EP1295183B1 - Vorrichtung und verfahren für eine druck- und/oder kopiereinrichtung mit reduzierter wärmebeanspruchung des trägermaterials - Google Patents

Vorrichtung und verfahren für eine druck- und/oder kopiereinrichtung mit reduzierter wärmebeanspruchung des trägermaterials Download PDF

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EP1295183B1
EP1295183B1 EP01967084A EP01967084A EP1295183B1 EP 1295183 B1 EP1295183 B1 EP 1295183B1 EP 01967084 A EP01967084 A EP 01967084A EP 01967084 A EP01967084 A EP 01967084A EP 1295183 B1 EP1295183 B1 EP 1295183B1
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EP
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fixing
carrier material
fixing unit
toner image
fixed
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EP01967084A
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Georg Fröhlich
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Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
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Oce Printing Systems GmbH and Co KG
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Publication date
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    • G03G2221/16—Mechanical means for facilitating the maintenance of the apparatus, e.g. modular arrangements and complete machine concepts
    • G03G2221/1639—Mechanical means for facilitating the maintenance of the apparatus, e.g. modular arrangements and complete machine concepts for the fixing unit

Definitions

  • the invention relates to a device for a printing and / or copying device, wherein the device is designed as a connectable with the printing and / or copying device burn-in station.
  • the invention further relates to a printing and / or copying device with a printing unit that generates a latent image, developed with toner and reprinted the developed toner image on a substrate.
  • a fixing unit is arranged, which fixes the re-printed toner image on the carrier material.
  • the invention relates to a method for printing a substrate.
  • the dry toners used in electrophotography mainly contain fusible plastic resins which melt when supplied with heat. Depending on the fixing method, the thermal energy is thereby released either by radiation, e.g. in flash or infrared radiation fixation, or by thermal contact, e.g. Hot rolling or Trans-Fix, transferred to the toner and the paper.
  • EP 0 789 860 B1 is a multifunctional electrographic printing device for printing on one or both sides of recording media in start-stop operation described.
  • This patent application and the parallel U.S. Application 5,713,071 become hereby incorporated by reference into the present specification.
  • the electrographic printing devices described in these patent applications have two fuser stations.
  • the first fixing station fixes the toner image printed on the front side of the substrate
  • the second fixing station fixes the toner image printed on the back surface of the substrate.
  • the fixing takes place with a Thermoyakfixierstation with a heated fixing roller and associated pressure roller.
  • the possibility is described to form the Thermobuchfixierstation with a heated or unheated Zulaufsattel.
  • the possibility of fixing with the aid of a flashlight fixing device as well as with the aid of a cold fixing device is described in these patent applications.
  • the size change of the carrier material for example of the paper
  • the first printed page for example the front side.
  • the heat during fixing moisture is removed from the paper, so that the paper shrinks.
  • the second toner image is subsequently transferred to the other side of the paper, for example to the back, a size difference of the printed images is recorded by the temperature-dependent shrunken amount. Due to the heat during fixing the paper is stressed. In order to minimize the stress on the paper, ie to reduce the shrinkage of the paper, the heat must be reduced. However, so much heat must be supplied that the toner of the re-printed toner image melts and is thus fixed.
  • a printing or copying device for performance-adapted printing of a recording medium contains a modularly arranged fixing unit.
  • the printing or copying device contains a modularly arranged fixing unit.
  • An arrangement for fixing toner images on a substrate is known.
  • To fix a flashlight fixing unit is used, which is controlled depending on properties of the substrate.
  • TWO STEP FUSING PROCESS AND ACCESSORY FOR LASER PRINTERS IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, IBM CORP. NEW YORK, US, Vol. 40, No.
  • the second fixing unit containing burn-in station with the printing and / or copying device can be coupled.
  • it may be dockable to the printing and / or copying device.
  • the burn-in station can be integrated into the printing and / or copying device and preferably be used interchangeably releasably.
  • the first and / or second fixation can be activated or regulated with regard to their fixing properties.
  • the fixing temperature in dependence on the carrier material adjustable.
  • the passage length or the passage time can be set or, in the case of flash fixing, its intensity. It is also possible to roll the fixed toner image to produce a gloss.
  • one of the fixing stages may also contain a moistening device. This balances the paper stress and the paper becomes elastic. Next is thus an ironing prevented or reduced its effect.
  • Such a printing and / or copying device can also be used to create the printed image and toner containing fillers with which a magnetolesbares print image can be generated.
  • Such fillers are preferably ferrous or magnetic.
  • the fixing of the unprinted toner image is carried out in a first stage by means of the first fixing unit, wherein the re-printed toner image is fixed in the first fixing state.
  • the fixing of the toner image fixed with the aid of the first fixing stage takes place in a second stage with the aid of the second fixing unit, the toner image being fixed in the second fixing state.
  • Such a two-stage fixation is referred to below as a step fixation.
  • the first and second fixing units are radiation fixing units.
  • the radiation emitted by the radiation fixing units is partially reflected by light carrier material, for example by white paper, and is absorbed by dark-colored toner, for example by black toner.
  • the effect of heat on the carrier material is comparatively low. If paper is used as a carrier material, the paper is relatively little stressed.
  • fusing oil as used in a Thermopreßfixtechnik, can be dispensed with the use of radiation fixation units.
  • the second fixing unit of the printing and / or copying device is also advantageous to arrange the second fixing unit of the printing and / or copying device in a separate structural unit.
  • This makes it possible to retrofit existing printing and / or copying devices with a second fixing unit, wherein the performance of existing in the existing printing and / or copying device fixing unit is adjusted accordingly. It is thus also possible to carry out the second fixation with the aid of this separate second fixing unit independently of the other printing and / or copying device.
  • a latent image is generated by a printing unit, developed with toner and the developed toner image on a carrier material such as single sheets or continuous material umfact.
  • the transferred toner image is fixed in a first fixing state.
  • the carrier material with the toner image fixed in the first fixing state is, depending on the nature of the carrier material z. B. stacked or rolled up.
  • the stacked or rolled carrier material of the separate assembly and thus the second fixing unit is supplied in an electrically or mechanically coupled arrangement.
  • This makes it possible to carry out the fixation with the aid of the second fixing unit independently of starts and stops of the other printing device in a separate process.
  • the fixing quality depends on a continuous transport of the Support material is dependent and since the carrier material can be damaged by excessive heat due to a standstill of the substrate, preferably in the coupled on-line connection between the printing device with the first fixing unit and the second fixing unit buffer lines, eg loop puller provided.
  • the electrographic printing and / or copying device further comprises a moistening device, a cooling device and / or a discharge device, which are preferably arranged downstream of the second fixing unit. This ensures that the carrier material is placed in a state which is suitable for further processing of the printed substrate.
  • the carrier material may also contain or consist of self-adhesive labels and contain at least one integrated circuit.
  • electrographic printing and / or copying device it is also possible to print on such carrier materials which are damaged or destroyed in known electrographic printing and / or copying devices as a result of high temperature effects and / or mechanical effects of the fixing unit. If the fixing temperature is reduced in known printing and / or copying devices, the fixing quality drops, so that the fixed toner image is easier to separate from the carrier material in the case of mechanical effects on the carrier material and / or on the fixed toner image than in the case of fixing without reducing the effect of heat on the carrier material.
  • the printing and / or copying device can also support materials containing chip cards, such as address labels with integrated contactless chip cards for Track cargo, and produce printed products with increased anti-counterfeiting requirements, such as airline tickets, tickets, checks, vouchers, car letters and identity documents, with high fusing quality and low thermal stress on the substrate. It is advantageous in this case if the heat energy required for fixing is supplied to the toner with the aid of the second fixing unit without direct mechanical contact with the fixing unit. Also, a nearly linear paper run is advantageous.
  • the carrier material is printed on both sides.
  • the toner image transferred to the front side is fixed by the first fixing unit.
  • the toner image printed on the back side of the substrate is fixed by a third fixing unit.
  • the toner image of the front side fixed by the first fixing unit is fixed by the second fixing unit, and the toner image of the back side fixed by the third fixing unit is fixed by a fourth fixing unit, the second and fourth fixing units simultaneously inserting the front and back sides of the support material can fix the second fixing state.
  • a temperature-controlled guide or temperature compensation path is provided in front of the second fixing unit or in front of the second and / or fourth fixing unit. This ensures that the carrier material of the second and / or fourth fixing unit is supplied at a predetermined temperature and thus a constant fixing quality is achieved.
  • this guide path is also prevented that in the substrate too large Amount of heat is stored, which has been supplied to the carrier material by the first and / or third fixing unit, and the carrier material by the second and / or fourth fixing unit supplied amount of heat in the carrier material generates a temperature which damages or destroys the carrier material.
  • the glazing (melting) of the toner material is controlled in stages during the fixing process and thus specifically tailored to the toner-dependent glass transition point. At the glass transition point, the toner material becomes sticky and begins to melt.
  • the heating of the carrier is in the fixing process of the step fixation with the same fixing quality less than in a fixation with the help of a single fixing unit. It is advantageous, depending on the nature and temperature sensitivity of the carrier material, to control the amount of heat generated by the fixing units and / or the temperature of the fixing units.
  • carrier materials composed of and / or containing temperature-sensitive materials can also be printed in high quality, such as e.g. Labels or credit cards.
  • differences in thickness of the glued, printed and to be fixed labels can be compensated without negative influence on the adhesion of the adhesive surfaces.
  • FIG. 1 a printing and / or copying device 10 according to the invention is shown, the two printers, a so-called twin station, and a separate unit 20, in which a second and fourth fixing unit are arranged.
  • paper is used as the carrier material.
  • the carrier material may also contain or consist of films, plastics, eg chip cards, self-adhesive labels and integrated circuits.
  • the paper is in a paper supply 12.
  • the paper supply 12 includes a paper stack of continuous paper with sprocket holes and perforations containing self-adhesive labels. This continuous paper is fed to the printer 1.
  • the printer 1 can be used as a carrier material but also paper as single pages or in roll form with and without perforation and with and without sprocket holes. Furthermore, the printer 1 is connected to a processing unit, not shown, which transmits the printer 1 print data for printing on the front side of the paper.
  • the printer 1 forms a latent image of the front side, develops this image by coloring it with toner, prints this toner image on the paper, and fixes it into a first fixing state by means of a first fixing unit 14 of a flashlight fixing unit.
  • the paper with the fixed front side is fed to a turning device 16, which rotates the paper by 180 ° and supplies it to a printer 2.
  • the structure of the printer 2 is identical to that of the printer 1.
  • the printer 2 is also connected to the arithmetic unit, not shown, and receives from this print data, from which it generates a latent image of the backside, with toner toned, reprinted on the back of the paper and fixed in a third fixing unit 18 in a first fixing state.
  • the thus printed on both sides paper is a separate unit 20, the so-called burn-in station supplied.
