in the wavelength range between the visible range and 1.0 micron wavelength lie.
- the infrared radiation from a radiation source which has an emission temperature of 2500 K. or higher, in particular of 2900 K or higher, may be one higher radiation flux density absorbed by the paint Infrared radiation can be achieved because the emitting Surface of the radiation source Radiation with greater radiance emitted.
- the near infrared carrier has a small one Absorbency, for example, an absorbance of 0.1 to 0.2, and has the near infrared paint application Absorbency, for example, an absorbance of 0.7 to 0.9.
- the radiant energy acting on the carrier and the is irradiated thereon color application therefore mainly absorbed by the paint. In this way There is a targeted warming of the paint job.
- the infrared radiation before hitting spectrally filtered the color application is the filtering such on the absorption properties of the carrier and the Coordinated Farbcitedes that the heating of the carrier negligible is small.
- a spectral filter for example optical gratings, spectrally selective transparent materials, like glass, and spectrally different refractive materials with suitable shaping, for example prisms, in Question.
- the Device according to the invention a spectral filter for filtering out of radiation components of the radiation source, wherein the spectral filter between the radiation source and the Irradiation range is arranged.
- the spectral filter a plate-like, by absorption certain spectral radiation components acting filter, in particular a quartz glass pane.
- the heating of the paint job by means of infrared radiation in a short time, especially within fractions of a second or a few seconds.
- an unwanted warm-up the carrier can be effectively avoided, including the flat Shape of the carrier is helpful.
- finds a significant Heating of the carrier only directly at the interfaces the carrier surface and the paint job instead. A such localized warming may well be desirable to get a firm connection with the paint application.
- a radiation source emitted infrared radiation effectively for the heating of the Farbrrell to use is that of the radiation source not in the direction of the carrier or the paint job emitted infrared radiation in the direction of the carrier or the Color order is reflected.
- Device side is this preferably a primary reflector for reflecting the generated Infrared radiation and to concentrate the infrared radiation provided in the irradiation area in which the carrier can be introduced.
- a secondary reflector for reflecting back radiation components of Infrared radiation, not from the carrier and the paint absorbed and reflected in the direction of the secondary reflector be provided in the direction of the carrier.
- the device according to the invention has this a back reflector, from the perspective of the radiation source is arranged behind the irradiation area.
- the Reverse reflector is used for the reflection of radiation emitted by the Radiation source is emitted, in the direction of the carrier.
- the reflector or the reflectors actively cooled.
- the reflector or The reflectors have a reflector body with a therein arranged cavity to preferably a liquid cooling of the respective reflector from an inner side of the To allow reflector surface. Due to the cooling is the of The radiation emitted by the reflectors minimizes and thus a good Controllability of the irradiation of the sheet-like carrier or ensured its color order. Furthermore act cooled Reflectors as shields against unwanted warming of device parts involved in the process of heating should not be heated.
- the cooling especially the Liquid and / or gas cooling is not expediently only used for reflectors, but generally for one Part or more parts of the device that the intensity, Direction and / or wavelength of the radiation source affect emitted infrared radiation.
- These are in particular also spectral filters and / or radiation-transmissive Envelopes of a radiation source, which inevitably one Heating by absorption of part of it through them subject to radiation passing through.
- the infrared radiation is spectrally different Absorption properties of the respective partial color order Voted.
- already fixed parts of the paint job less heated than before unfixed parts, or in the best case not at all more heated.
- the adaptation of the infrared radiation to the Absorption properties occur in particular by filtering and / or adjusting the emission temperature of a heat radiator.
- the Infrared lamp for heating the paint application according to the invention is the use an infrared lamp proposed.
- the Infrared lamp a halogen lamp.
- the infrared lamp is a tube radiator with a line-like in a radiolucent Tube, preferably in a quartz glass tube, extending Filament is formed.
- the spectral filter serves the Delimitation of the flow space against the space in which the Irradiation area is located.
- the device shown in FIG. 1 has two halogen lamps 1 on, each having a filament 2 made of tungsten wire.
- the Filaments 2 are each along the center line of a arranged quartz glass tube 8 extending perpendicular to the image direction.
- a primary reflector 4 combined, resulting in constant cross-sectional profile extends parallel to the quartz glass tube 8.
- Halogen lamp 1 reflects the primary reflector 4 of the halogen lamp 1 not in the direction of an irradiation area emitted infrared radiation in the irradiation area.
- Fig. 1 In the snapshot shown in Fig. 1 is a Sheet of copy paper 6 in the irradiation area.
- the copy paper 6 was previously coming from the right into the irradiation area promoted.
- the device or a with the Device combined copier an applicator roller 10 and an order counter roll 11.
- the axes of rotation of the applicator roll 10 and the back-counter roller 11 are parallel aligned with each other and positioned so that at opposite rotational movement of the rollers from the top right in Fig. 1 supplied copy paper (feeding direction is with Arrow indicated) of the pair of rollers to the bottom left promoted becomes.
- a guide member 12 ensures that the copy paper pivoted in a horizontal conveying direction and so in the Irradiation occurs.
- the applicator roll 10 serves to apply toner powder Copy paper 6, passing through the space between the Application roller 10 and the order counter roller 11 conveyed through becomes.
- an electrophotographic copying method By a device, not shown, the toner powder applied the applicator roll 10, in accordance with the Font or the image of the original from which a copy is made shall be.
- the toner powder in the region of the gap to the order counter roll 11 applied to the copy paper 6. Until the entrance to the Irradiation area, the toner powder adheres to the copy paper 6 due to electrostatic forces.
- the copy paper Upon entering the irradiation area, the copy paper comes 6 on its underside with the surface of a conveyor belt 13 in contact and is surrounded by the endless Movement of the conveyor belt 13 through the irradiation area conveyed through until the front end of the copy paper 6 a Conveyor roller pair 15, 16 reached. At this time, the copy paper 6 supported by a further guide element 14.
- the copy paper 6 shown in Fig. 1 exemplifies three places on its top toner 7, as described applied by the applicator roll 10 on the copy paper 6 has been. Both the copy paper itself and the toner 7 are shown exaggeratedly thick.
- the halogen lamps 1 Shortly before the entry of the copy paper 6 in the irradiation area, which is defined approximately by the top of the conveyor belt 13, the halogen lamps 1 are turned on. Due to the low thermal inertia of the filaments 2, the operating temperature of the filaments 2 is reached within fractions of a second after switching on. When the copy paper 6 enters the irradiation area with its leading edge, at least approximately the full radiation power of the halogen lamps 1 is available. Accordingly, the radiation spectrum emitted by the halogen lamps 1 changes only slightly from this point in time until the halogen lamps 1 are switched off. In particular, the circuit flux density of the radiation impinging on the copy paper 6 is more than 300 kW / m 2 . In order to keep the constant operating temperature of about 2900 K at the surface of the filaments 2, the electrical Glühstrom is controlled by the filaments 2.
- the number of operating hours of the halogen lamps 1 depends crucially on the fact that lamp parts such as the brackets the filaments 2 at their ends and reflector components no exposed to significant thermal cycling. Therefore, the brackets of the filaments and the reflector components preferably actively cooled. These come air cooling and liquid cooling in question.
- That of the halogen lamps 1 at a filament surface temperature radiation emitted by 2900 K essentially consists of from short-wave infrared radiation. Longer wave shares The emitted radiation will be at least partially absorbed by the quartz glass tubes 8.
- An additional, in 1 not shown spectral filter can be provided to certain radiation components, which after passing through the Radiation through the quartz glass tubes 8 are still present, filter out. These radiation components are in particular in long-wave infrared radiation components and in radiation components, at the wavelength of the copy paper 6, imprints or already fixed toner of a different color one have a high degree of absorption.
- the radiation of the Infrared lamps 1 emitted in different directions.
- One Part of the radiation is directed, for example, directly in the direction of Toner 7 emitted on the copy paper 6 and from the toner. 7 absorbed.
- Another part of the radiation is going towards the Primary reflector 4 emitted and from this in the direction of Toners 7 reflected.
