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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Aufheizen
von wenigstens einem Druckmittel, das sich auf einem Bedruckstoff
befindet, umfassend wenigstens einen Mikrowellenapplikator zur Beaufschlagung
des Bedruckstoffes mit Mikrowellenstrahlung und wenigstens eine
Bestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen und Aufschmelzen des Druckmittels
durch elektromagnetische Strahlung. Des Weiteren betrifft die Erfindung
ein Verfahren zum Aufheizen von wenigstens einem Druckmittel, das
sich auf einem Bedruckstoff befindet mittels Bestrahlung durch Mikrowellenstrahlung
und Bestrahlung während
der Erwärmung
durch die Mikrowellenstrahlung durch eine Bestrahlungsquelle.
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In
praktisch jedem Druckprozess werden feste oder flüssige Druckmittel
wie Farben, Tinten, Lacke oder Toner auf einen Bedruckstoff aufgetragen.
Im weiteren Verlauf des Druckprozesses müssen entweder die flüssigen Druckmittel
oder Teile davon verdampft oder die festen Druckmittel oder Teile davon
auf dem Bedruckstoff angeschmolzen werden.
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Dieses
Verdampfen, bzw. Anschmelzen kann über kontaktierende Verfahren,
beispielsweise über
Heizrollen oder über
kontaktlose Verfahren erfolgen. Bekannt sind hierfür Einrichtungen,
welche Infrarotstrahlung, UV-Strahlung oder Mikrowellenstrahlung
oder auch Kombinationen von diesen Strahlungsarten verwenden. Die
Infrarotstrahlung und die UV-Strahlung erhitzen dabei das Druckmittel durch
spektrale Absorption, während
durch die Mikrowellenstrahlung im Wesentlichen der Bedruckstoff erwärmt wird.
Eine Erwärmung
des Druckmittels findet dann im Wesentlich indirekt über den
erwärmten Bedruckstoff
statt. Hierfür
muss der Bedruckstoff entsprechend stark erhitzt werden. Bei Kombinationen der
Strahlungsarten kann vorteilhafterweise beispielsweise die Mikrowellenstrahlungsintensität so gewählt werden,
dass der erwärmte
Bedruckstoff nicht genügend
Wärme an
das Druckmittel abgibt um es anschmelzen oder verdampfen zu lassen.
Erst durch die Kombination mit einer weiteren Strahlungsart, wie
UV-Strahlung wird eine entsprechende Erwärmung des Druckmittels erreicht,
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Z.B.
wird in einem elektrofotografischen Druckprozess als Druckmittel
Toner verwendet. Es wird zunächst
ein latentes Ladungsbild durch geladene Tonerpartikel entwickelt.
Dieses Tonerbild wird dann auf einen Bedruckstoff übertragen.
Bei dem Bedruckstoff kann es sich beispielsweise um Papier, Pappe,
Folie oder Ähnliches
handeln. Die Tonerpartikel müssen
dann zur Erzeugung eines stabilen Druckbildes auf dem Bedruckstoff
verankert werden. Hierfür
ist eine Fixiervorrichtung erforderlich. Von der Fixiervorrichtung
wird der Toner angeschmolzen und mit dem Bedruckstoff verankert.
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Es
existieren kontaktierende und kontaktlose Fixierverfahren, beispielsweise
wird der Toner in einem kontaktierenden Fixierverfahren mit Druck
und Wärme
so beaufschlagt, dass er auf dem Bedruckstoff fixiert wird. Hierfür wird der
Bedruckstoff mit dem Toner beispielsweise durch zwei heiße Walzen
hindurchgeführt.
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Es
sind weiter verschiedene kontaktlose Fixierverfahren bekannt. Hierbei
wird der Toner beispielsweise durch UV-Strahlung oder durch Mikrowellenstrahlung
auf dem Bedruckstoff fixiert. Es ist auch bekannt, verschiedene
Fixierverfahren zu kombinieren, z. B. kann Toner durch die gleichzeitige
Beaufschlagung mit Mikrowellenstrahlung und UV-Strahlung auf einem
Bedruckstoff fixiert werden.