  • a second and a fourth fixing unit are arranged, wherein the second fixing unit for fixing the front side of the Paper and the fourth fixing unit is provided for fixing the back of the paper.
  • the second and fourth fixing units are thermal radiation fixing units which irradiate the paper, in particular the toner image on the paper, with infrared radiation and thus fix it in a second fixing state.
  • other devices such as e.g. a moistening device, a cooling device and an unloading device are arranged, which act on the paper so that the paper leaves the burn-in station 20 with predetermined parameters.
  • These further devices are controlled by a control, not shown, which ensures the predetermined parameters of the paper by means of a control.
  • the paper is fed to a stacking device 22 or to a roll-up device.
  • the air gap between the printer 2 and the burn-in station 20 serves as a cooling path for the paper, so that the paper of the second and fourth fixing unit in the burn-in station 20 is supplied with a constant temperature in a predetermined range.
  • the burn-in station 20 together with the printing units and fuser stations 14, 18 of the printers 1 and 2 form a structural unit, i. are arranged in a housing.
  • FIG. 2 is a schematic overview of the inventive generation of a double-sided printed substrate shown.
  • a latent image 24 of the front side is produced by means of a known electrographic process from print data, from which subsequently a toner image 26 of the front side is produced with the aid of a known developer unit.
  • the printer 1 is still carrier material 28, eg Paper on which the toner image of the front side 12 is converted to a transferred toner image 30.
  • the paper 28 with the transferred toner image 30 is supplied to the first fixing unit 14 of the printer 1, which fixes the transferred toner image 30 of the front side into a first fixing state 32.
  • the emitted heat quantity of the first fixing unit 14 and thus the temperature of the carrier material is regulated.
  • a latent image 34 of the reverse side is produced from a printing data by means of a known electrographic process, inked from a known developer unit with toner to a toner image 36 on the back side, and onto the reverse side of the paper printed by the printer 1 using a known transfer device 28 to a reprinted toner image 40.
  • the rearranged toner image 40 of the back side is fixed in a first fixing state 42.
  • the amount of heat emitted by the fixing unit 18 and thus the temperature of the carrier material are regulated.
  • the double-sided printed paper 28 is fed to the burn-in station 20.
  • the toner image 32 fixed in the first fixing state of the front side and the toner image 42 fixed in the first fixing state of the back side are fixed in a second fixing state 44 by means of a second and a fourth fixing unit.
  • FIG. 3 the schematic structure of the burn-in station 20 is shown for double-sided simultaneous fixing of the front and back of the paper 28.
  • the paper 28 by means of guide and drive rollers 48a, 48b, 48c, 48d in the direction of arrows P corresponding to Print speeds of the printer 1 and 2 out.
  • a second fixing unit 50 fixes the toner image 32 located on the paper and fixed by the first fixing unit 14 into the second fixing state 44.
  • a fourth fixing unit 52 fixes the same in the first fixing state with the third fixing unit 18 (FIG. Fig. 1 ) fixed toner image 42 of the back in the second fixing state.
  • the fixing devices 50, 52 are Wäremstrahlungsfixierussien and contain on each side six interchangeable configured and individually controllable in groups Quarzsammlungstäbe, one of which is designated 54.
  • the Quarzterrorismstäbe 54 are connected to a power supply unit (not shown). According to a signal of a control, not shown, the heating power of the Quarzcomposingstäbe 54 is controlled on the basis of the transport speed of the paper 28 and the preset type and Temperaturempfindlickeit the paper 28.
  • the heat radiation emitted by the Quarzshirtsstäben 54 is partially reflected by reflectors, one of which is denoted by 56, so that it is fed to the paper 28. Especially with dark toner, the heat radiation is absorbed by this.
  • the white areas of the paper 28 partially reflect the incident heat radiation of the Quarzidestäbe 54.
  • the fixing energy is mainly supplied to the toner of the toner image 32, 42.
  • the toner is heated so that it is thin and penetrates into the paper fibers of the paper 28. This penetration is supported by the capillary action of the paper 28.
  • toners that contain particles that do not melt when fixed such as MICRA toner
  • a portion of the toner penetrates the paper.
  • the non-fusible particles are embedded in the molten part of the toner on the paper surface.
  • the toner is thus fixed to the paper 28 even under high mechanical stress connected.
  • the radiation fixing units 50, 52 it is also possible to use appropriately adapted heat-pressure fixing units with or without a preheat saddle, flashlight fixing units or trans-fix fixing units.
  • a cold fixing is technically conceivable, but a cold fixing should not be used for environmental reasons. Especially with dark toners, however, it is useful to use radiation fixation units, such as heat radiation fixation units and flash fixing units, to minimize the heating of the paper 28.
  • radiation fixation units such as heat radiation fixation units and flash fixing units
  • the paper 28 is passed to moistening devices 58, 60, to cooling devices 62, 64 and to unloading devices 66, 68.
  • the moistening devices 58, 60, cooling devices 62, 64 and unloading devices 66, 68 serve to ensure that the printed paper 28, after exiting the burn-in station 20, has predetermined parameters that facilitate the further processing of the printed paper 28, eg the stacking or rolling up of the paper 28 with the help of the paper stack or retractor 22, or the separation with a cutter facilitate or not hinder.
  • the second and fourth fixing units 50, 52, the moistening devices 58, 60, the cooling devices 62, 64 and the unloading devices 66, 68 are vertically arranged in the burn-in station.
  • the linear vertical paper guide in the burn-in station 20 with the following Cooling section which contains the moistening device 58, 60, the cooling device 62, 64 and the unloading device 66, 68, allows a guide of the carrier material 28 with low friction by the deflection rollers 48a to 48d and thus with low static charge and good smoothing of the carrier material 28th
  • the exchangeably contacted quartz heating rods 54 are arranged transversely to the transport direction of the carrier material 28. However, it is also possible to arrange the quartz heating rods in a width-dependent manner along the transport direction of the carrier material 28. Depending on the nature and transport speed of the carrier material 28, the power of the QuarzFabstäbe 54 is adjusted and / or regulated.
  • FIG. 4 a printing and / or copying device 10 according to the invention for single-sided printing of carrier material 28 is shown, wherein the chip cards contained in the carrier material 28 are programmed in a structural unit 78 of the printing and / or copying device 10.
  • the printing or copying device 10 has a carrier material supply 70, from which a printer 72 carrier material 28 is supplied for printing.
  • the carrier material 28 is printed in the printer 72, whereby a toner image, which is transferred from the printer 72 to the carrier material 28, is fixed by a fixing unit (not shown) arranged in the printer 72 into a first fixing state.
  • the substrate 72 printed by the printer 72 is fed to the burn-in station 74, which contains a second fixing unit 76.
  • the fixation unit 76 is preferably a radiation fixation unit having the same structure as that previously described in FIG FIG. 3 described radiation fuser 50, 52 has.
  • the fixing unit 76 fixes the toner image on the substrate 28 in a second fixing state.
  • the thus fixed carrier material 28 is fed to another assembly 78.
  • a smart card programmer 80 is arranged in the assembly 78.
  • the integrated circuits contained in the carrier material 28, which are suitable for wireless data communication with data processing systems and / or controllers, are programmed to pass the chip card programmer 80 when they pass by.
  • the printed substrate is sent after programming the integrated circuits to predetermined recipients, where it is packaged ready for shipping in a shipping device 82.
  • the printed substrate 28 can also be used on other building units, e.g. a cutting device, are supplied for further processing.
  • FIG. 5 is a printing page 90 shown by the printing and / or copying device 10 according to the invention FIG. 4 printed and the integrated circuits contained therein have been programmed.
  • the substrate stock 70 FIG. 4
  • This print page 90 contains as well as the other printed pages of the substrate supply 70 chip cards 92, 94 which are made of a plastic material, integrated circuits contain and are fixed to the paper of the printing side 90 by means of adhesive.
  • the integrated circuits contained in the smart cards 92, 94 can communicate wirelessly with data processing equipment and / or controllers, so that no contacts are led out to these smart cards.
  • the printing side 90 has a self-adhesive label 96, which is withdrawn from the printing side 90 and by means of the adhesive on the withdrawn part of the self-adhesive label 96 on other suitable surfaces, for. B. on cardboard boxes of packages or on housing parts of facilities, are glued.
  • the printer 72 receives print data from a non-illustrated data processing system. With the aid of this print data, the printer 72 creates a latent image, which he toned with the aid of a known developer unit with toner, on the printing side 90 and on the smart cards 92, 94 and the self-adhesive label 96 and transferred by means of a first fixing unit in a first fixing state fixed.
  • the one-side printed substrate 90, 92, 94, 96 is fed to the burn-in station 74, which fixes the toner image in a second fixing state.
  • the circuits contained in the smart cards 92, 94 are programmed in the device 78 by the smart card programmer 80 with the data predetermined for that print job.
  • the printed print page 90 contains a plurality of graphics 98, 100, barcodes 102, 104, 106, 108, security elements 110, 112, as well as a plurality of text blocks 114, 116, 118, 120, 122, 124. Reading the barcode 102, 104, 106, 108 and the security elements 110, 112 by means of known reading systems is not affected by the fixing in two stages.
  • FIGS. 6a to 6d the fixing process of the toner image printed on the carrier material is shown schematically.
  • FIG. 6a There is an umticianes, unfixed toner image 130 in the form of toner powder 132 on a substrate 134, such as paper.
  • FIG. 6b is a partially fixed toner image 136, which is located on the paper 134 during the fixing operation in the first fixing unit shown.
  • This fixation takes place with the help of a flashlight fixing unit.
  • other fixing units for example heat radiation fixing units or heat press fixing units, as the first fixing unit.
  • the toner powder 132 is supplied with heat energy by the first fixing unit. By this heat supply, a part of the toner powder 132, which faces the fixing unit, is melted. This results in superficial closed areas 138, 140 of molten toner.
  • FIG. 6c For example, a toner image 150 fixed in the first fixing state is shown.
  • the toner powder 132 is completely fused together to contiguous toner areas 152, 154, which form an uneven surface with so-called craters 156.
  • the fused toner 152, 154 has mating surfaces 158, 160 with the paper 134 which provide adhesion of the toner 152, 154 sufficient for standard print quality after being fused to the first fusing state on the paper 134.
  • the toner may possibly detach from the paper.
  • FIG. 6d a fixed toner image 162 is shown, which has been fixed by means of the burn-in station 20, 72 in the second fixing state.
  • the toner image 150 fixed in the first fixing state was fixed in a second fixing state.
  • the second fixing unit 50, 52, 76 is preferably a heat radiation fixing unit. The use of other fixation units is conceivable.
  • the toner 152, 154 fixed in the first fixing state is remelted by the second fixing unit 50, 52, 76, and heat energy is supplied thereto from the second fixing unit 50, 52, 76 so that it is thin and penetrates the paper 134 can.