- Another part of the radiation is reached directly, or after reflection by the primary reflector 4, places of the copy paper 6, which carry no paint. by virtue of the low degree of absorption of the copy paper 6 for the emitted and optionally filtered radiation these radiation parts substantially from the copy paper reflected.
- An essential part of the reflected radiation meets the primary reflector 4 or a secondary reflector 5 at the bottom of a reflector body 3, in whose groove-shaped recesses arranged the halogen lamp 1 are, wherein the surfaces of the channel-shaped recesses with a reflective layer are coated or preferably made of polished aluminum, so that the Primary reflector 4 is formed.
- From the primary reflector 4 or from the secondary reflector 5 is an essential part of incident infrared radiation again in the direction of the copy paper 6 reflected back. There the radiation hits either on the toner 7 or on locations of the copy paper 6, not Wear toner. Accordingly, one part of the impinging radiation continues the reflection chain. In the result becomes the predominant part of the halogen lamps 1 emitted radiation from the toner 7 and absorbed into heat implemented.
- the radiation area laterally that is, in Direction of the applicator roll 10, in the direction of the conveyor rollers 15, 16 or in directions across the image surface, leave laterally of the irradiation area preferably further Reflectors provided the radiation in the irradiation area Rebound.
- the Distance of the reflector body 3 to the top of the conveyor belt 13, where the copy paper 6 is located clearly be lower than shown in Fig. 1. Also in this way Radiation losses due to lateral leakage from the Irradiation range can be minimized.
- Fig. 2 shows a reflector arrangement of such a device. Except the reflector body already described with reference to FIG. 1 3 with the primary reflector 4 and the secondary reflector. 5 the reflector assembly has a total of 4 side reflector body 23, of which due to the sectional view, however only two are shown. The other, not shown side reflector body are located above and below the Image plane of Fig. 2 at the level of the illustrated side reflector body 23.
- the side reflector body have at their Irradiation space side secondary reflectors 21, the preferably have a surface of polished aluminum.
- a in the reflector assembly is a remindreflektor restructuring 24 provided with a back reflector 22.
- the back reflector 22 is on the back of the shown by broken lines directed sheet-like carrier.
- Reflector arrangement is the through the reflectors 4, 5, 21, 22nd rimmed irradiation room almost completely closed. Therefore, at most slight radiation losses occur Emission of radiation from the irradiation room. All in all is the proportion of radiation that is indirect, d. h., about at least a reflection, starting from the radiation source on the leaf-like carrier or its paint application hits larger as 60% of the emitted radiation.
- the reflector body 3 has a cavity, not shown on. To the primary reflector 4 and the secondary reflector 5 to Cool, liquid, preferably water, through the Cavity passed. For this purpose, the reflector body 3 an input port 25 for introducing the liquid and an output port 26 for discharging the liquid. The flow direction is indicated in Fig. 2 with arrows.
- the coolant takes on the inside of the reflectors 4, 5 heat up, which inevitably by absorption a portion of the radiant energy absorbed by the reflectors 4, 5 arises.
- the conveyor roller pair 15, 16 fulfilled except the Promotion function two more functions.
- the conveyor roller pair 15, 16 exercises the required Pressure on the heated toner or on the paper out. Furthermore, the conveyor roller pair 15, 16 cools the toner 7 and the copy paper 6 from. Subsequent components of the copier therefore do not have to be temperature resistant.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fixierung eines Farbauftrages auf einem blattartigen und/oder endlosen Träger, insbesondere von Tonerpulver auf Kopierpapier und/oder Laserdruckpapier, wobei der Farbauftrag erwärmt wird, um eine dauerhafte Verbindung mit dem Träger zu erzielen. Unter "endlos" wird verstanden, daß einzelne Abschnitte des Trägers im Unterschied zu einzelnen Blättern ohne Zwischenraum mit anderen Abschnitten zusammenhängen. Dabei können die Abschnitte beispielsweise an vorperforierten Linien voneinander getrennt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines Mittels zur Fixierung des Farbauftrages. Bei der Fixierung findet insbesondere auch eine Vernetzung des Toners statt.The invention relates to a method and a device for Fixation of a paint job on a sheet-like and / or endless carrier, in particular toner powder on copy paper and / or laser printing paper, wherein the inking is heated, to achieve a permanent connection with the wearer. Under "endless" is understood to mean individual sections of the carrier unlike individual leaves without space with others Related sections. The sections can for example, separated from pre-perforated lines become. The invention further relates to the use of a Means for fixing the paint job. At the fixation In particular, crosslinking of the toner also takes place.
Bei der Fixierung eines Farbauftrages auf einem blattartigen Träger soll der Farbauftrag dauerhaft mit dem Träger verbunden werden. Die Dauerhaftigkeit schließt jedoch nicht aus, daß der Farbauftrag, beispielsweise zur Korrektur eines Gesamtbildes, ganz oder teilweise von dem Träger wieder entfernt wird. Der Träger kann nicht nur aus herkömmlichem Papier, sondern auch aus Spezialpapier mit Harzbestandteilen, Folie und/oder jeglichem anderen Trägermaterial bestehen.When fixing a paint job on a sheet-like Carrier should the color order permanently connected to the carrier become. However, the durability does not rule out that the Paint application, for example, to correct an overall picture, is completely or partially removed from the carrier again. Of the Carrier can not only be made of ordinary paper, but also made of special paper with resin components, foil and / or any consist of other carrier material.
Bei Kopiergeräten ist es bekannt, ein Pulver aus schwarzen oder andersfarbigen Farbpartikeln (Tonerpulver) mittels elektrophotographischer Verfahren auf Kopierpapier aufzubringen, so daß die Umrisse und evtl. die Farbe des aus Tonerpulver bestehenden Farbauftrages einem Originalbild entsprechen. Das Tonerpulver wird unmittelbar nach seinem Aufbringen auf das Kopierpapier durch elektrostatische Kräfte, Adhäsion und/oder durch seine Gewichtskraft an der gewünschten Stelle des Kopierpapiers gehalten. Anschließend wird das Tonerpulver fixiert, indem das Kopierpapier mit dem Tonerpulverauftrag durch den Zwischenraum eines Fixierwalzenpaares gefördert wird. Zumindest eine der beiden Fixierwalzen wird aktiv geheizt, das heißt, durch eine Heizung auf eine Temperatur erwärmt und gehalten. Die Temperatur der Walzenoberfläche reicht aus, um das Tonerpulver zu schmelzen und eine feste Verbindung des Tonerpulvers mit dem Kopierpapier zu bewirken.In copiers, it is known to use a powder of black or different colored color particles (toner powder) by means of electrophotographic Apply method on copy paper, so that the outlines and possibly the color of the toner powder Color orders correspond to an original image. The toner powder is immediately after its application to the copy paper by electrostatic forces, adhesion and / or by his Weight at the desired location of the copy paper held. Subsequently, the toner powder is fixed by the Copy paper with the toner powder coating through the gap a fixing roller pair is promoted. At least one of the Both fuser rollers are actively heated, that is, by a Heating to a temperature heated and maintained. The Temperature of the roll surface is sufficient to the toner powder to melt and a firm connection of the toner powder with the Effect copying paper.
Bei der Fixierung mittels eines Fixierwalzenpaares kommt es auf einen guten Wärmeübergang zwischen den Fixierwalzen und dem Tonerpulver, bzw. dem Kopierpapier, an. Der Abstand zwischen den beiden Fixierwalzen wird daher so eingestellt, daß die Oberflächen der Fixierwalzen das Kopierpapier bzw. das Tonerpulver unter einem Anpreßdruck kontaktieren. Der Anpreßdruck kann zusätzlich zu der Erwärmung zur Fixierung beitragen, indem das geschmolzene Tonerpulver in die Köpierpapieroberfläche hineingedrückt wird. Hierdurch wird eine Verzahnung der Toneroberflächen mit der Kopierpapieroberfläche bewirkt.When fixing by means of a fixing roller pair it comes up a good heat transfer between the fuser rollers and the Toner powder, or the copy paper, on. The distance between the two fuser rollers is therefore adjusted so that the Surfaces of the fixing rollers, the copy paper or the toner powder contact under a contact pressure. The contact pressure In addition to warming, it may contribute to fixation by: pressed the molten toner powder into the Kopierpapieroberfläche becomes. As a result, a toothing of the toner surfaces causes with the copy paper surface.