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Die
in der
DE 100 64 561 vorgeschlagene Vorrichtung
sieht vor, dass eine Strahlungslampe, in diesem Fall eine Gasentladungslampe,
welche Strahlung im ultravioletten Spektralbereich emittiert, im
Folgenden auch kurz UV-Lampe genannt, außerhalb des Mikrowellenfeldes
angebracht ist. Die UV-Lampe ist dabei elektromagnetisch von der
Mikrowelleneinrichtung so abgekoppelt, dass keine Mikrowellenstrahlung
auf sie einwirkt aber UV-Strahlung in die Mikrowelleneinrichtung
einstrahlt. Problematisch bei dieser Vorrichtung ist die begrenzte
Lebensdauer einer herkömmlichen
UV-Lampe durch den Abbrand der Elektroden und die notwendigen Schaltzeiten
der UV-Lampe, bis die UV-Strahlung wirksam
wird. Des Weiteren ist die Trennung der Bereiche in denen die Mikrowellenstrahlung
wirksam ist von dem Bereich der UV-Lampe problematisch, als dass
jedwede Abtrennung immer eine Abschattung bedingt und somit die
Effektivität
der Bestrahlungseinrichtung einschränkt, es gelangt weniger UV-Strahlung
auf die Oberfläche
des Bedruckstoffes als von der Bestrahlungsquelle emittiert wird.
In der
DE 100 64 561 ist
dabei als Abtrennung ein Gitter vorgesehen, welches die Bereiche
von einander trennt und eine Maschenweite aufweist, so dass MW-Strahlung
vollständig
oder zum überwiegenden Teil
von dem Gitter reflektiert wird.
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Dieser
beschriebene apparative Aufwand zur Trennung des Bereiches der Bestrahlungseinrichtung
von dem Bereich, in dem Mikrowellenstrahlung auf das Druckmittel
bzw. den Bedruckstoff appliziert wird, ist nicht nur erheblich und
kostenintensiv sondern durch seine Komplexität auch Störungsanfällig.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Heizvorrichtung
und ein Verfahren der eingangs genannten Gattungen vorzustellen,
die einen insgesamt einfacheren Aufbau ermöglichen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird in Vorrichtungshinsicht
dadurch gelöst,
dass sowohl die Bestrahlungseinrichtung, als auch der Bedruckstoff
und das Druckmittel von der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellenapplikators
beaufschlagt werden.
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Verfahrensmäßig ist
es entsprechend vorgesehen, dass die Mikrowellensstrahlung gleichzeitig das
Druckmittel und den Bedruckstoff sowie die Bestrahlungseinrichtung
beaufschlägt,
so dass die Bestrahlungseinrichtung zur Emission von elektromagnetischer
Strahlung angeregt wird.
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Vorteilhafterweise
kann die Bestrahlungseinrichtung hierbei vorwiegend durch die im
Heizprozess ohnehin verwendete Mikrowellenstrahlung zur Emission
von elektromagnetischer Strahlung angeregt werden. Diese emittierte
elektromagnetische Strahlung kann dann wenigstens zur Unterstützung des
Heizprozesses verwendet werden. Weiter ist eine anspruchsvolle Trennung
des Applikationsbereiches der Mikrowellenstrahlung und des Bereiches der
Bestrahlungseinrichtung hier nicht mehr notwendig. Ohne Trennung
wird die emittierte elektromagnetische Strahlung der Bestrahlungseinrichtung
nicht abgeschattet, ihre Effektivität wird gesteigert.
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Bei
dieser vorteilhaften Ausführungsform
ist es vorgesehen, dass die Bestrahlungseinrichtung so gestaltet
ist, dass eine Anregung der Bestrahlungseinrichtung durch die Mikrowellenstrahlung
gewünscht
ist. Die Mikrowellenstrahlung bewirkt in der Bestrahlungseinrichtung
mit einer sehr kurzen Latenzzeit eine Emission von elektromagnetischer Strahlung.
Die von der Bestrahlungseinrichtung emittierte elektromagnetische
Strahlung soll ihr Spektrum im Wesentlichen im Wellenlängenbereich
zwischen 1 nm und 10 μm
aufweisen.
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Je
nach Druckmitteldicke, bzw. Druckmitteldichte auf dem Bedruckstoff
und/oder Art des verwendeten Druckmittels können unterschiedliche Intensitäten der
von der Bestrahlungseinrichtung emittierten Strahlung benötigt werden.
Diese Intensitäten korrelieren
mit der auf die Bestrahlungseinrichtung einwirkenden Feldstärken der
Mikrowellenstrahlung, es ist daher vorteilhafterweise vorgesehen,
dass die Intensität
der elektromagnetischen Strahlung der Bestrahlungseinrichtung in
Abhängigkeit
von der Druckmitteldichte auf dem Bedruckstoff und den Bedruckstoffeigenschaften
verändert
wird. Dies wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, dass die Feldstärke der die
Bestrahlungseinrichtung beaufschlagenden Mikrowellenstrahlung variiert
wird. Vorrichtungsgemäß ist hierfür wenigstens
ein Einstellelement zur Einstellung der Feldstärke der Mikrowellenstrahlung,
mit der die Bestrahlungseinrichtung beaufschlagt wird, vorgesehen.