  • the toner fixed in the second fixing state forms regions 164, 166 located on the paper 134 and regions 168, 170 penetrated into the paper 134 and firmly bonding the fixed toner 164, 166 to the paper 134.
  • the thus fixed toner is firmly connected to the paper 134 even under hard mechanical stress of the paper 134 and / or the fixed toner 164, 166.
  • printed pages which have been fixed in two stages with the printing and / or copying device according to the invention, a durability and durability of the printed image has been demonstrated, as was achieved in the prior art only with impact printers.
  • FIG. 7 a table with results of a test protocol of the PIRA test institute is shown. Toner images fixed on paper 28, 134 were examined according to the Test Guidelines for printed products with increased demands on the security against forgery and on durability made with the printing and / or copying device 10 according to the invention. The names of the tests performed are in the table of FIG. 7 listed in the first column. Furthermore, the results of a studied print page in the column "normal fixation" are listed, which has been prepared by means of a known printing and / or copying device. Furthermore, a printed page was examined, which was prepared with a known printing and / or copying device and which was coated after printing with a security film. The results of the test of this printed page are listed in the table column "wrapped with security foil". The test results of the printed page, which has been produced with the printing and / or copying device according to the invention, are listed in the table column "step fixation".
  • the printed page produced with the known printing and / or copying device which was fixed with the aid of a single fixing unit, has considerable defects in the eraser and in the scalpel test.
  • Such a print page does not meet increased demands on the security against forgery and / or durability of the print page.
  • the properties of this printed page are improved compared to the printed side without security film and more secure against forgery.
  • an improvement could be recorded, so that this scalpel test was passed by the printed page wrapped with the security film.
  • stepwise fixing of the toner image on the carrier material 28 in a first and in a second fixing state is achieved that the heating of the carrier material 28 and thus the temperature load of the carrier material 28 with the same fixing result is lower than in a known single-stage fixation.
  • Temperature sensitive support material 28 e.g. Films embossed with a hot-embossing process, self-adhesive labels and plastics can be printed without damaging these substrates. Also, integrated circuits included in the substrates 28 are not damaged or destroyed by the lower temperature loading of the substrate 28. Thus, the printing of thermosensitive surfaces and thermosensitive substrates 28 is possible.
  • the surface of the toner image is smoothed by means of the second fixing process.
  • printed images e.g. Pixel graphics, one or two-dimensional barcodes included, are not adversely affected in particular in the sharpness of the representation and the anti-aliasing by the second fixation.
  • MICRA toner to produce magneto-sensitive printed images
  • the toner application is reduced on the carrier material 28.
  • FIG. 8 shown a block diagram that the interaction of the control units of the printer 72 and the burn-in station 74 from FIG. 4 shows.
  • the printer 72 has a control unit 176 connected to an input and display unit 178 and to the printer unit 174 of the printer 72.
  • the burn-in station 74 has a control unit 180 for controlling and regulating the second fixing unit 182.
  • the control units 176, 180 are connected to each other via a bus connection. With the aid of this bus connection, data exchange takes place between the control and regulation unit 176 of the printer 72 and the control and regulation unit 180 of the burn-in station 74.
  • the input and display unit 178 serves as a man-machine interface that allows operators to preset pressure and fix parameters.
  • the input and display unit 178 in this application example is a touch screen that is fixedly mounted in the housing of the printer 72.
  • the Control and regulation unit 176 setpoint values for the regulation of the temperature and / or the heat quantity of the first and the second fixing unit.
  • the setpoint value of the second fixing unit is transferred to the control and regulation unit 180 of the burn-in station 74 via the data bus connection.
  • These setpoints can be corrected by the control unit 176 of the printer 72 under changing process conditions, such as a change in paper moisture and / or paper temperature, increase in ambient temperature in the printer, taking into account the preset type and temperature sensitivity of the substrate 28.
  • the control and regulation unit 180 of the burn-in station 74 controls the power of the second fixing unit 182 depending on the transport speed of the carrier material 28.
  • the second fixing unit 182 is e.g. a radiation fixing unit with Quarz2020stäben 54, so the regulation of the amount of heat emitted the Quarzcomposingstäbe 54 can be made by means of a phase control.
  • a temperature sensor is arranged, which detects the temperature in the fixing unit and / or the temperature of the carrier material 28, wherein when exceeding the permissible temperature for the carrier material 28, the output from the second fixing unit 182 amount of heat is reduced or pivot - And controllable flaps or blinds protect the record carrier.

Abstract

Eine Druck- und/oder Kopiereinrichtung (10) enthält eine Fixiereinheit (14, 18), mit der das umgedruckte Tonerbild auf dem Trägermaterial (28) in einen ersten Fixierzustand fixiert wird. Mit Hilfe einer zweiten Fixiereinheit (50, 52) wird dann abhängig von den gewünschten Fixiereigenschaften das durch die erste Fixiereinheit (14, 18) bereits fixierte Bild in einen weiteren zweiten Fixierzustand fixiert. Die zweite Fixiereinheit (50, 52) kann als mechanisch und/oder elektrisch koppelbare Burn-In-Station ausgebildet sein.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Druck-und/oder Kopiereinrichtung, wobei die Vorrichtung als eine mit der Druck- und/oder Kopiereinrichtung koppelbare Burn-In-Station ausgebildet ist.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Druck- und/oder Kopiervorrichtung mit einem Druckwerk, das ein latentes Bild erzeugt, mit Toner entwickelt und das entwickelte Tonerbild auf ein Trägermaterial umdruckt. In der Druck-und/oder Kopiervorrichtung ist eine Fixiereinheit angeordnet, die das umgedruckte Tonerbild auf dem Trägermaterial fixiert. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bedrucken eines Trägermaterials.
  • Von modernen elektrografischen Druck- und/oder Kopiersystemen wird in stark zunehmenden Maße eine qualitativ hochwertige und dauerhafte Fixierung des Tonerbildes auf dem Trägermaterial erwartet. Die in der Elektrofotografie verwendeten Trockentoner enthalten vorwiegend schmelzbare Kunststoffharze, die bei Wärmezufuhr schmelzen. Je nach Fixierverfahren wird die Wärmeenergie dabei entweder durch Strahlung, z.B. bei der Blitzlicht-oder Infrarotstrahlungsfixierung, oder durch Wärmekontakt, z.B. Heißwalzen oder Trans-Fix, auf den Toner und das Papier übertragen.
  • In der Europäischen Patentanmeldung EP 0 789 860 B1 ist eine multifunktionale elektrografische Druckeinrichtung zum ein- oder beidseitigen Bedrucken von Aufzeichnungsträgern im Start-Stop-Betrieb beschrieben. Diese Patentanmeldung sowie die dazu parallele US-Anmeldung 5 713 071 werden hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
  • Die in diesen Patentanmeldungen beschriebenen elektrografischen Druckeinrichtungen haben zwei Fixierstationen. Die erste Fixierstation fixiert das auf die Vorderseite des Trägermaterials umgedruckte Tonerbild, und die zweite Fixierstation fixiert das auf die Rückseite des Trägermaterials umgedruckte Tonerbild. Das Fixieren erfolgt dabei mit einer Thermodruckfixierstation mit einer beheizten Fixierwalze und zugehöriger Andruckwalze. Weiterhin wird die Möglichkeit beschrieben, die Thermodruckfixierstation mit einem beheizten oder unbeheizten Zulaufsattel auszubilden. Auch die Möglichkeit des Fixierens mit Hilfe einer Blitzlichtfixiereinrichtung sowie mit Hilfe einer Kaltfixiereinrichtung wird in diesen Patentanmeldungen beschrieben.
  • Um beim Duplexdruck eine hohe Übereinstimmung der Lage der Druckbilder auf Vorder- und Rückseite zu erzielen, muß sichergestellt sein, daß beim Fixieren der ersten umgedruckten Seite, z.B. der Vorderseite, die Größenänderung des Trägermaterials, z.B. des Papiers, gering ist. Durch die Wärmeeinwirkung beim Fixieren wird dem Papier Feuchtigkeit entzogen, so daß das Papier schrumpft. Wird anschließend das zweite Tonerbild auf die andere Seite des Papiers, z.B. auf die Rückseite, übertragen, ist eine Größendifferenz der Druckbilder um den temperaturabhängigen geschrumpften Betrag zu verzeichnen. Durch die Wärmeeinwirkung beim Fixieren wird das Papier gestreßt. Um den Streß für das Papier gering zu halten, d.h. um die Schrumpfung des Papiers zu reduzieren, muß die Wärmezufuhr reduziert werden. Jedoch muß soviel Wärme zugeführt werden, daß der Toner des umgedruckten Tonerbildes schmilzt und somit fixiert wird.
  • Bei Neuentwicklungen von Tonern strebt man niedrige Schmelztemperaturen an, um die Wärmezufuhr beim Fixieren des Toners auf dem Trägermaterial verringern zu können.
  • Insbesondere beim Erzeugen von Druckerzeugnissen mit erhöhten Anforderungen an die Fälschungssicherheit, beim sogenannten Security-Druck, ist es erforderlich, die Temperatureinwirkung auf das Trägermaterial zu begrenzen und gleichzeitig eine qualitativ hochwertige Fixierung zu erzielen. Um eine dauerhafte Haltbarkeit des fixierten Toners auf dem Trägermaterial zu gewährleisten, ist es notwendig, daß dem Toner soviel Energie zugeführt wird, daß er dünnflüssig ist, um in das Trägermaterial einzudringen.
  • Auch beim Bedrucken von selbstklebenden Etiketten und von Trägermaterial, das integrierte Schaltkreise enthält, ist es erforderlich, die auf das Trägermaterial übertragene Wärmemenge gering zu halten.
  • Als weiterer Stand der Technik wird auf die folgenden Dokumente verwiesen: US 5 983 064 ; US 5 392 096 ; DE 35 01 303 A1 ; DE 32 21 059 A1 ; US 4 634 257 ; Xerox Disclosure Journal, 17, Nr. 4, S. 223-224; WO 98/27466 ; DE 40 36 975 A1 ; EP 0 107 722 B1 ; GB 2 110 597 A ; EP 0 034 817 A2 ; DE 21 30 891 A1 ; WO 98/39691 und DE 197 09 504 A1 .