Das gleiche oder ähnliche Verfahren zur Fixierung von Farbaufträgen werden beispielsweise bei Laserdruckern angewendet.The same or similar process for fixing paint jobs are used for example in laser printers.
Es ist bekannt, daß bei Fixierverfahren, die in der beschriebenen Weise oder in anderer Weise eine Kontakterwärmung des Farbauftrages und/oder des blattartigen Trägers bewirken, eine Aufwärmzeit benötigt wird, in der die Heizung den Kontaktkörper, insbesondere die aktiv beheizte Fixierwalze, auf Betriebstemperatur erwärmt. Ist beispielsweise ein Kopiergerät oder ein Laserdrucker bereits seit einiger Zeit ausgeschaltet, muß zunächst gewartet werden, bis die Betriebstemperatur erreicht ist. Aus diesem Grund wird die Heizung auch nicht ausgeschaltet, wenn nur kurze Unterbrechungen zwischen zwei Fixiervorgängen zu erwarten sind oder möglich sind. Die Heizung wird daher üblicherweise erst nach einigen Minuten abgeschaltet oder in einen Bereitschaftsmodus versetzt, in dem die Kontaktvorrichtung eine geringere Temperatur als Betriebstemperatur behält.It is known that in fixing described in the Manner or otherwise a contact heating of the Apply paint and / or the sheet-like carrier, a Warm-up time is needed, in which the heater is the contact body, in particular the actively heated fixing roller, to operating temperature heated. For example, is a copier or a laser printer has been off for some time, must first be serviced until the operating temperature is reached. Because of this, the heater will not work either turned off when only short breaks between two Fixing processes are to be expected or possible. The heating system is therefore usually switched off after a few minutes or placed in a standby mode in which the contact device a lower temperature than the operating temperature reserves.
Da die aktiv beheizte Kontaktvorrichtung durch Wärmestrahlung und/oder durch Wärmeleitung und/oder durch Konvektion wärme verliert, muß darauf geachtet werden, daß die Vorrichtung zum Auftragen des Farbauftrages und der noch nicht aufgetragene Farbauftrag nicht erwärmt werden. Andernfalls würde das Material des Farbauftrages bereits vor dem Auftragen auf den blattartigen Träger einer Wärmebehandlung unterzogen, die das Auftragen in der gewünschten Weise verhindert oder erschwert.Since the actively heated contact device by heat radiation and / or by heat conduction and / or by convection heat loses, care must be taken that the device for Applying the paint application and not yet applied Ink application should not be heated. Otherwise the material would the paint job before applying to the sheet-like carrier subjected to a heat treatment, the Application in the desired way prevents or impedes.
Eine weitere Folge der Kontakterwärmung ist, daß meist der gesamte blattartige Träger in erheblichem Maße erwärmt wird. In weiteren, auf die Fixierung folgenden Verfahrensschritten muß die hohe Trägertemperatur einkalkuliert werden. Insbesondere müssen Vorrichtungsteile temperaturbeständig ausgelegt werden und müssen unter Umständen Abkühlungsphasen abgewartet werden.Another consequence of contact heating is that most of the entire sheet-like carrier is heated to a considerable extent. In further, following the fixation process steps must the high carrier temperature are taken into account. Especially Device parts must be designed temperature resistant and may have to wait for cooling phases.
Auch ist die Betriebstemperatur der Kontaktvorrichtung durch ihre Art und Bauweise begrenzt, mit der Folge, daß auch die Arbeitsgeschwindigkeit bzw. Taktrate begrenzt ist. Ein weiterer Grund für ein Limit der Betriebstemperatur liegt darin, daß das Papier auf etwa dieselbe Temperatur oder sogar auf eine höhere Temperatur als der Toner erwärmt wird und daß das Papier bei Überschreiten einer bestimmten Maximum-Temperatur beschädigt oder zerstört wird.Also, the operating temperature of the contact device is through their nature and construction limited, with the result that the Working speed or clock rate is limited. Another Reason for a limit of the operating temperature is that the Paper at about the same temperature or even higher Temperature as the toner is heated and that the paper at Exceeding a certain maximum temperature is damaged or destroyed.
Aus der EP 0 062 998 A2 sowie R.D. Archibald "Laser Printer Fusing System", H.P. Journal June 1982 sind Kopierverfahren mit Toner-Fixierung durch IR-Strahlung bekannt.From EP 0 062 998 A2 and R.D. Archibald "Laser Printer Fusing System ", H.P. Journal June 1982 are copying with Toner fixation by IR radiation known.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fixierung eines Farbauftrages auf einem blattartigen und/oder endlosen Träger der eingangs genannten Art anzugeben, bei dessen Ausführung bzw. Betrieb eine für die Fixierung nicht erforderliche Erwärmung von Vorrichtungsteilen und/oder des blattartigen Trägers vermeidbar ist. Object of the present invention is to provide a method and a device for fixing a paint job on a sheet-like and / or endless carrier of the aforementioned Specify type, in its execution or operation one for the Fixing unnecessary heating of device parts and / or the sheet-like carrier is avoidable.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruches 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
10
gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils
abhängigen Ansprüche.The task is performed by a procedure with the characteristics of
Claim 1 and a device with the features of the
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung liegt darin, daß der Farbauftrag mit Infrarotstrahlung bestrahlt wird, so daß der Farbauftrag durch Absorption zumindest eines Teils der Infrarotstrahlung erwärmt wird. Vorrichtungsseitig wird hierzu vorgeschlagen, eine Strahlungsquelle zum Erzeugen von Infrarotstrahlung vorzusehen und einen Bestrahlungsbereich vorzusehen, in den der Träger einbringbar ist, um dort der Infrarotstrahlung ausgesetzt zu werden, so daß der Farbauftrag erwärmt wird.An essential idea of the invention is that the Color is irradiated with infrared radiation, so that the Color application by absorption of at least part of the infrared radiation is heated. Device side is proposed to this end, a radiation source for generating infrared radiation to provide and to provide an irradiation area, in which the carrier is einbringbar to there the infrared radiation be exposed so that the paint is heated.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Infrarotstrahlung derart einstellbar und/oder steuerbar ist, daß eine gezielte Erwärmung nur der für die Fixierung des Farbauftrages auf dem Träger erforderlichen Materie bewirkt wird. Eine gezielte Erwärmung schließt allerdings nicht aus, daß auch Bereiche des Trägers, die keinen Farbauftrag tragen, erwünschtermaßen miterwärmt werden, beispielsweise um der Fixierung nachfolgende Verfahrensschritte vorzubereiten oder um den Träger zu trocknen. Es findet durch die Erwärmung auch eine Vernetzung des Farbauftrages statt.An advantage of the invention is that infrared radiation is adjustable and / or controllable that a targeted Heating only for the fixation of the paint job on the Carrier required matter is effected. A targeted warming does not rule out, however, that also areas of Carriers that do not wear paint, desirably miterwärmt be, for example, the fixation subsequent Prepare process steps or to dry the carrier. It takes place the heating also a cross-linking of the paint job instead.
Erfindungsgemäß liegen die Infrarotstrahlung oder ihre wesentlichen, die Erwärmung bewirkenden Strahlungsanteile im nahen Infrarot. Unter nahem Infrarot wird derjenige Spektralbereich elektromagnetischer Strahlung verstanden, der zwischen dem sichtbaren Wellenlängenbereich und etwa 1,4 Mikrometer Wellenlänge liegt. Insbesondere liegen 80% der Strahlungsenergie im Wellenlängenbereich von 0,8 bis 1,8 µm. Besonders bevorzugt wird, daß die Infrarotstrahlung oder ihre wesentlichen, die Erwärmung bewirkenden Strahlungsanteile, im Wellenlängenbereich zwischen dem sichtbaren Bereich und 1,0 Mikrometer Wellenlänge liegen.According to the invention, the infrared radiation or its essential, the heating effecting radiation components in the near Infrared. Near-infrared becomes the spectral range electromagnetic radiation understood between the visible wavelength range and about 1.4 microns wavelength lies. In particular, 80% of the radiant energy is in the Wavelength range from 0.8 to 1.8 μm. Especially preferred is that the infrared radiation or its essential, the Heating causing radiation components, in the wavelength range between the visible range and 1.0 micron wavelength lie.