Hierdurch ist es vorteilhafterweise möglich, dass die Feldstärke im Bereich
der Bestrahlungseinrichtung eingestellt wird. Weiterhin ist erfindungsgemäß auch möglich dass
die Intensität
der in den Mikrowellenapplikator eingestrahlten Mikrowellenstrahlung
verändert
wird.
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Es
kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Bestrahlungseinrichtung
und der Mikrowellenapplikationsbereich durch eine Trennwand getrennt
sind und der Bereich der Bestrahlungseinrichtung unabhängig vom
Applikationsbereich mit Mikrowellenstrahlung versorgt wird. Der
Ursprung der Mikrowellenstrahlung kann hier in derselben Mikrowellenquelle
wie für
die Mikrowellenstrahlung des Mikrowellenapplikationsbereiches liegen.
Die Mikrowellenstrahlung kann dafür in einem eventuell variablen Leistungsteiler
geteilt werden.
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Es
kann verfahrensmäßig vorteilhafterweise auch
vorgesehen sein, dass die Bestrahlungseinrichtung innerhalb des
Mikrowellenapplikators verschoben wird. Sie kann dann in Bereiche
verschoben werden, in den eine Feldstärke herrscht, wie sie benötigt wird.
Dieses wird durch ein inhomogenes Feld im Inneren des Mikrowellenapplikators
ermöglicht.
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In
einer erfinderischen Ausführungsform
ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Einstellelement ein
Mikrowellenabstimmelement zur Anpassung der elektrischen Feldstärke im Mikrowellenapplikator
im Bereich der Bestrahlungseinrichtung ist.
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Bei
diesem Mikrowellenabstimmelement kann es sich beispielsweise um
ein Element aus Metall, Quarzglas oder PTFE handeln.
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In
einer besonders günstigen
Ausführungsform
ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
dass das Mikrowellenabstimmelement ein in den Feldbereich des Mikrowellenapplikators
hineinragender, verschwenkbarer Stift ist. Über verschwenken oder Bewegungen
des Stiftes im Feldbereich können
auf einfache Weise unterschiedliche Feldstärken im Bereich der Bestrahlungseinrichtung
erzielt werden. Dieser Stift kann beispielsweise aus einem der oben
genannten Materialien bestehen.
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Erfindungsgemäß kann das
Einstellelement eine wenigstens für die elektromagnetische Strahlung
der Bestrahlungseinrichtung oder sowohl für die elektromagnetische Strahlung
der Bestrahlungseinrichtung und die Mikrowellenstrahlung teildurchlässige Trennwand
zur Trennung eines Mikrowellenapplikationsbereiches und eines Bereiches
der Bestrahlungseinrichtung sein. Es kann sich bei der Trennwand
beispielsweise um ein Drahtgeflecht oder Löcher aufweisendes Blech handeln.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführung ist ein entsprechendes
wenigstens teildurchlässiges Gitter
als Trennwand vorgesehen. Dieses Gitter kann beispielsweise Maschen
aufweisen, die so groß sind, dass
die benötigte
Mikrowellenstrahlung in den Bereich der Bestrahlungseinrichtung
eindringen kann und entsprechend viel Strahlung der Bestrahlungseinrichtung
in den Mikrowellenapplikationsbereich eintreten kann und dort Toner
auf einem Bedruckstoff beaufschlagen kann. Hierdurch wird eine einfache Kontrolle
der die Bestrahlungseinrichtung beaufschlagenden Mikrowellenstrahlung
bei gleichzeitig großer
Effektivität
der Bestrahlungseinrichtung erreicht. Die Maschen solch eines Gitters
fallen in ihrer Größe so aus,
dass mehr elektromagnetische Strahlung der Bestrahlungseinrichtung
hindurch gelassen wird, als wenn ein Eintreten von Mikrowellenstrahlung
verhindert werden muss. Es wird also günstigerweise die Effektivität der Bestrahlungseinrichtung verbessert.
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Die
Anforderungen an die emittierte Strahlung des Bestrahlungsquelle
können
variabel sein, es ist daher günstigerweise
vorgesehen, dass das Einstellelement ein verstellbares Kopplungselement
in der wenigstens teildurchlässigen
Trennwand ist, welches den Mikrowellenapplikationsbereich und den Bereich
der Bestrahlungseinrichtung so aneinander koppelt, dass wenigstens
ein Teil der Mikrowellenstrahlung in den Bereich der Bestrahlungseinrichtung übertragen
wird. Durch ein Verstellen des Kopplungselements kann die Feldstärke im Bereich
der Bestrahlungseinrichtung verändert
werden.