  • Aus der Druckschrift WO98/39691 ist ein Druck- oder Kopiergerät zum performanceangepassten Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers bekannt. Das Druck- oder Kopiergerät enthält eine modulartig angeordnete Fixiereinheit. Aus der japanischen Patentschrift JP 57201273 A ist eine Anordnung zum Fixieren von Tonerbildern auf einem Trägermaterial bekannt. Zum Fixieren wird eine Blitzlichtfixiereinheit genutzt, die abhängig von Eigenschaften des Trägermaterials gesteuert wird. Aus dem Dokument "TWO STEP FUSING PROCESS AND ACCESSORY FOR LASER PRINTERS" IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, IBM CORP. NEW YORK, US, Bd. 40, Nr. 8, 1. August 1997 (1997-08-01), Seiten 23-25, XP000735565 ISSN: 0018-8689 ist bekannt, eine Walzenfixierung und eine Strahlungsfixierung nacheinander durchzuführen, um ein Tonerbild in einem Laserdrucker auf einem Trägermaterial zu fixieren. Aus der japanischen Patentschrift JP 60252380 A ist eine Press- und Heizfixiereinheit zum Fixieren von Tonerbildern auf einem Trägermaterial bekannt. Die Steuerung Press- und Heizfixiereinheit erfolgt in Abhängigkeit von Eigenschaften des Trägermaterials. Aus der japanischen patentschrift JP11024466 sind ein erstes und ein zweites Paar Fixierwalzen bekannt wobei die Fixiertemperatur des ersten Paares niedriger gesetzt wird als die des zweiten Paares.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, durch die bzw. das es möglich ist, ein auf ein Trägermaterial aufgebrachtes Tonerbild dauerhaft zu fixieren, so daß das fixierte Tonerbild auch bei mechanischer Beanspruchung sicher und dauerhaft mit dem Trägermaterial verbunden ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die zweite Fixiereinheit enthaltende Burn-In-Station mit der Druck-und/oder Kopiereinrichtung koppelbar. Beispielsweise kann sie an die Druck- und/oder Kopiereinrichtung andockbar sein. Alternativ kann die Burn-In-Station in die Druck-und/oder Kopiereinrichtung integriert sein und vorzugsweise austauschbar lösbar eingesetzt sein.
  • Die erste und /oder zweite Fixierheit sind hinsichtlich ihrer Fixiereigenschaften ansteuerbar bzw. regelbar ausgestaltet. Hierzu ist z.B. die Fixiertemperatur in Abhängigkeit von dem Trägermaterial einstellbar. Weiterhin kann im Fall einer Wärmestrahlfixiereung die Durchlaufstrecke bzw. die Durchlaufzeit eingestellt werden oder aber im Falle der Blitzfixierung deren Intensität. Es ist weiterhin möglich das fixierte Tonerbild zu Walzen um so einen Glanz zu erzeugen. Wichtig ist bei der mehrstufigen Fixierung auch die Abstimmung der Fixierstufen untereinander um so ein exzellentes Gesamtfixierergebnis zu erzielen und so z.B. die Fixiereigenschaft "Abriebfestigkeit" zu erhöhen. Hierzu kann eine der Fixierstufen auch eine Befeuchtungseinrichtung enthalten. Dies gleicht den Papierstress aus und das Papier wird elastisch. Weiter wird damit ein Bügeleffekt verhindert bzw. seine Wirkung vermindert.
  • Durch Fixieren eines auf ein Trägermaterial umgedruckten Tonerbildes in einer ersten Fixierstufe in einen ersten Fixierzustand und das Fixieren dieses Tonerbildes in einer zweiten Fixierstufe in einen zweiten Fixierzustand wird erreicht, daß die Erwärmung des Trägermaterials und somit die Temperaturbelastung und die mechanische Belastung des Trägermaterials bei gleichem Fixierergebnis geringer ist als bei einer einstufigen Fixierung. Das Trägermaterial wird nicht so gestreßt, wie bei einer einstufigen Fixierung, was inbesondere beim Duplexdruck vorteilhaft ist. Temperaturempfindliches Trägermaterial, wie z.B. Chipkarten oder selbstklebende Etiketten, können bedruckt werden, ohne daß diese Trägermaterialien beschädigt werden. Auch Sicherheitselemente, wie eingeprägte Hologramme und Sicherheitsfolien, die bei zu großer Wärmeeinwirkung beschädigt werden, können mit Hilfe dieser elektrografischen Druck- und/oder Kopiereinrichtung bedruckt werden.
  • Bei einer solchen Druck- und/oder Kopiereinrichtung kann zum Erstellen des Druckbildes auch Toner eingesetzt werden, der Füllstoffe enthält, mit denen ein magnetolesbares Druckbild erzeugt werden kann. Solche Füllstoffe sind vorzugsweise eisenhaltig bzw. magnetisch.
  • Das Fixieren des ungedruckten Tonerbildes erfolgt in einer ersten Stufe mit Hilfe der ersten Fixiereinheit, wobei das umgedruckte Tonerbild in den ersten Fixierzustand fixiert wird. Das Fixieren des mit Hilfe der ersten Fixierstufe fixierten Tonerbildes erfolgt in einer zweiten Stufe mit Hilfe der zweiten Fixiereinheit, wobei das Tonerbild in den zweiten Fixierzustand fixiert wird. Eine solche zweistufige Fixierung wird im folgenden auch als Stufenfixierung bezeichnet.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die zweite Fixiereinheit Strahlungsfixiereinheiten. Dadurch wird erreicht, daß die von den Strahlungsfixiereinheiten ausgesendete Strahlung von hellem Trägermaterial, z.B. von weißem Papier, teilweise reflektiert und von dunkelfarbigem Toner, z.B. von schwarzem Toner, absorbiert wird. Die Wärmeeinwirkung auf das Trägermaterial ist vergleichsweise gering. Wird Papier als Trägermaterial eingesetzt, ist das Papier vergleichsweise wenig gestreßt. Auf den Einsatz eines sogenannten Fusing-Oil, wie es bei einer Thermopreßfixierung eingesetzt wird, kann bei dem Einsatz von Strahlungsfixiereinheiten verzichtet werden. Bei dem Einsatz einer Thermopreßfixierung als erste Fixiereinheit und/oder einer Thermopreßfixiereinheit als zweite Fixiereinheit kann durch die zweistufige Fixierung weiterhin die Fixiertemperatur dieser Fixiereinheiten gegenüber einer einzigen Thermopreßfixiereinheit bei einer einstufigen Fixierung reduziert werden. Dadurch ist es möglich, das Risiko des Austretens von Fusing-Oil infolge eines erhöhten Bedarfs an Fusing-Oil bei der Thermopreßfixierung zu verringern.
  • Vorteilhaft ist es auch, die zweite Fixiereinheit der Druck- und/oder Kopiereinrichtung in einer separaten Baueinheit anzuordnen. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, vorhandene Druck- und/oder Kopiereinrichtungen mit einer zweiten Fixiereinheit nachzurüsten, wobei die Leistung der in der vorhandenen Druck- und/oder Kopiereinrichtung vorhandenen Fixiereinheit entsprechend angepaßt wird. Auch besteht somit die Möglichkeit, die zweite Fixierung mit Hilfe dieser separaten zweiten Fixiereinheit unabhängig von der übrigen Druck- und/oder Kopiereinrichtung durchzuführen. Dazu wird ein latentes Bild von einem Druckwerk erzeugt, mit Toner entwickelt und das entwickelte Tonerbild auf ein Trägermaterial z.B. Einzelblätter oder Endlosmaterial umgedruckt. Mit Hilfe einer ersten Fixiereinheit wird das umgedruckte Tonerbild in einen ersten Fixierzustand fixiert. Das Trägermaterial mit dem im ersten Fixierzustand fixierten Tonerbild wird je nach Art des Trägermaterials z. B. gestapelt oder aufgerollt. In einem zweiten Arbeitsvorgang wird das gestapelte oder aufgerollte Trägermaterial der separaten Baueinheit und somit der zweiten Fixiereinheit in einer elektrisch bzw. mechanisch gekoppelten Anordnung zugeführt. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, die Fixierung mit Hilfe der zweiten Fixiereinheit unabhängig von Starts und Stops der übrigen Druckeinrichtung in einem seperaten Prozeß durchzuführen. Da insbesondere bei Strahlungsfixiereinheiten die Fixierqualität von einem kontinuierlichen Transport des Trägermaterials abhängig ist und da das Trägermaterial durch zu große Wärmeeinwirkung in Folge eines Stillstandes des Trägermaterials beschädigt werden kann, werden in der gekoppelten on-line Anbindung zwischen der Druckeinrichtung mit der ersten Fixiereinheit und der zweiten Fixiereinheit vorzugsweise Pufferstrecken, z.B. Schlaufenzieher, vorgesehen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat die elektrografische Druck- und/oder Kopiereinrichtung weiterhin eine Befeuchtungsvorrichtung, eine Abkühlvorrichtung und/oder eine Entladevorrichtung, die vorzugsweise der zweiten Fixiereinheit nachgeordnet sind. Dadurch wird erreicht, daß das Trägermaterial in einen Zustand versetzt wird, der zur Weiterverarbeitung des bedruckten Trägermaterials geeignet ist.
  • Vorteilhaft ist es auch, als Trägermaterial Papier und/oder Kunststoff einzusetzen. Das Trägermaterial kann auch selbstklebende Etiketten enthalten oder aus diesen bestehen sowie mindestens einen integrierten Schaltkreis enthalten. Mit der elektrografischen Druck- und/oder Kopiereinrichtung ist es möglich, auch solche Trägermaterialien zu bedrucken, die bei bekannten elektrografischen Druck- und/oder Kopiereinrichtungen infolge hoher Temperatureinwirkungen und/oder durch mechanische Einwirkungen der Fixiereinheit beschädigt oder zerstört werden. Wird bei bekannten Druck-und/oder Kopiereinrichtungen die Fixiertemperatur reduziert, sinkt die Fixierqualität, so daß das fixierte Tonerbild bei mechanischen Einwirkungen auf das Trägermaterial und/oder auf das fixierte Tonerbild leichter von dem Trägermaterial zu trennen ist als bei einer Fixierung ohne Reduzierung der Wärmeeinwirkung auf das Trägermaterial. Mit der erfindungsgemäßen Druck- und/oder Kopiereinrichtung lassen sich hingegen auch Trägermaterialien, die Chipkarten enthalten, wie z.B. Adreßetiketten mit integrierten kontaktlosen Chipkarten zur Verfolgung des Frachtguts, und Druckerzeugnisse mit erhöhten Anforderungen an die Fälschungssicherheit, wie z.B. Flugtickets, Eintrittskarten, Schecks, Voucher, KFZ-Briefe und Ausweispapiere, mit hoher Fixierqualität und geringer thermischer Beanspruchung des Trägermaterials erzeugen. Vorteilhaft ist es dabei, wenn dem Toner mit Hilfe der zweiten Fixiereinheit die zum Fixieren erforderliche Wärmeenergie ohne direkten mechanischen Kontakt mit der Fixiereinheit zugeführt wird. Auch ist ein nahezu linearer Papierlauf vorteilhaft.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Trägermaterial beidseitig bedruckt. Das auf die Vorderseite umgedruckte Tonerbild wird von der ersten Fixiereinheit fixiert. Das auf die Rückseite des Trägermaterials umgedruckte Tonerbild wird von einer dritten Fixiereinheit fixiert. Das von der ersten Fixiereinheit fixierte Tonerbild der Vorderseite wird von der zweiten Fixiereinheit fixiert, und das von der dritten Fixiereinheit fixierte Tonerbild der Rückseite wird von einer vierten Fixiereinheit fixiert, wobei die zweite und die vierte Fixiereinheit die Vorder- und die Rückseite des Trägermaterials gleichzeitig in den zweiten Fixierzustand fixieren können. Somit ist es möglich, die Erfindung auch beim Duplexdruck effektiv einzusetzen und zwar in vertikaler und horizontaler Anordnung.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vor der zweiten Fixiereinheit bzw. vor der zweiten und/oder vierten Fixiereinheit eine temperaturgeregelte Führungs- bzw. Temperaturausgleichstrecke vorgesehen. Dadurch wird erreicht, daß das Trägermaterial der zweiten und/oder vierten Fixiereinheit mit einer vorbestimmten Temperatur zugeführt ist und somit eine gleichbleibende Fixierqualität erreicht wird. Durch diese Führungsstrecke wird auch verhindert, daß in dem Trägermaterial eine zu große Wärmemenge gespeichert wird, die dem Trägermaterial durch die erste und/oder dritte Fixiereinheit zugeführt worden ist, und die dem Trägermaterial durch die zweite und/oder vierte Fixiereinheit zugeführte Wärmemenge im Trägermaterial eine Temperatur erzeugt, die das Trägermaterial beschädigt oder zerstört.