Insbesondere wenn die Infrarotstrahlung von einer Strahlungsquelle emittiert wird, die eine Emissionstemperatur von 2500 K oder höher hat, insbesondere von 2900 K oder höher, kann eine höhere Strahlungsflußdichte der von dem Farbauftrag absorbierten Infrarotstrahlung erreicht werden, da die emittierende Oberfläche der Strahlungsquelle Strahlung mit größerer Strahldichte emittiert. Weiterhin verschiebt sich das spektrale Maximum der emittierten Strahldichte gemäß dem Wienschen Verschiebungsgesetz mit zunehmender Oberflächentemperatur zu kürzeren Wellenlängen und wird die in Prozent ausgedrückte verteilung der emittierten Strahlungsenergie schärfer, das heißt, ein bestimmter Prozentsatz der Strahlungsenergie wird in einem immer schmaleren Spektralbereich um die Wellenlänge maximaler spektraler Strahldichte herum emittiert. Auf diese Weise lassen sich spektral unterschiedliche optische Eigenschaften, insbesondere Absorptions- und Reflexionseigenschaften, der an der Strahlungserwärmung beteiligten Vorrichtungsteile, des Farbauftrages und des Trägers besser im Sinne einer gezielten Erwärmung ausnutzen. Daher werden bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Farbauftrag und der Träger derart ausgewählt, daß sich ihre Absorptionseigenschaften für die Absorption von Infrarotstrahlung spektral unterscheiden. Vorzugsweise weist der Träger im nahen Infrarot einen geringen Absorptionsgrad auf, beispielsweise einen Absorptionsgrad von 0,1 bis 0,2, und weist der Farbauftrag im nahen Infrarot einen Absorptionsgrad auf, beispielsweise einen Absorptionsgrad von 0,7 bis 0,9. Die Strahlungsenergie, die auf den Träger und den darauf befindlichen Farbauftrag eingestrahlt wird, wird daher überwiegend von dem Farbauftrag absorbiert. Auf diese Weise findet eine gezielte Erwärmung des Farbauftrages statt.In particular, when the infrared radiation from a radiation source is emitted, which has an emission temperature of 2500 K. or higher, in particular of 2900 K or higher, may be one higher radiation flux density absorbed by the paint Infrared radiation can be achieved because the emitting Surface of the radiation source Radiation with greater radiance emitted. Furthermore, the spectral shifts Maximum of the emitted radiance according to Wien's law of displacement with increasing surface temperature too shorter wavelengths and is expressed in percent distribution of the emitted radiation energy sharper, the means, a certain percentage of the radiant energy is in an increasingly narrow spectral range around the wavelength of maximum Spectral radiance emitted around. In this way can be spectrally different optical properties, in particular absorption and reflection properties, the the radiation heating involved device parts, the Paint job and the wearer better in the sense of a targeted Exploit warming. Therefore, in a further education of the inventive method of applying paint and the carrier selected such that their absorption properties for distinguish the absorption of infrared radiation spectrally. Preferably, the near infrared carrier has a small one Absorbency, for example, an absorbance of 0.1 to 0.2, and has the near infrared paint application Absorbency, for example, an absorbance of 0.7 to 0.9. The radiant energy acting on the carrier and the is irradiated thereon color application, therefore mainly absorbed by the paint. In this way There is a targeted warming of the paint job.
Vorzugsweise wird die Infrarotstrahlung vor dem Auftreffen auf dem Farbauftrag spektral gefiltert, und wird die Filterung derart auf die Absorptionseigenschaften des Trägers und des Farbauftrages abgestimmt, daß die Erwärmung des Trägers vernachlässigbar klein ist. Als Spektralfilter kommen beispielsweise optische Gitter, spektral selektiv transparente Materialien, wie Glas, und spektral unterschiedlich brechende Materialien mit geeigneter Formgebung, beispielsweise Prismen, in Frage. Insbesondere werden bei der Filterung längerwellige Strahlungsanteile der Infrarotstrahlung herausgefiltert, um die Erwärmung des Trägers zu minimieren. Bevorzugtermaßen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Spektralfilter zum Herausfiltern von Strahlungsanteilen der Strahlungsquelle auf, wobei der Spektralfilter zwischen der Strahlungsquelle und dem Bestrahlungsbereich angeordnet ist. Bei einer Weiterbildung ist der Spektralfilter ein plattenartiger, durch Absorption bestimmter spektraler Strahlungsanteile wirkender Filter, insbesondere eine Quarzglasscheibe.Preferably, the infrared radiation before hitting spectrally filtered the color application, and is the filtering such on the absorption properties of the carrier and the Coordinated Farbauftrages that the heating of the carrier negligible is small. As a spectral filter, for example optical gratings, spectrally selective transparent materials, like glass, and spectrally different refractive materials with suitable shaping, for example prisms, in Question. In particular, when filtering longer wavelength Radiation components of the infrared radiation filtered out to the Minimize heating of the wearer. Preferred dimensions, the Device according to the invention a spectral filter for filtering out of radiation components of the radiation source, wherein the spectral filter between the radiation source and the Irradiation range is arranged. In a continuing education is the spectral filter a plate-like, by absorption certain spectral radiation components acting filter, in particular a quartz glass pane.
Bevorzugt wird weiterhin, daß die Erwärmung des Farbauftrages mittels Infrarotstrahlung in kurzer Zeit, insbesondere innerhalb von Sekundenbruchteilen oder von wenigen Sekunden, stattfindet. In diesen Fällen kann eine unerwünschte Durchwärmung des Trägers wirksam vermieden werden, wobei auch die flache Form des Trägers hilfreich ist. Insbesondere findet eine nennenswerte Erwärmung des Trägers nur unmittelbar an den Grenzflächen der Trägeroberfläche und des Farbauftrages statt. Eine solche lokal begrenzte Erwärmung kann durchaus erwünscht sein, um eine feste Verbindung mit dem Farbauftrag zu erhalten.It is further preferred that the heating of the paint job by means of infrared radiation in a short time, especially within fractions of a second or a few seconds. In these cases, an unwanted warm-up the carrier can be effectively avoided, including the flat Shape of the carrier is helpful. In particular, finds a significant Heating of the carrier only directly at the interfaces the carrier surface and the paint job instead. A such localized warming may well be desirable to get a firm connection with the paint application.
Bei einer Weiterbildung werden von dem Träger und dem Farbauftrag nicht absorbierte, reflektierte Strahlungsanteile der Infrarotstrahlung in Richtung des Trägers bzw. des Farbauftrages zurückreflektiert. Auf diese Weise wird die nicht bzw. noch nicht absorbierte Strahlungsenergie zurückreflektiert und zumindest teilweise von dem Farbauftrag absorbiert.In a further development of the carrier and the paint application not absorbed, reflected radiation components of Infrared radiation in the direction of the carrier or the paint application reflected back. In this way, the not or not yet absorbed radiation energy reflected back and at least partially absorbed by the paint application.