  • Durch die Fixierung des auf das Trägermaterial umgedruckten Tonerbildes in zwei Stufen wird eine hohe Fixierqualität erreicht. Die Verglasung (Schmelzen) des Tonermaterials wird während der Fixierprozesse in Stufen definiert gesteuert und damit speziell auf den tonermaterialabhängigen glas-transition-point abgestimmt. Beim glas-transition-point wird das Tonermaterial kleberig und beginnt zu schmelzen. Die Erwärmung des Trägers ist bei dem Fixiervorgang der Stufenfixierung bei gleicher Fixierqualität geringer als bei einer Fixierung mit Hilfe einer einzigen Fixiereinheit. Vorteilhaft ist es, je nach Art und Temperaturempfindlichkeit des Trägermaterials die durch die Fixiereinheiten erzeugte Wärmemenge und/oder die Temperatur der Fixiereinheiten zu regeln. Dadurch lassen sich auch Trägermaterialien, die aus temperaturempfindlichen Materialien bestehen und/oder diese enthalten, in einer hohen Qualität bedrucken, wie z.B. Labels oder Kreditkarten. Weiterhin können Dickenunterschiede der angeklebten, bedruckten und zu fixierenden Labels ausgeglichen werden ohne negativen Einfluß auf die Adhäsionskraft der Klebeflächen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Druck- und/oder Kopiereinrichtung, die zwei Drucker sowie eine separate Burn-In-Station enthält,
    Fig. 2
    eine schematische Übersicht der Prozeßschritte zum Erzeugen eines beidseitig bedruckten Trägermaterials mit einer Anordnung.nach Figur 1,
    Fig. 3
    den schematischen Aufbau der Burn-In-Station aus Figur 1,
    Fig. 4
    eine erfindungsgemäße Druck- und/oder Kopiereinrichtung zum einseitigen Bedrucken von Trägermaterial, wobei die im Trägermaterial enthaltenen integrierten Schaltkreise in einer weiteren Baueinheit programmiert werden,
    Fig. 5
    eine Druckseite, die verschiedene Trägermaterialien enthält,
    Fig. 6a bis Fig. 6d
    eine schematische Darstellung des Tonerbildes und des Trägermaterials während des Fixiervorgangs,
    Fig. 7
    eine Tabelle mit Ergebnissen eines Testprotokolls der PIRA-Prüfanstalt von auf Papier fixierten Tonerbildern gemäß APACS-Prüfungsrichtlinien (Klasse 1-2) für Druckerzeugnisse mit erhöhten Anforderungen an die Fälschungssicherheit und an die Haltbarkeit, die mit der zweiten Fixiereinheit einer elektrografischen Druckeinrichtung fixiert worden sind, und
    Fig. 8
    ein Blockschaltbild, in dem das Zusammenwirken der Steuer- und Regeleinheiten des Druckers und der Burn-In-Station dargestellt ist.
  • In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Druck- und/oder Kopiereinrichtung 10 dargestellt, die zwei Drucker, eine sogenannte Twin-Station, und eine separate Baueinheit 20 hat, in der eine zweite und vierte Fixiereinheit angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Trägermaterial Papier eingesetzt. Das Trägermaterial kann jedoch auch Folien, Kunststoffe, z.B. Chipkarten, selbstklebende Etiketten sowie integrierte Schaltkreise enthalten oder aus diesen bestehen. Das Papier befindet sich in einem Papiervorrat 12. In diesem Ausführungsbeispiel enthält der Papiervorrat 12 einen Papierstapel von Endlospapier mit Transportlöchern und Perforationen, der selbstklebende Etiketten enthält. Dieses Endlospapier wird dem Drucker 1 zugeführt. Es kann als Trägermaterial aber auch Papier als Einzelseiten oder in Rollenform mit und ohne Perforation sowie mit und ohne Transportlöcher eingesetzt werden. Weiterhin ist der Drucker 1 mit einer nicht dargestellten Recheneinheit verbunden, die dem Drucker 1 Druckdaten zum Bedrucken der Vorderseite des Papiers übermittelt. Der Drucker 1 erzeugt ein latentes Bild der Vorderseite, entwickelt dieses Bild durch Einfärben mit Toner, druckt dieses Tonerbild auf das Papier um und fixiert es mit Hilfe einer ersten Fixiereinheit 14, einer Blitzlichtfixiereinheit in einen ersten Fixierzustand. Das Papier mit der fixierten Vorderseite wird einer Wendeeinrichtung 16 zugeführt, die das Papier um 180° dreht und einem Drucker 2 zuführt.
  • Der Aufbau des Druckers 2 ist mit dem des Druckers 1 identisch. Der Drucker 2 ist ebenfalls mit der nicht dargestellten Recheneinheit verbunden und erhält von dieser Druckdaten, aus denen er ein latentes Bild der Rückseite erzeugt, mit Toner einfärbt, auf die Rückseite des Papiers umdruckt und in einer dritten Fixiereinheit 18 in einen ersten Fixierzustand fixiert. Das so beidseitig bedruckte Papier wird einer separaten Baueinheit 20, der sogenannten Burn-In-Station, zugeführt. In der Burn-In-Station 20 sind eine zweite und eine vierte Fixiereinheit angeordnet, wobei die zweite Fixiereinheit zum Fixieren der Vorderseite des Papiers und die vierte Fixiereinheit zum Fixieren der Rückseite des Papiers vorgesehen ist.
  • Die zweite und die vierte Fixiereinheit sind Wärmestrahlungsfixiereinheiten, die das Papier, insbesondere das Tonerbild auf dem Papier, mit Infrarotstrahlung bestrahlen und somit in einen zweiten Fixierzustand fixieren. In dieser Burn-In-Station 20 sind weitere Vorrichtungen wie z.B. eine Befeuchtungsvorrichtung, eine Abkühlvorrichtung und eine Entladevorrichtung angeordnet, die auf das Papier so einwirken, daß das Papier die Burn-In-Station 20 mit vorbestimmten Parametern verläßt. Diese weiteren Vorrichtungen werden von einer nicht dargestellten Steuerung angesteuert, die mit Hilfe einer Regelung die vorbestimmten Parameter des Papiers gewährleistet.
  • Anschließend wird das Papier einer Stapelvorrichtung 22 bzw. einer Aufrolleinrichtung zugeführt. Die Luftstrecke zwischen Drucker 2 und der Burn-In-Station 20 dient als Abkühlstrecke für das Papier, so daß das Papier der zweiten und der vierten Fixiereinheit in der Burn-In-Station 20 mit einer in einem vorbestimmten Bereich konstanten Temperatur zugeführt wird. In anderen Ausführungsbeispielen ist es jedoch auch möglich, daß die Burn-In-Station 20 zusammen mit den Druckwerken und Fixierstationen 14, 18 der Drucker 1 und 2 eine Baueinheit bilden, d.h. in einem Gehäuse angeordnet sind.
  • In Figur 2 ist eine schematische Übersicht zum erfindungsgemäßen Erzeugen eines beidseitig bedruckten Trägermaterials dargestellt. In dem Drucker 1 wird mit Hilfe eines bekannten elektrografischen Verfahrens aus Druckdaten ein latentes Bild 24 der Vorderseite erzeugt, aus dem anschließend mit Hilfe einer bekannten Entwicklereinheit ein Tonerbild 26 der Vorderseite erzeugt wird. Dem Drucker 1 wird weiterhin Trägermaterial 28, z.B. Papier, zugeführt, auf das das Tonerbild der Vorderseite 12 zu einem umgedruckten Tonerbild 30 umgedruckt wird. Das Papier 28 mit dem umgedruckten Tonerbild 30 wird der ersten Fixiereinheit 14 des Druckers 1 zugeführt, die das umgedruckte Tonerbild 30 der Vorderseite in einen ersten Fixierzustand 32 fixiert. Je nach voreingestellter Art und Temperaturempfindlichkeit des Trägermaterials wird die abgegebene Wärmemenge der ersten Fixiereinheit 14 und somit die Temperatur des Trägermaterials geregelt.
  • In dem Drucker 2 wird aus Druckdaten ein latentes Bild 34 der Rückseite mit Hilfe eines bekannten elektrografischen Verfahrens erzeugt, von einer bekannten Entwicklereinheit mit Toner zu einem Tonerbild 36 der Rückseite eingefärbt und mit Hilfe einer bekannten Umdruckeinrichtung auf die Rückseite des von dem Drucker 1 bedruckten Papiers 28 zu einem umgedruckten Tonerbild 40 umgedruckt. In der dritten Fixiereinheit 18 des Druckers 2 wird das umgedruckte Tonerbild 40 der Rückseite in einen ersten Fixierzustand 42 fixiert. Je nach voreingestellter Art und Temperaturempfindlichkeit des Trägermaterials wird die abgegebene Wärmemenge der Fixiereinheit 18 und somit die Temperatur des Trägermaterials geregelt.Das beidseitig bedruckte Papier 28 wird der Burn-In-Station 20 zugeführt.
  • In der Burn-In-Station 20 wird mit Hilfe einer zweiten und einer vierten Fixiereinheit das in den ersten Fixierzustand fixierte Tonerbild 32 der Vorderseite und das in den ersten Fixierzustand fixierte Tonerbild 42 der Rückseite in einen zweiten Fixierzustand 44 fixiert.
  • In Figur 3 ist der schematische Aufbau der Burn-In-Station 20 dargestellt zum beidseitigen gleichzeitigen Fixeren der Vorder- und Rückseite des Papiers 28. Das Papier 28 wird mit Hilfe von Führungs- und Antriebsrollen 48a, 48b, 48c, 48d in Richtung der Pfeile P entsprechend den Druckgeschwindigkeiten der Drucker 1 und 2 geführt. Eine zweite Fixiereinheit 50 fixiert das auf dem Papier befindliche und von der ersten Fixiereinheit 14 fixierte Tonerbild 32 in den zweiten Fixierzustand 44. Eine vierte Fixiereinheit 52 fixiert das in den ersten Fixierzustand mit der dritten Fixiereinheit 18 (Fig. 1) fixierte Tonerbild 42 der Rückseite in den zweiten Fixierzustand.
  • Die Fixiereinrichtungen 50, 52 sind Wäremstrahlungsfixiereinheiten und enthalten auf jeder Seite sechs auswechselbar ausgestaltete und einzeln in Gruppen ansteuerbare Quarzheizstäbe, von denen einer mit 54 bezeichnet ist. Die Quarzheizstäbe 54 sind mit einer Spannungsversorgungseinheit (nicht dargestellt) verbunden. Entsprechend einem Signal einer nicht dargestellten Steuerung wird anhand der Transportgeschwindigkeit des Papiers 28 und von der voreingestellten Art und Temperaturempfindlickeit des Papiers 28 die Heizleistung der Quarzheizstäbe 54 geregelt. Die von den Quarzheizstäben 54 abgegebene Wärmestrahlung wird teilweise von Reflektoren, von denen einer mit 56 bezeichnet ist, so reflektiert, daß sie dem Papier 28 zugeführt wird. Insbesondere bei dunklem Toner wird die Wärmestrahlung von diesem absorbiert.
  • Die weißen Flächen des Papiers 28 reflektieren teilweise die auftreffende Wärmestrahlung der Quarzheizstäbe 54. Somit wird die Fixierenergie vor allem dem Toner des Tonerbildes 32, 42 zugeführt. Der Toner wird so aufgeheizt, daß er dünnflüssig ist und in die Papierfäsern des Papiers 28 eindringt. Dieses Eindringen wird durch die Kapillarwirkung des Papiers 28 unterstützt. Bei Toner, die Partikel enthalten, die beim Fixiere nicht schmelzen, z.B. bei MICRA-Toner, dringt ein Teil des Toners in das Papier 28 ein. Die nicht schmelzbaren Partikel werden in den geschmolzenen Teil des Toners auf der Papieroberfläche eingebettet. Der Toner ist somit auch bei hoher mechanischer Beanspruchung fest mit dem Papier 28 verbunden. Anstelle der Strahlungsfixiereinheiten 50, 52 können auch entsprechend angepaßte Wärme-Druck-Fixiereinheiten mit oder ohne Vorheizsattel, Blitzlichtfixiereinheiten oder Trans-Fix-Fixiereinheiten eingesetzt werden.
  • Der Einsatz einer Kaltfixiereinrichtung ist technisch denkbar, jedoch sollte eine Kaltfixiereinrichtung aus Umweltschutzgründen nicht eingesetzt werden. Insbesondere bei dunklen Tonern ist es jedoch sinnvoll Strahlungsfixiereinheiten, wie Wärmestrahlungsfixiereinheiten und Blitzlichtfixiereinheiten einzusetzen, um die Erwärmung des Papiers 28 gering zu halten.
  • Nach dem Fixieren des Papiers 28 durch die Fixiereinheiten 50, 52 wird das Papier 28 an Befeuchtungsvorrichtungen 58, 60, an Abkühlvorrichtungen 62, 64 und an Entladevorrichtungen 66, 68 vorbeigeführt. Die Befeuchtungsvorrichtungen 58, 60, die Abkühlvorrichtungen 62, 64 und die Entladevorrichtungen 66, 68 dienen dazu, zu gewährleisten, daß das bedruckte Papier 28 nach dem Verlassen der Burn-In-Station 20 vorbestimmte Parameter hat, die das Weiterverarbeiten des bedruckten Papiers 28, z.B. das Stapeln bzw. das Aufrollen des Papiers 28 mit Hilfe der Papierstapel bzw. Aufrolleinrichtung 22, oder das Vereinzeln mit einem Cutter erleichtern bzw. nicht behindern.
  • Die zweite und vierte Fixiereinheit 50, 52, die Befeuchtungsvorrichtungen 58, 60, die Abkühlvorrichtungen 62, 64 und die Entladevorrichtungen 66, 68 sind in der Burn-In-Station senkrecht angeordnet. Dadurch kann z.B. bei einem Stillstand des Trägermaterials 28 die Wärme der zweiten und vierten Fixiereinheit 50, 52 durch natürliche Konvektion entweichen. Die lineare vertikale Papierführung in der Burn-In-Station 20 mit der nachfolgenden Abkühlstrecke, die die Befeuchtungsvorrichtung 58, 60, die Abkühlvorrichtung 62, 64 und die Entladevorrichtung 66, 68 enthält, ermöglicht eine Führung des Trägermaterials 28 mit geringer Reibung durch die Umlenkrollen 48a bis 48d und somit mit geringer statischer Aufladung und guter Glättung des Trägermaterials 28.
  • Die austauschbar kontaktierten Quarzheizstäbe 54 sind quer zur Transportrichtung des Trägermaterials 28 angeordnet. Es ist aber auch eine Anordnung der Quarzheizstäbe breitenabhängig längs zur Transportrichtung des Trägermaterials 28 möglich. Je nach Art und Transportgeschwindigkeit des Trägermaterials 28 wird die Leistung der Quarzheizstäbe 54 eingestellt und/oder geregelt.
  • In Figur 4 ist eine erfindungsgemäße Druck- und/oder Kopiervorrichtung 10 zum einseitigen Bedrucken von Trägermaterial 28 dargestellt, wobei die im Trägermaterial 28 enthaltenen Chipkarten in einer Baueinheit 78 der Druck-und/oder Kopiereinrichtung 10 programmiert werden. Die Druck-/oder Kopiereinrichtung 10 hat einen Trägermaterialvorrat 70, aus dem einem Drucker 72 Trägermaterial 28 zum Bedrucken zugeführt wird. Das Trägermaterial 28 wird in dem Drucker 72 bedruckt, wobei ein vom Drucker 72 auf das Trägermaterial 28 umgedrucktes Tonerbild von einer im Drucker 72 angeordneten Fixiereinheit (nicht dargestellt) in einen ersten Fixierzustand fixiert wird.
  • Das vom Drucker 72 bedruckte Trägermaterial 28 wird der Burn-In-Station 74 zugeführt, die eine zweite Fixiereinheit 76 enthält. Die Fixiereinheit 76 ist vorzugsweise eine Strahlenfixiereinheit, die den gleichen Aufbau wie die zuvor in Figur 3 beschriebenen Strahlungsfixiereinheiten 50, 52 hat. Die Fixiereinheit 76 fixiert das Tonerbild auf dem Trägermaterial 28 in einen zweiten Fixierzustand. Das so fixierte Trägermaterial 28 wird einer weiteren Baueinheit 78 zugeführt. In der Baueinheit 78 ist eine Chipkarten-Programmiereinrichtung 80 angeordnet. Mit Hilfe der Chipkarten-Programmiereinrichtung 80 werden die im Trägermaterial 28 enthaltenen integrierten Schaltkreise, die zur drahtlosen Datenkommunikation mit Datenverarbeitungsanlagen und/oder Steuerungen geeignet sind, beim Vorbeiführen an der Chipkarten-Programmiereinrichtung 80 programmiert.
  • Das bedruckte Trägermaterial wird nach der Programmierung der integrierten Schaltkreise an vorbestimmte Empfänger verschickt, wobei es in einer Versandeinrichtung 82 versandfertig verpackt wird. Das bedruckte Trägermaterial 28 kann jedoch auch weiteren Baueinheiten, z.B. einer Schneidvorrichtung, zur Weiterverarbeitung zugeführt werden.
  • In Figur 5 ist eine Druckseite 90 dargestellt, die von der erfindungsgemäßen Druck- und/oder Kopiereinrichtung 10 nach Figur 4 bedruckt und die darin enthaltenen integrierten Schaltkreise programmiert worden sind. In dem Trägermaterialvorrat 70 (Figur 4) befindet sich ein Papierstapel von Endlospapier mit Tranportlöchern und Perforationen, von denen eine Druckseite 90 in Figur 5 dargestellt ist. Diese Druckseite 90 enthält wie auch die weiteren Druckseiten des Trägermaterialvorrats 70 Chipkarten 92, 94 die aus einem Plastikwerkstoff hergestellt sind, integrierte Schaltkreise enthalten und auf das Papier der Druckseite 90 mit Hilfe von Klebstoff befestigt sind. Die in den Chipkarten 92, 94 enthaltenen integrierten Schaltkreise können mit Datenverarbeitungsanlagen und/oder Steuerungen drahtlos kommunizieren, so daß keine Kontakte an diesen Chipkarten herausgeführt sind.
  • Weiterhin hat die Druckseite 90 ein selbstklebendes Etikett 96, das von der Druckseite 90 abgezogen und mit Hilfe des auf den abgezogenen Teil des selbstklebenden Etiketts 96 befindlichen Klebstoffs auf anderen geeigneten Oberflächen, z. B. auf Pappkartons von Paketen oder auf Gehäuseteilen von Einrichtungen, aufgeklebt werden. Der Drucker 72 erhält Druckdaten von einer nicht dargestellt Datenverarbeitungsanlage. Mit Hilfe dieser Druckdaten erstellt der Drucker 72 ein latentes Bild, daß er mit Hilfe einer bekannten Entwicklereinheit mit Toner einfärbt, auf die Druckseite 90 sowie auf die Chipkarten 92, 94 und das selbstklebende Etikett 96 umdruckt und mit Hilfe einer ersten Fixiereinheit in einen ersten Fixierzustand fixiert.
  • Das so einseitig bedruckte Trägermaterial 90, 92, 94, 96 wird der Burn-In-Station 74 zugeführt, die das Tonerbild in einen zweiten Fixierzustand fixiert. Die in den Chipkarten 92, 94 enthaltenen Schaltkreise werden in der Einrichtung 78 von der Chipkarten-Programmiereinrichtung 80 mit den für diesen Druckauftrag vorbestimmten Daten programmiert. Die bedruckte Druckseite 90 enthält mehrere Grafiken 98, 100, Barcodes 102, 104, 106, 108, Sicherheitselemente 110, 112, sowie mehrere Textblöcke 114, 116, 118, 120, 122, 124. Das Lesen des Barcodes 102, 104, 106, 108 sowie der Sicherheitselemente 110, 112 mit Hilfe von bekannten Lesesystemen wird durch das Fixieren in zwei Stufen nicht beeinträchtigt.
  • In den Figuren 6a bis 6d ist der Fixiervorgang des auf das Trägermaterial umgedruckten Tonerbildes schematisch dargestellt. In Figur 6a befindet sich ein umgedrucktes, nicht fixiertes Tonerbild 130 in Form von Tonerpulver 132 auf einem Trägermaterial 134, z.B. Papier.