Eine weitere Möglichkeit, die von einer Strahlungsquelle emittierte Infrarotstrahlung effektiv für die Erwärmung des Farbauftrages zu nutzen, besteht darin, daß von der Strahlungsquelle nicht in Richtung des Trägers bzw. des Farbauftrages emittierte Infrarotstrahlung in Richtung des Trägers bzw. des Farbauftrages reflektiert wird. Vorrichtungsseitig ist hierzu vorzugsweise ein Primärreflektor zum Reflektieren der erzeugten Infrarotstrahlung und zum Konzentrieren der Infrarotstrahlung in dem Bestrahlungsbereich vorgesehen, in den der Träger einbringbar ist. Bei einer Weiterbildung ist ein Sekundärreflektor zum Zurückreflektieren von Strahlungsanteilen der Infrarotstrahlung, die von dem Träger und dem Farbauftrag nicht absorbiert und in Richtung des Sekundärreflektors reflektiert werden, in Richtung des Trägers vorgesehen.Another option, that of a radiation source emitted infrared radiation effectively for the heating of the Farbauftrag to use, is that of the radiation source not in the direction of the carrier or the paint job emitted infrared radiation in the direction of the carrier or the Color order is reflected. Device side is this preferably a primary reflector for reflecting the generated Infrared radiation and to concentrate the infrared radiation provided in the irradiation area in which the carrier can be introduced. In a further development is a secondary reflector for reflecting back radiation components of Infrared radiation, not from the carrier and the paint absorbed and reflected in the direction of the secondary reflector be provided in the direction of the carrier.
Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese einen Rückreflektor auf, der aus Sicht der Strahlungsquelle hinter dem Bestrahlungsbereich angeordnet ist. Der Rückreflektor dient der Reflexion von Strahlung, die von der Strahlungsquelle emittiert wird, in Richtung des Trägers.In a further development of the device according to the invention has this a back reflector, from the perspective of the radiation source is arranged behind the irradiation area. Of the Reverse reflector is used for the reflection of radiation emitted by the Radiation source is emitted, in the direction of the carrier.
Erfindungsgemäß wird der Reflektor bzw. werden die Reflektoren aktiv gekühlt. Insbesondere weist der Reflektor bzw. weisen die Reflektoren einen Reflektorkörper mit einem darin angeordneten Hohlraum auf, um vorzugsweise eine Flüssigkeitskühlung des jeweiligen Reflektors von einer Innenseite der Reflektorfläche zu ermöglichen. Durch die Kühlung wird die von den Reflektoren emittierte Strahlung minimiert und so eine gute Steuerbarkeit der Bestrahlung des blattartigen Trägers bzw. seines Farbauftrages gewährleistet. Weiterhin wirken gekühlte Reflektoren als Schutzschilder gegen eine unerwünschte Erwärmung von Vorrichtungsteilen, die bei dem Prozeß der Erwärmung nicht erwärmt werden sollen. Die Kühlung, insbesondere die Flüssigkeits- und/oder Gaskühlung wird zweckmäßigerweise nicht nur bei Reflektoren angewendet, sondern allgemein bei einem Teil oder mehreren Teilen der Vorrichtung, die die Intensität, Richtung und/oder Wellenlänge der von der Strahlungsquelle emittierten Infrarot-Strahlung beeinflussen. Dies sind insbesondere auch Spektralfilter und/oder strahlungsdurchlässige Umhüllungen einer Strahlungsquelle, die zwangsläufig einer Erwärmung durch Absorption eines Teils der durch sie hindurchtretenden Strahlung unterliegen. According to the invention, the reflector or the reflectors actively cooled. In particular, the reflector or The reflectors have a reflector body with a therein arranged cavity to preferably a liquid cooling of the respective reflector from an inner side of the To allow reflector surface. Due to the cooling is the of The radiation emitted by the reflectors minimizes and thus a good Controllability of the irradiation of the sheet-like carrier or ensured its color order. Furthermore act cooled Reflectors as shields against unwanted warming of device parts involved in the process of heating should not be heated. The cooling, especially the Liquid and / or gas cooling is not expediently only used for reflectors, but generally for one Part or more parts of the device that the intensity, Direction and / or wavelength of the radiation source affect emitted infrared radiation. These are in particular also spectral filters and / or radiation-transmissive Envelopes of a radiation source, which inevitably one Heating by absorption of part of it through them subject to radiation passing through.
Insbesondere bei Kopiervorrichtungen oder bei Laserdruckern werden die Farbaufträge einer Mehrzahl von blattartigen Trägern nacheinander fixiert, indem die blattartigen Träger nacheinander in den Fixierbereich gefördert werden. Dabei können mehr oder weniger große zeitliche Abstände auftreten. Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Mehrzahl der blattartigen Träger mit Farbaufträgen nacheinander durch einen Bestrahlungsbereich gefördert, in dem die Infrarotbestrahlung stattfindet, und wird die Infrarotbestrahlung abhängig von der Förderung, insbesondere abhängig von dem Durchqueren eines Trägers durch den Bestrahlungsbereich, gestartet und gestoppt. Dabei kann die Bestrahlung insbesondere schon vor dem Eintreten eines blattartigen Trägers in den Bestrahlungsbereich gestartet werden. Ein wesentlicher Vorteil dieser Weiterbildung ist, daß die Bestrahlungsquellen in den Pausenzeiten keine unnötige Erwärmung von Vorrichtungsteilen und anderer Materie bewirkt. Weiterhin wird Energie gespart.Especially with copiers or laser printers become the paint jobs of a plurality of sheet-like carriers fixed one after another by the sheet-like carrier successively be promoted to the fixation. It can do more or less large time intervals occur. At a Further development of the method according to the invention is a plurality the sheet-like carrier with paint jobs in succession promoted by an irradiation area in which the infrared radiation takes place, and becomes the infrared radiation depending on the promotion, in particular depending on the Traversing a carrier through the irradiation area, started and stopped. In this case, the irradiation in particular even before the entry of a sheet-like carrier in the Irradiation range can be started. A significant advantage this development is that the radiation sources in the Pause times no unnecessary heating of device parts and other matter. Furthermore, energy is saved.
Enthält der Farbauftrag Farbpartikel unterschiedlicher Farbe, beispielsweise blau, rot und grün, und werden die Farbauftragsteile unterschiedlicher Farbe in aufeinanderfolgenden Prozeßschritten jeweils zunächst aufgetragen und dann fixiert, wird vorzugsweise die Infrarotbestrahlung spektral auf unterschiedliche Absorptionseigenschaften des jeweiligen Farb-Teilauftrages abgestimmt. So werden insbesondere bereits fixierte Teile des Farbauftrages weniger stark erwärmt als noch nicht fixierte Teile, oder werden im günstigsten Fall gar nicht mehr erwärmt. Die Anpassung der Infrarotstrahlung an die Absorptionseigenschaften erfolgt insbesondere durch Filterung und/oder Anpassung der Emissionstemperatur eines Wärmestrahlers.If the paint application contains color particles of different colors, For example, blue, red and green, and become the paint application parts different color in successive Process steps first applied and then fixed, Preferably, the infrared radiation is spectrally different Absorption properties of the respective partial color order Voted. In particular already fixed parts of the paint job less heated than before unfixed parts, or in the best case not at all more heated. The adaptation of the infrared radiation to the Absorption properties occur in particular by filtering and / or adjusting the emission temperature of a heat radiator.