  • In Figur 6b ist ein teilfixiertes Tonerbild 136, das sich auf dem Papier 134 befindet während des Fixiervorgangs in der ersten Fixiereinheit dargestellt. Diese Fixierung erfolgt mit Hilfe einer Blitzlichtfixiereinheit. Es können aber auch andere Fixiereinheiten, z.B. Wärmestrahlungsfixiereinheiten oder Wärmepreßfixiereinheiten als erste Fixiereinheit eingesetzt werden. Dem Tonerpulver 132 wird durch die erste Fixiereinheit Wärmeenergie zugeführt. Durch diese Wärmezufuhr wird ein Teil des Tonerpulvers 132, der der Fixiereinheit zugewandt ist, geschmolzen. Dadurch entstehen oberflächliche geschlossene Bereiche 138, 140 aus geschmolzenem Toner.
  • In Figur 6c ist ein in den ersten Fixierzustand fixiertes Tonerbild 150 dargestellt. Das Tonerpulver 132 ist vollständig miteinander zu zusammenhängenden Tonerbereichen 152, 154 verschmolzen, die eine unebene Oberfläche mit sogenannten Kratern 156 bilden. Der geschmolzene Toner 152, 154 hat Berührungsflächen 158, 160 mit dem Papier 134 die für eine der standardmäßigen Druckqualität genügende Haftung des Toners 152, 154 nach dem Fixieren in den ersten Fixierzustand an dem Papier 134 sorgen. Bei hoher mechanischer Beanspruchung des Papiers 134 kann sich jedoch der Toner ggf. vom Papier lösen.
  • In Figur 6d ist ein fixiertes Tonerbild 162 dargestellt, daß mit Hilfe der Burn-In-Station 20, 72 in den zweiten Fixierzustand fixiert worden ist. Mit Hilfe der in den Burn-In-Stations 20, 74 angeordneten zweiten Fixiereinheiten 50, 52, 76 wurde das in den ersten Fixierzustand fixierte Tonerbild 150 in einen zweiten Fixierzustand fixiert. Die zweite Fixiereinheit 50, 52, 76 ist vorzugsweise ist eine Wärmestrahlungsfixiereinheit. Der Einsatz von anderen Fixiereinheiten ist denkbar. Der in den ersten Fixierzustand fixierte Toner 152, 154 wird mit Hilfe der zweiten Fixiereinheit 50, 52, 76 nochmals geschmolzen, wobei ihm von der zweiten Fixiereinheit 50, 52, 76 soviel Wärmeenergie zugeführt wird, daß er dünnflüssig ist und in das Papier 134 eindringen kann.
  • Der in den zweiten Fixierzustand fixierte Toner bildet Bereiche 164, 166, die sich auf dem Papier 134 befinden und Bereiche 168, 170, die in das Papier 134 eingedrungen sind und den fixierten Toner 164, 166 fest mit dem Papier 134 verbinden. Der so fixierte Toner ist auch bei harter mechanischer Beanspruchung des Papiers 134 und/oder des fixierten Toners 164, 166 fest mit dem Papier 134 verbunden. Bei Druckseiten, die mit der erfindungsgemäßen Druck- und/oder Kopiereinrichtung in zwei Stufen fixiert worden sind, wurde eine Haltbarkeit und eine Beständigkeit des Druckbildes nachgewiesen, wie sie beim Stand der Technik nur mit Impact-Printern erreicht wurde.
  • In Figur 7 ist eine Tabelle mit Ergebnissen eines Testprotokolls der PIRA-Prüfanstalt dargestellt. Auf Papier 28, 134 fixerte Tonerbilder wurden gemäß der Prüfungsrichtlinien für Druckerzeugnisse mit erhöhten Anforderungen an die Fälschungssicherheit und and die Haltbarkeit untersucht, die mit der erfindungsgemäßen Druck- und/oder Kopiereinrichtung 10 hergestellt worden sind. Die Bezeichnungen der durchgeführten Tests sind in der Tabelle der Figur 7 in der ersten Spalte aufgeführt. Weiterhin sind die Ergebnisse einer untersuchten Druckseite in der Spalte "Normalfixierung" aufgeführt, die mit Hilfe einer bekannten Druck- und/oder Kopiereinrichtung hergestellt worden ist. Weiterhin wurde eine Druckseite untersucht, die mit einer bekannten Druck- und/oder Kopiereinrichtung hergestellt worden ist und die nach dem Bedrucken mit einer Sicherheitsfolie beschichtet wurde. Die Ergebnisse des Tests dieser Druckseite sind in der Tabellenspalte "umhüllt mit Sicherheitsfolie" aufgeführt. Die Testergebnisse der Druckseite, die mit der erfindungsgemäßen Druck- und/oder Kopiereinrichtung hergestellt worden ist, sind in der Tabellenspalte "Stufenfixierung" aufgelistet.
  • Die mit der bekannten Druck- und/oder Kopiereinrichtung hergestellte Druckseite, die mit Hilfe einer einzigen Fixiereinheit fixiert wurde, weist bei dem Radierer sowie bei dem Skalpelltest erhebliche Mängel auf. Eine solche Druckseite erfüllt keine erhöhten Anforderungen an die Fälschungssicherheit und/oder Haltbarkeit der Druckseite. Beim Umhüllen einer mit einer bekannten Druck- und/oder Kopiereinrichtung hergestellten Druckseite mit einer Sicherheitsfolie werden die Eigenschaften dieser Druckseite gegenüber der Druckseite ohne Sicherheitsfolie verbessert und fälschungssicherer. Insbesondere beim Skalpelltest konnte eine Verbesserung verzeichnet werden, so daß dieser Skalpelltest von der mit der Sicherheitsfolie umhüllten Druckseite bestanden wurde.
  • Beim Radierertest wies die mit Sicherheitsfolie umhüllte Druckseite jedoch noch Mängel auf. Eine mit der erfindungsgemäßen Druck- und/oder Kopiereinrichtung hergestellten Druckseite wies bei den durchgeführten Tests keine Mängel in bezug auf die Haltbarkeit und die Sicherheit der Druckseite auf. Diese Testergebnisse sind in der Tabellenspalte Stufenfixierung aufgelistet. Auf eine zusätzliche Umhüllung dieser Druckseite mit der Sicherheitsfolie kann aus Haltbarkeits- und aus Sicherheitsgründen verzichtet werden. Die Druckseiten, die mit der erfindungsgemäßen Druck- und/oder Kopiereinrichtung in zwei Stufen fixiert worden sind, wurde eine Haltbarkeit und eine Beständigkeit des Druckbildes nachgewiesen, wie sie beim Stand der Technik nur mit Impact-Printern erreicht wurde.
  • Durch das stufenweise Fixieren des Tonerbildes auf dem Trägermaterial 28 in einem ersten und in einem zweiten Fixierzustand wird erreicht, daß die Erwärmung des Trägermaterials 28 und somit die Temperaturbelastung des Trägermaterials 28 bei gleichem Fixierergebnis geringer ist als bei einer bekannten einstufigen Fixierung.
  • Temperaturempfindliches Trägermaterial 28, wie z.B. mit einem Hot-Embossing-Verfahren eingeprägte Folien, selbstklebende Etiketten und Kunststoffe können bedruckt werden, ohne daß diese Trägermaterialien 28 beschädigt werden. Auch integrierte Schaltkreise, die in den Trägermaterialien 28 enthalten sind, werden durch die geringere Temperaturbelastung des Trägermaterials 28 nicht beschädigt oder zerstört. Somit ist auch das Bedrucken von thermosensitiven Oberflächen und thermosensitiven Trägermaterialien 28 möglich.
  • Die Oberfläche des Tonerbildes wird mit Hilfe des zweiten Fixiervorganges geglättet. Auch bei Druckbildern, die z.B. Pixelgrafiken, ein- oder zweidimensionale Barcodes enthalten, werden insbesondere in der Schärfe der Darstellung und der Kantenglättung durch die zweite Fixierung nicht negativ beeinflußt. Bei dem Einsatz von Toner mit Eisenanteil, dem sogenannten MICRA-Toner, zum Erzeugen von magnetolesbaren Druckbildern ist eine erfindungsgemäße Stufenfixierung möglich, ohne daß eine Beeinträchtigung des erzeugten Druckbildes zu verzeichnen ist.
  • Durch den weiterführenden Schmelzprozeß des Toners beim Fixieren des Tonerbildes in den zweiten Fixierzustand, bei dem der Toner in das Trägermaterial 28 eindringt, wird der Tonerauftrag auf dem Trägermaterial 28 reduziert. Insbesondere bei Druckerzeugnissen, die mehrere Druckseiten enthalten, wie z.B. Bücher, ist es dadurch möglich, die unterschiedliche Dicke der bedruckten Bereiche und der nicht bedruckten Bereiche der Druckseiten zu reduzieren. Die Wölbungen eines solchen Druckerzeugnisses infolge dieser unterschiedlichen Dicke kann reduziert werden, wodurch das optische Erscheinungsbild eines solchen Druckerzeugnisses erheblich verbessert wird.
  • Das Fixieren des Toners in den zweiten Fixierzustand führt durch das Eindringen des Toners in das Trägermaterial 28 weiterhin zu einer besseren Haftung und erhöhten Alterungsbeständigkeit des Toners auf dem Trägermaterial 28 und zu einer gleichmäßigen Oberfläche des verschmolzenen Toners, wodurch ein gleichmäßiger Schwärzungsgrad erzielt wird. Die Tonerkonzentration in der Entwicklereinheit und somit die Tonermenge auf den mit Toner eingefärbten Bereichen des Trägermaterials 28 kann reduziert werden, da durch das Einschmelzen des Toners in das Trägermaterial 28 ein gleichmäßiger Schwärzungsgrad dieser Bereiche gewährleistet ist.
  • In Figur 8 ein Blockschaltbild dargestellt, daß das Zusammenwirken der Steuer- und Regeleinheiten des Druckers 72 und der Burn-In-Station 74 aus Figur 4 zeigt. Der Drucker 72 hat eine Steuer- und Regeleinheit 176, die mit einer Eingabe- und Anzeigeeinheit 178 sowie mit dem Druckerwerk 174 des Druckers 72 verbunden ist. Die Burn-In-Station 74 hat eine Steuer- und Regeleinheit 180 zum Steuern und Regeln der zweiten Fixiereinheit 182. Die Steuer- und Regeleinheiten 176, 180 sind über eine Busverbindung miteinander verbunden. Mit Hilfe dieser Busverbindung findet ein Datenaustausch zwischen der Steuer- und Regeleinheit 176 des Druckers 72 und der Steuer- und Regeleinheit 180 der Burn-In-Station 74 statt. Die Eingabe und Anzeigeeinheit 178 dient als Mensch-Maschine-Schnittstelle, die es Bedienpersonen ermöglicht Druck- und Fixierparameter voreinzustellen. Die Eingabe-und Anzeigeeinheit 178 ist in diesem Anwendungsbeispiel ein Touchscreen, der in das Gehäuse des Druckers 72 fest eingebaut ist.
  • Die Bedienperson stellt vor dem Start des Druckauftrages an der Eingabe- und Anzeigeeinheit 178 des Druckers 72 die Temperaturempfindlichkeit und die Art des Trägermaterials 28 ein. Entsprechend dieser Voreinstellung wählt die Steuer- und Regeleinheit 176 Sollwerte für die Regelung der Temperatur und/oder der Wärmemenge der ersten und der zweiten Fixiereinheit aus. Der Sollwert der zweiten Fixiereinheit wird der Steuer- und Regeleinheit 180 der Burn-In-Station 74 über die Datenbusverbindung übergeben. Diese Sollwerte können durch die Steuer- und Regeleinheit 176 des Druckers 72 bei sich ändernden Prozeßbedingungen, z.B. bei einer Änderung der Papierfeuchte und/oder der Papiertemperatur, Zunahme der Umgebungstemperatur im Drucker, unter Berücksichtigung der voreingestellten Art und Temperaturempfindlichkeit des Trägermaterials 28 korrigiert werden.
  • Die Steuer- und Regeleinheit 180 der Burn-In-Station 74 regelt abhängig von der Transportgeschwindigkeit des Trägermaterials 28 die Leistung der zweiten Fixiereinheit 182. Ist die zweite Fixiereinheit 182 z.B. eine Strahlungsfixiereinheit mit Quarzheizstäben 54, so kann die Regelung der abgegebenen Wärmemenge der Quarzheizstäbe 54 mit Hilfe einer Phasenanschnittssteuerung vorgenommen werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Versorgungsspannung oder den Versorgungsstrom der Quarzheizstäbe 54, vorzugsweise mit Hilfe einer regelbaren Stromversorgungseinheit, voreinzustellen.
  • Weiterhin ist in der zweiten Fixiereinheit 182 ein Temperatursensor angeordnet, der die Temperatur in der Fixiereinheit und/oder die Temperatur des Trägermaterials 28 erfaßt, wobei bei Überschreitung der für das Trägermaterial 28 zulässigen Temperatur die von der zweiten Fixiereinheit 182 abgegebene Wärmemenge reduziert wird bzw. schwenk- und steuerbare Klappen oder Rollos den Aufzeichnungsträger schützen.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Druck- und/oder Kopiervorrichtung
    12
    Papiervorrat
    14
    Fixiereinheit
    16
    Wendeeinrichtung
    18
    Fixiereinheit
    20
    Burn-In-Station
    22
    Stapelvorrichtung
    24
    latentes Bild Vorderseite
    26
    Tonerbild Vorderseite
    28
    Trägermaterial (Papier)
    30
    umgedrucktes Tonerbild Vordereite
    32
    erster Fixierzustand Vorderseite
    34
    latentes Bild Rückseite
    36
    Tonerbild Rückseite
    40
    umgedrucktes Tonerbild Rückseite
    42
    erster Fixierzustand Rückseite
    44
    zweiter Fixierzustand Vorder- und Rückseite
    48a bis 48d
    Führungs- und Antriebsrollen
    50
    zweite Fixiereinheit (Vorderseite)
    52
    vierte Dixiereinheit (Rückseite)
    54
    Quarzheizstab
    56
    Reflektor
    58, 60
    Befeichtungsvorrichtungen
    62, 64
    Abkühlvorrichtungen
    66, 68
    Entladevorrichtungen
    70
    Trägermaterialvorrat
    72
    Drucker
    74
    Burn-In-Station
    76
    zweite Fixiereinheit
    78
    weitere Baueinheit
    80
    Chipkarten-Programmiereinrichtung
    82
    Versandeinrichtung
    90
    Druckseite
    92, 94
    Chipkarten
    96
    selbstklebendes Etikett
    98, 100
    Grafik
    102 bis 108
    Barcodes
    110, 112
    Sicherheitselemente
    114 bis 124
    Textblöcke
    130
    umgedrucktes Tonerbild
    132
    Tonerpulver
    134
    Papier
    136
    teilfixiertes Tonerbild
    138, 140
    geschmolzener Toner
    150
    Tonerbild im ersten Fixierzustand
    152, 154
    verschmolzener Toner
    156
    Krater
    158, 160
    Berührungsflächen
    162
    Tonerbild im zweiten Fixierzustand
    164, 166
    Toberbereiche auf dem Papier
    168, 170
    Tonerbereiche in dem Papier
    174
    Druckwerk mit erster Fixiereinheit
    176, 180
    Steuer- und Regeleinheit
    178
    Eingabe- und Anzeigeeinheit
    182
    zweite Fixiereinheit
    P
    Pfeil in Transportrichung des Trägermaterials

Claims (23)

  1. Vorrichtung für eine Druck- und/oder Kopiereinrichtung, der ein Trägermaterial (28) mit einem auf das Trägermaterial (28) umgedruckten, über eine erste Fixiereinheit (14, 18) bereits fixiertes Tonerbild zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung
    a) als eine mit der Druck- und/oder Kopiereinrichtung elektrisch und/oder mechanisch koppelbare Burn-In-Station (20) ausgebildet ist,
    b) eine zweite hinsichtlich ihrer Fixiereigenschaften steuerbar ausgestaltete Fixiereinheit (50, 52) aufweist, die das durch die erste Fixiereinheit (14, 18) in einen ersten Fixierzustand (32, 42) auf dem Trägermaterial (28) fixierte Bild in einen zweiten Fixierzustand (44) fixiert,
    und
    c) eine vor der zweiten Fixiereinheit (50, 52) angeordnete temperaturgeregelte Temperaturausgleichstrecke aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fixiereinheit (50, 52) eine Strahlungsfixiereinheit ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsfixiereinheit (14, 18, 50, 52) eine BlitzlichtFixiereinheit ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Befeuchtungsvorrichtung (58, 60), und/oder eine Abkühlvorrichtung (62, 64) und/oder eine Entladevorrichtung (66, 68) enthält.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (28) Papier und/oder Kunststoff (92, 94) enthält.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (28, 90, 92, 94, 96) mindestens einen aktiven und/oder passiven elektrischen Schaltkreis enthält.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (28) selbstklebende Etiketten (96) aufweist oder aus selbstklebenden Etiketten (92) besteht.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugten Druckerzeugnisse (90, 92, 94, 96) erhöhte Anforderungen an die Fälschungssicherheit und/oder an die Haftbarkeit des Tonerauftrages aufweisen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das fixierte Bild insbesondere bei einem Blu-Tack-Test, einem Radiertest und einem Skalpelltest einen festen Verbund mit dem Trägermaterial (28, 90, 92, 94, 96) zeigt.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonerbild seitenweise umgedruckt wird, wobei jedes umgedruckte Tonerbild von der ersten und von der zweiten Fixiereinheit (14, 18, 50, 52) fixiert ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Tonerbild mindestens von zwei voneinander getrennten Fixiereinrichtungen (14, 18, 50, 52) fixiert ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Duplexdruck das auf die Vorderseite des Trägermaterials (28) umgedruckte Tonerbild von der ersten Fixiereinheit (14) fixiert ist, daß ein auf die Rückseite des Trägermaterials (28) umgedruckte Tonerbild von einer dritten Fixiereinheit (18) fixiert ist, daß das von der ersten Fixiereinheit (14) fixierte Tonerbild der Vorderseite von der zweiten Fixiereinheit (50) fixiert ist, und daß das von der dritten Fixiereinheit (18) fixierte Tonerbild der Rückseite von einer vierten Fixiereinheit (52) fixiert ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonerbild der Rückseite umgedruckt und von der dritten Fixiereinheit (18) fixiert ist, nachdem das Tonerbild der Vorderseite umgedruckt und fixiert ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerbilder der Vorder- und der Rückseite von der zweiten und der vierten Fixiereinheit (50, 52) gleichzeitig fixiert werden.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder die dritte Fixiereinheit (14, 18) dem Tonerbild und dem Trägermaterial(28) so viel Wärmeenergie zuführt, daß der Toner des Tonerbildes schmilzt und sich mit der Oberfläche des Trägermaterials (28) verbindet.
  16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und/oder die vierte Fixiereinheit (50, 52) dem Tonerbild und dem Trägermaterial (28) so viel Wärmeenergie zuführt, daß der Toner des Tonerbildes schmilzt und in das Trägermaterial (28) eindringt.
  17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragung von der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Fixiereinheit (14, 18, 50, 52) auf das Tonerbild ohne Krafteinwirkung auf das Tonerbild und auf das Trägermaterial (28) erfolgt.
  18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und/oder die vierte Fixiereinheit (50, 52) in einem separaten Gehäuse (20, 74) untergebracht ist.
  19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß vor der zweiten und/oder vierten Fixiereinheit (50, 52) eine temperaturgeregelte Temperaturausgleichstrecke vorgesehen ist.
  20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck- und/oder Kopiereinrichtung (10) zwei nacheinander angeordnete Druckeinheiten mit jeweils einer internen Fixiereinheit (14, 18) zum Fixieren des durch die Druckeinheit erzeugten Druckbildes sowie mindestens eine weitere separate den Druckeinheiten nachgeordnete Fixiereinheit (50, 52) hat.
  21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Eingabe- und Anzeigeeinheit (178) der Druck- und/oder Kopiereinrichtung (10) die Eigenschaften des Trägermaterials (28) einstellbar sind, insbesondere die Art und die Temperaturempfindlichkeit des Trägermaterials (28).
  22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck- und/oder Kopiereinrichtung (10) mindestens eine Steuer- und Regeleinheit (176, 180) hat, die abhängig von der Art und der Temperaturempfindlichkeit des Trägermaterials (28) die durch die erste und/oder die zweite Fixiereinheit dem Trägermaterial (28) zugeführte Wärmemenge regelt.
  23. Verfahren zum Bedrucken eines Trägermaterials,
    bei dem ein Tonerbild auf ein Trägermaterial (28) umgedruckt wird,
    das umgedruckte Tonerbild in einer ersten Fixierstufe (14, 18) in einen ersten Fixierzustand auf dem Trägermaterial (28) fixiert wird,
    das in der ersten Fixierstufe (14, 18) fixierte Bild in der zweiten Fixierstufe (50, 52) in einen zweiten Fixierzustand fixiert wird,
    die Fixierung in mindestens einer der Fixierstufen (14, 18, 50, 52) hinsichtlich ihrer Fixiereigenschaften steuerbar ausgestaltet ist, und
    bei dem vor der zweiten Fixierstufe eine temperaturgeregelte Temperaturausgleichstrecke vorgesehen wird.
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