Zur Erwärmung des Farbauftrages wird erfindungsgemäß die Verwendung einer Infrarotlampe vorgeschlagen. Vorzugsweise ist die Infrarotlampe eine Halogenlampe. Besonders bevorzugt wird eine Infrarotlampe, die einen Glühkörper zur Strahlungsemission aufweist, der bei Emissionstemperaturen von 2500 K oder höher, insbesondere bei Emissionstemperaturen von 2900 K oder höher, betreibbar ist. Insbesondere ist die Infrarotlampe als Röhrenstrahler mit einem sich linienartig in einer strahlungsdurchlässigen Röhre, vorzugsweise in einer Quarzglasröhre, erstreckenden Glühfaden ausgebildet ist.For heating the paint application according to the invention is the use an infrared lamp proposed. Preferably, the Infrared lamp a halogen lamp. Particularly preferred is a Infrared lamp containing an incandescent body for radiation emission having an emission temperature of 2500 K or higher, especially at emission temperatures of 2900 K or higher, is operable. In particular, the infrared lamp is a tube radiator with a line-like in a radiolucent Tube, preferably in a quartz glass tube, extending Filament is formed.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Infrarotlampe mit einem plattenartigen, durch Absorption bestimmter spektraler Strahlungsanteile wirkenden Spektralfilter, insbesondere mit einer Quarzglasscheibe, kombiniert, wobei der Spektralfilter zwischen der Strahlungsquelle, d. h., dem Glühkörper, und dem Bestrahlungsbereich angeordnet ist, in dem der blattartige Träger angeordnet wird. Hierbei wird ein Zwischenraum zwischen der Strahlungsquelle und dem Spektralfilter von einem Kühlgas zwangsweise durchströmt. Der Spektralfilter dient dabei der Abgrenzung des Strömungsraumes gegen den Raum, in dem sich der Bestrahlungsbereich befindet. Durch eine derartige Zwangskonvektionskühlung wird vorzugsweise außer dem Spektralfilter auch eine etwaig vorhandene strahlungsdurchlässige Umhüllung der Strahlungsquelle und/oder ein oder mehrere etwaig vorhandene Reflektoren im Bereich der Strahlungsquelle gekühlt.In a preferred embodiment, the infrared lamp with a plate-like, by absorption determined spectral Radiation components acting spectral filter, in particular with a quartz glass, combined, the spectral filter between the radiation source, d. h., the filament, and the Irradiation region is arranged, in which the leaf-like Carrier is arranged. Here is a gap between the radiation source and the spectral filter of a cooling gas flows forcibly. The spectral filter serves the Delimitation of the flow space against the space in which the Irradiation area is located. By such forced convection cooling is preferably also out of the spectral filter a possibly existing radiation-permeable enclosure of Radiation source and / or one or more possibly existing Reflectors cooled in the area of the radiation source.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Dabei wird auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
- Fig.1
- ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung als Bestandteil eines Kopierers zum Kopieren von auf Papier gedruckten Texten, Bildern und dergleichen.
- Fig. 2
- einen Längsschnitt durch eine Reflektoranordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels.
- Fig.1
- An embodiment of an inventive device as part of a copier for copying printed on paper texts, images and the like.
- Fig. 2
- a longitudinal section through a reflector assembly of a second embodiment.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist zwei Halogenlampen 1
auf, die jeweils einen Glühfaden 2 aus Wolframdraht haben. Die
Glühfäden 2 sind jeweils entlang der Zentrumslinie einer sich
senkrecht zur Bildrichtung erstreckenden Quarzglasröhre 8 angeordnet.
Mit den Halogenlampen 1 ist jeweils ein Primärreflektor
4 kombiniert, der sich bei konstantem Querschnittsprofil
parallel zu der Quarzglasröhre 8 erstreckt. Bei eingeschalteter
Halogenlampe 1 reflektiert der Primärreflektor 4 von der Halogenlampe
1 nicht in Richtung eines Bestrahlungsbereiches
emittierte Infrarotstrahlung in den Bestrahlungsbereich.The device shown in FIG. 1 has two halogen lamps 1
on, each having a
Bei der in Fig. 1 gezeigten Momentaufnahme befindet sich ein
Blatt Kopierpapier 6 in dem Bestrahlungsbereich. Das Kopierpapier
6 wurde zuvor von rechts kommend in den Bestrahlungsbereich
gefördert. Hierzu weist die Vorrichtung bzw. ein mit der
Vorrichtung kombinierter Kopierer eine Auftragswalze 10 und
eine Auftragsgegenwalze 11 auf. Die Rotationsachsen der Auftragswalze
10 und der Auftragsgegenwalze 11 sind parallel
zueinander ausgerichtet und derart positioniert, daß bei
gegenläufiger Rotationsbewegung der Walzen ein von rechts oben
in Fig. 1 zugeführtes Kopierpapier (Zuführrichtung ist mit
Pfeil angedeutet) von dem Walzenpaar nach links unten gefördert
wird. Ein Führungselement 12 sorgt dafür, daß das Kopierpapier
in eine horizontale Förderrichtung umschwenkt und so in den
Bestrahlungsbereich eintritt.In the snapshot shown in Fig. 1 is a
Sheet of
Die Auftragswalze 10 dient dem Auftrag von Tonerpulver auf
Kopierpapier 6, das durch den Zwischenraum zwischen der
Auftragswalze 10 und der Auftragsgegenwalze 11 hindurchgefördert
wird. Durch ein elektrophotographisches Kopierverfahren
wird durch eine nicht gezeigte Einrichtung das Tonerpulver auf
die Auftragswalze 10 aufgebracht, und zwar entsprechend der
Schrift oder dem Bild des Originals, von dem eine Kopie erzeugt
werden soll. Beim Abrollen der Auftragswalze 10 wird das Tonerpulver
im Bereich des Zwischenraums zu der Auftragsgegenwalze
11 auf das Kopierpapier 6 aufgebracht. Bis zum Eintritt in den
Bestrahlungsbereich haftet das Tonerpulver an dem Kopierpapier
6 aufgrund elektrostatischer Kräfte. The
Beim Eintritt in den Bestrahlungsbereich kommt das Kopierpapier
6 an seiner Unterseite mit der Oberfläche eines Förderbandes
13 in Kontakt und wird durch die endlos umlaufende
Bewegung des Förderbandes 13 durch den Bestrahlungsbereich
hindurchgefördert, bis das vordere Ende des Kopierpapiers 6 ein
Förderwalzenpaar 15, 16 erreicht. Dabei wird das Kopierpapier 6
durch ein weiteres Führungselement 14 unterstützt.Upon entering the irradiation area, the copy paper comes
6 on its underside with the surface of a
Das in Fig. 1 gezeigte Kopierpapier 6 trägt beispielhaft an
drei Stellen an seiner Oberseite Toner 7, der wie beschrieben
durch die Auftragswalze 10 auf das Kopierpapier 6 aufgebracht
wurde. Sowohl das Kopierpapier selbst als auch der Toner 7 sind
übertrieben dick dargestellt.The
Kurz vor dem Eintritt des Kopierpapiers 6 in den Bestrahlungsbereich,
der ungefähr durch die Oberseite des Förderbandes 13
definiert ist, werden die Halogenlampen 1 eingeschaltet. Aufgrund
der geringen thermischen Trägheit der Glühfäden 2 ist die
Betriebstemperatur der Glühfäden 2 innerhalb von Sekundenbruchteilen
nach dem Einschalten erreicht. Wenn das Kopierpapier
6 mit seiner Vorderkante in den Bestrahlungsbereich eintritt,
steht zumindest annähernd die volle Strahlungsleistung
der Halogenlampen 1 zur Verfügung. Dementsprechend verändert
sich das von den Halogenlampen 1 emittierte Strahlungsspektrum
ab diesem Zeitpunkt bis zum Ausschalten der Halogenlampen 1 nur
noch geringfügig. Insbesondere beträgt die Schaltungsflußdichte
der auf das Kopierpapier 6 auftreffenden Strahlung mehr als 300
kW/m2. um die konstante Betriebstemperatur von etwa 2900 K an
der Oberfläche der Glühfäden 2 zu halten, wird der elektrische
Glühstrom durch die Glühfäden 2 geregelt.Shortly before the entry of the
Die Anzahl der erreichbaren Betriebsstunden der Halogenlampen 1
hängt entscheidend davon ab, daß Lampenteile wie die Halterungen
der Glühfäden 2 an ihren Enden und Reflektorbauteile keinen
wesentlichen thermischen Wechselbelastungen ausgesetzt sind.
Daher werden die Halterungen der Glühfäden und die Reflektorbauteile
vorzugsweise aktiv gekühlt. Hierzu kommen Luftkühlungen
und Flüssigkeitskühlungen in Frage.The number of operating hours of the halogen lamps 1
depends crucially on the fact that lamp parts such as the brackets
the
Die von den Halogenlampen 1 bei einer Glühfaden-Oberflächentemperatur
von 2900 K emittierte Strahlung besteht im wesentlichen
aus kurzwelliger Infrarotstrahlung. Längerwellige Anteile
der emittierten Strahlung werden zumindest teilweise
durch die Quarzglasröhren 8 absorbiert. Ein zusätzlicher, in
Fig. 1 nicht dargestellter Spektralfilter kann vorgesehen sein,
um bestimmte Strahlungsanteile, die nach dem Durchtritt der
Strahlung durch die Quarzglasröhren 8 noch vorhanden sind,
herauszufiltern. Diese Strahlungsanteile bestehen insbesondere
in langwelligen Infrarotstrahlungsanteilen und in Strahlungsanteilen,
bei deren Wellenlänge das Kopierpapier 6, Bedruckungen
oder bereits fixierter Toner einer anderen Farbe einen
hohen Absorptionsgrad aufweisen.That of the halogen lamps 1 at a filament surface temperature
radiation emitted by 2900 K essentially consists of
from short-wave infrared radiation. Longer wave shares
The emitted radiation will be at least partially
absorbed by the
Wie mit Pfeilen angedeutet ist, wird die Strahlung von den
Infrarotlampen 1 in unterschiedliche Richtungen emittiert. Ein
Teil der Strahlung wird beispielsweise direkt in Richtung des
Toners 7 auf dem Kopierpapier 6 emittiert und von dem Toner 7
absorbiert. Ein anderer Teil der Strahlung wird in Richtung des
Primärreflektors 4 emittiert und von diesem in Richtung des
Toners 7 reflektiert. Ein weiterer Teil der Strahlung erreicht
direkt, oder nach Reflexion durch den Primärreflektor 4, Stellen
des Kopierpapiers 6, die keinen Farbauftrag tragen. Aufgrund
des geringen Absorptionsgrades des Kopierpapiers 6 für
die emittierte und gegebenenfalls gefilterte Strahlung werden
diese Strahlungsteile im wesentlichen von dem Kopierpapier
reflektiert. Ein wesentlicher Teil der reflektierten Strahlung
trifft auf den Primärreflektor 4 oder auf einen Sekundärreflektor
5 an der Unterseite eines Reflektorkörpers 3, in dessen
rinnenförmigen Ausnehmungen die Halogenlampe 1 angeordnet
sind, wobei die Oberflächen der rinnenförmigen Ausnehmungen mit
einer reflektierenden Schicht beschichtet sind oder
vorzugsweise aus poliertem Aluminium bestehen, so daß der
Primärreflektor 4 gebildet ist. Von dem Primärreflektor 4 bzw.
von dem Sekundärreflektor 5 wird ein wesentlicher Teil der
auftreffenden Infrarotstrahlung wieder in Richtung des Kopierpapiers
6 zurückreflektiert. Dort trifft die Strahlung entweder
auf den Toner 7 oder auf Stellen des Kopierpapiers 6, die nicht
Toner tragen. Dementsprechend setzt sich mit einem Teil der
auftreffenden Strahlung die Reflexionskette fort. Im Ergebnis
wird der überwiegende Teil der von den Halogenlampen 1
emittierten Strahlung von dem Toner 7 absorbiert und in Wärme
umgesetzt.As indicated by arrows, the radiation of the
Infrared lamps 1 emitted in different directions. One
Part of the radiation is directed, for example, directly in the direction of
Um zu vermeiden, daß erhebliche Anteile der emittierten
Strahlung den Bestrahlungsbereich seitlich, das heißt, in
Richtung der Auftragswalze 10, in Richtung der Förderwalzen 15,
16 oder in Richtungen quer zur Bildoberfläche, verlassen, sind
seitlich des Bestrahlungsbereiches vorzugsweise weitere
Reflektoren vorgesehen, die die Strahlung in den Bestrahlungsbereich
zurückwerfen. Alternativ oder zusätzlich kann der
Abstand des Reflektorkörpers 3 zu der Oberseite des Förderbandes
13, an der sich das Kopierpapier 6 befindet, deutlich
geringer sein als in Fig. 1 dargestellt. Auch auf diese Weise
können Strahlungsverluste durch seitliches Austreten aus dem
Bestrahlungsbereich minimiert werden.In order to avoid that substantial portions of the emitted
Radiation the radiation area laterally, that is, in
Direction of the
Fig. 2 zeigt eine Reflektoranordnung einer solchen Vorrichtung.
Außer dem bereits anhand von Fig. 1 beschriebenen Reflektorkörper
3 mit dem Primärreflektor 4 und dem Sekundärreflektor 5
weist die Reflektoranordnung insgesamt 4 Seitenreflektorkörper
23 auf, von denen aufgrund der Schnittdarstellung jedoch nur
zwei dargestellt sind. Die anderen, nicht dargestellten Seitenreflektorkörper
befinden sich oberhalb und unterhalb der
Bildebene von Fig. 2 auf Höhe der dargestellten Seitenreflektorkörper
23. Die Seitenreflektorkörper weisen an ihrer
Bestrahlungsraumseite Sekundärreflektoren 21 auf, die
vorzugsweise eine Oberfläche von poliertem Aluminium haben.
Weiterhin ist in der Reflektoranordnung ein Rückreflektorkörper
24 mit einem Rückreflektor 22 vorgesehen. Der Rückreflektor 22
ist auf die Rückseite des durch unterbrochene Linien dargestellten
blattartigen Trägers gerichtet. Bei der gezeigten
Reflektoranordnung ist der durch die Reflektoren 4, 5, 21, 22
umrandete Bestrahlungsraum nahezu vollständig geschlossen.
Daher treten allenfalls geringfügige Strahlungsverluste durch
Austritt von Strahlung aus dem Bestrahlungsraum auf. Insgesamt
ist der Anteil der Strahlung, die indirekt, d. h., über zumindest
eine Reflexion, ausgehend von der Strahlungsquelle auf den
blattartigen Träger oder dessen Farbauftrag auftrifft, größer
als 60% der emittierten Strahlung.Fig. 2 shows a reflector arrangement of such a device.
Except the reflector body already described with reference to FIG. 1
3 with the primary reflector 4 and the secondary reflector. 5
the reflector assembly has a total of 4
Der Reflektorkörper 3 weist einen nicht dargestellten Hohlraum
auf. Um den Primärreflektor 4 und den Sekundärreflektor 5 zu
kühlen, wird Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, durch den
Hohlraum hindurchgeleitet. Hierzu weist der Reflektorkörper 3
einen Eingangsanschluß 25 zum Einleiten der Flüssigkeit und
einen Ausgangsanschluß 26 zum Hinausführen der Flüssigkeit auf.
Die Durchströmungsrichtung ist in Fig. 2 mit Pfeilen angedeutet.
Die Kühlflüssigkeit nimmt an der Innenseite der Reflektoren
4, 5 Wärme auf, die zwangsläufig durch Absorption
eines Teils der von den Reflektoren 4, 5 absorbierten Strahlungsenergie
entsteht. Bei einer alternativen Ausgestaltung
können auch die Seitenreflektorkörper 23 und/oder der Rückreflektorkörper
24 in ähnlicher Weise gekühlt werden.The
Unter erneutem Bezug auf Fig. 1 wird durch fortgesetzte Förderung
des Kopierpapiers 6 dieses zu dem Förderwalzenpaar 15,
16 gefördert. Das Förderwalzenpaar 15, 16 erfüllt außer der
Förderfunktion noch zwei weitere Funktionen. Bei Tonern bzw.
Farbaufträgen, die außer durch Erwärmung auch durch Druck
fixiert werden, übt das Förderwalzenpaar 15, 16 den erforderlichen
Druck auf den erwärmten Toner bzw. auf das Papier
aus. Weiterhin kühlt das Förderwalzenpaar 15, 16 den Toner 7
und das Kopierpapier 6 ab. Nachfolgende Bauteile des Kopierers
müssen deshalb nicht temperaturbeständig sein.Referring again to Figure 1, continued promotion
the
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- aufgrund der Erwärmung des Farbauftrages zumindest im wesentlichen durch Strahlungserwärmung kann gezielt die zu erwärmende Materie, insbesondere der Toner, erwärmt werden. Andere Materie, beispielsweise temperaturempfindliche Vorrichtungsbauteile, werden nicht zwangsläufig erwärmt.
- durch Verwendung von Glühkörpern geringer thermischer Trägheit als Infrarot-Strahlungsemitter können die Einschaltzeiten verkürzt werden und kann Energie gespart werden.
- durch gezielte Erwärmung möglichst nur des Farbauftrages kann ebenfalls Energie eingespart werden. Bei gleicher Heizleistung wird im Vergleich zu einer Kontakterwärmung eine schnellere Erwärmung bewirkt. Taktzeiten bei der sukzessiven Fixierung von Farbaufträgen auf einer Vielzahl von blattartigen Trägern (wie beim Kopieren eines Stapels von Dokumenten oder beim Laserdruck) können somit verkürzt werden.
- bei Farbaufträgen mit unterschiedlichen Farben können Teile des Farbauftrages selektiv erwärmt und fixiert werden.
- Vorrichtungsteile, die die Intensität, Richtung und/oder Wellenlänge der von der Strahlungsquelle emittierten Infrarotstrahlung beeinflussen, etwa Reflektoren oder Spektralfilter können aktiv gekühlt werden. Bei einer Kühlung durch Gas- bzw. Luftstrom ist es vorteilhaft, eine für die Strahlung durchlässige Platte oder einen plattenartigen Gegenstand zwischen der Strahlungsquelle und dem Bestrahlungsbereich anzuordnen, um den Bereich der Strahlungsquelle zu kühlen, jedoch die Kühlgase von dem Bestrahlungsbereich fernzuhalten. Weiterhin kann der Kühlgasstrom durch geeignete Positionierung der strahlungsdurchlässigen Platte eine effektive Anströmung des Bereichs der Strahlungsquelle, insbesondere der Strahlungsquelle bzw. deren Umhüllung und/oder der dort angeordneten Reflektoren, bewirken. Die Platte gewährleistet eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit in dem zu kühlenden Bereich und verhindert, daß der Kühlgasstrom divergiert.
- due to the heating of the ink application, at least substantially by radiation heating, it is possible to specifically heat the matter to be heated, in particular the toner. Other matter, such as temperature sensitive device components, are not necessarily heated.
- By using incandescent bodies of low thermal inertia as infrared radiation emitter, the turn-on times can be shortened and energy can be saved.
- by targeted heating as possible only the paint application can also be saved energy. At the same heat output, a faster heating is effected compared to a contact heating. Cycle times in the successive fixation of ink jobs on a variety of sheet-like carriers (such as copying a stack of documents or laser printing) can thus be shortened.
- For ink applications with different colors, parts of the ink application can be selectively heated and fixed.
- Device parts that influence the intensity, direction and / or wavelength of the infrared radiation emitted by the radiation source, such as reflectors or spectral filters can be actively cooled. In the case of cooling by gas or air flow, it is advantageous to arrange a radiation-permeable plate or a plate-like object between the radiation source and the irradiation area in order to cool the area of the radiation source, but to keep the cooling gases away from the irradiation area. Furthermore, by suitable positioning of the radiation-permeable plate, the cooling gas flow can bring about an effective flow of the area of the radiation source, in particular the radiation source or its sheath and / or the reflectors arranged there. The plate ensures a sufficient flow rate in the area to be cooled and prevents the flow of cooling gas diverging.
- 11
- Halogenlampehalogen lamp
- 22
- Glühfadenfilament
- 33
- Reflektorkörperreflector body
- 44
- Primärreflektorprimary reflector
- 55
- Sekundärreflektorsecondary reflector
- 66
- Kopierpapiercopy paper
- 77
- Tonertoner
- 88th
- Quarzglasröhrequartz glass tube
- 1010
- Auftragswalzeapplicator roll
- 1111
- AuftragsgegenwalzeContract roll
- 1212
- Führungselementguide element
- 1313
- Förderbandconveyor belt
- 1414
- Führungselementguide element
- 1515
- Förderwalzeconveyor roller
- 1616
- Förderwalzeconveyor roller
- 2121
- Sekundärreflektorsecondary reflector
- 2222
- Rückreflektorback reflector
- 2323
- SeitenreflektorkörperSide reflector body
- 2424
- RückreflektorkörperBack reflector body
- 2525
- Eingangsanschlußinput terminal
- 2626
- Ausgangsanschlußoutput terminal
Claims (16)
- A method of fixing a colour application (7) onto a sheet-like carrier (6), in particular of toner powder onto printing paper, wherein the colour application (7) is heated so as to achieve a permanent connection to the carrier (6),
characterized in that
the colour application (7) is irradiated by infrared radiation so that the colour application (7) is essentially heated and cured merely by the absorption of at least a part of the infrared radiation,
with the essential radiation portions thereof, which cause the heating, are in the near infrared, i.e. between 0.8 and 1.8 µm. - The method according to claim 1,
characterized in that
the infrared radiation is emitted by a radiation source (1) that has an emission temperature of 2500 K or above, in particular of 2900 K or above. - The method according to any one of claims 1 or 2,
characterized in that
the colour application (7) and/or the carrier (6) are selected such that their absorption properties for the absorption of infrared radiation are spectrally different, and that by the adjustment of the spectral distribution of the irradiated infrared radiation, the latter is absorbed preponderantly by the colour application (7). - The method according to claim 3,
characterized in that
prior to impinging on the colour application (7), the infrared radiation is spectrally filtered, and the filtering is matched to the absorption properties of the carrier (6) and the colour application (7) in such a manner that the heating of the carrier (6) relative to that of the colour application is negligibly low. - The method according to claim 4,
characterized in that
during filtering, radiation portions of the infrared radiation having longer waves are filtered out so as to minimize the heating of the carrier (6). - The method according to any one of claims 1 through 5,
characterized in that
radiation portions of the infrared radiation that have not been absorbed by the carrier (6) and the colour application (7) and are reflected by the carrier (6) and the colour application (7), are reflected back in the direction of the carrier (6) or the colour application (7). - The method according to any one of claims 1 through 6,
characterized in that
a plurality of the sheet-like carriers having colour applications is conveyed successively through an irradiation zone in which the infrared irradiation takes place, and that the infrared irradiation is started and stopped in dependence of the conveyance, in particular in dependence of a carrier passing through the irradiation zone. - The method according to any one of claims 1 through 7,
characterized in that
a part or several parts influencing the intensity, direction and/or wavelength of the infrared radiation emitted by a radiation source (1) and being incident on the irradiation zone, is/are liquid-cooled or gas-cooled. - The method according to any one of claims 1 through 8,
characterized in that
the colour application is cured by the infrared irradiation. - A device for performing the method of any one of claims 1 through 9, comprisinga radiation source (1) for generating infrared radiation having essential radiation portions of between 0.8 and 1.8 µm, andan irradiation zone into which the carrier (6) may be introduced so as to be exposed there to the infrared radiation such that the colour application is heated and fixed, anda primary reflector (4) for reflecting the generated infrared radiation and for focussing the infrared radiation within the irradiation zone, having a liquid-cooled reflector body.
- The device according to claim 10,
characterized by
a secondary reflector (5) for reflecting back into the direction of the carrier (6) radiation portions of the infrared radiation that have not been reflected by the carrier (6) and the colour application (7) and are reflected in the direction of the secondary reflector (5). - The device according to claim 10 or 11,
characterized in that
the reflectors have a reflector body (3, 23, 24) including a hollow space for liquid-cooling an inner side of the reflector surface of the respective reflector (4, 5, 21, 22). - The device according to any one of claims 10 through 12,
characterized by
a spectral filter for filtering out radiation portions of the radiation source (1), which filter is arranged between the radiation source (1) and the irradiation zone. - The device according to claim 13,
characterized in that
the spectral filter is a plate-like filter acting by absorption of specific spectral radiation portions, in particular a pane of quartz glass. - The device according to any one of claims 10 through 14,
characterized in that
a forced convection cooling means is provided for cooling a radiation-permeable component of the device by means of a cooling gas, in particular for cooling the spectral filter and/or for cooling an envelope surrounding the incandescent body of the radiation source (1). - The device according to any one of claims 10 through 15,
characterized in that
viewed from the radiation source (1), a back-reflector (22) is provided behind the irradiation zone for reflecting radiation portions.
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