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Erfindungsgemäß kann es
sich bei dem Kopplungselement um eine Blende oder einen elektrischen
Leiter handeln. Die Öffnungsgröße der Blende
kann dann zur Variation der übertragenden
Mikrowellen verändert
werden, während
der Stift in den oder aus dem Mikrowellenapplikationsbereich verschoben
werden kann und somit mehr oder weniger Mikrowellenenergie überträgt.
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Mittels
UV-Strahlung kann das Heizen des Druckmittels auf dem Bedruckstoff
wenigstens unterstützt
werden, es ist daher vorgesehen, dass das Spektrum der durch die
Bestrahlungseinrichtung emittierten Strahlung im Wesentlichen im
ultravioletten Bereich liegt.
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Des
Weiteren ist es vorgesehen, dass ein durch die elektromagnetische
Strahlung der Bestrahlungseinrichtung vernetzbarer Druckmittel verwendet wird.
Hierdurch kann eine Vernetzung des Druckmittels auf der Oberfläche des
Bedruckstoffes erreicht werden, was vorteilhafterweise ein stabileres
Druckbild ermöglicht,
welches nicht leicht verwischt oder anders negativ beeinflusst werden
kann. Insbesondere wird durch diese chemische Änderung des Druckmittels erreicht,
dass bei einem Widerdruckverfahren bereits vernetztes Druckmittel
auf der Oberfläche
eines Bedruckstoffes in der Heizvorrichtung nicht erneut angeschmolzen
oder anders beeinträchtigt wird.
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In
einer erfindungsgemäßen Weiterentwicklung
ist es vorgesehen, dass als Bestrahlungseinrichtung eine Gasentladungslampe
verwendet wird. Durch diese Lampenwahl ist durch eine Änderung des
Gases auf einfache Weise eine Änderung
des von der Bestrahlungseinrichtung emittierten Spektralbereichs
möglich.
Die emittierte Strahlung kann dann beispielsweise durch Verwendung
einer zweiten Gasentladungslampe oder eines zweiten Gases an unterschiedliche
Druckmittelarten angepasst werden. Es ist daher erfindungsgemäß weiter
vorgesehen, dass Gasentladungslampen mit verschiedenen Zusammensetzungen
des Gases verwendet werden.
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Vorteilhaftweise
ist es verfahrensmäßig vorgesehen,
dass Gasentladungslampen mit verschiedenen Dichten des Gases verwendet
werden. Je nach Dichte wird dann mehr oder weniger Mikrowellenstrahlung
durch die Bestrahlungseinrichtung absorbiert und dann elektromagnetische Strahlung
mit einer erhöhten
oder verringerten Intensität
in Folge der Anregung des Gases emittiert. Auf diese Weise kann
die Intensität
der durch die Bestrahlungseinrichtung emittierten Strahlung an die
Druckmitteldichte, bzw. -dicke oder -art angepasst werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist es vorgesehen, dass die Gasentladungslampe mittels Elektroden
unterstützend
zur Emission von elektromagnetischer Strahlung angeregt wird. Es
hat sich gezeigt, dass eine bereits angeregte Gasentladungslampe
mehr Mikrowellenstrahlung absorbiert als eine nicht angeregte Gasentladungslampe.
Hierdurch kann die Intensität
der emittierten Strahlung der Bestrahlungsquelle gesteigert und
an die Druckmitteldichte, -dicke bzw. -art auf dem Bedruckstoff
angepasst werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform
ist es vorgesehen, dass die Bestrahlungseinrichtung als elektrodenlose
Gasentladungslampe ausgebildet ist. Die Anregung des Gases der Gasentladungslampe erfolgt
dann alleine über
die Mikrowellenstrahlung des Mikrowellenapplikators. Hierdurch kann
vorteilhafterweise ein Abbrand von Elektroden vermieden werden,
der die Lebensdauer herkömmlicher
Gasentladungslampen verringert.
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Zur
bevorzugten Verwendung der Heizvorrichtung in einer elektrofotografischen
Druckmaschine ist es außerdem
vorgesehen, dass das Druckmittel vorteilhafterweise Toner ist. Die
Heizvorrichtung kann dann als Fixiervorrichtung wirken, welche den Toner
auf dem Bedruckstoff fixiert.
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Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung
aus denen sich auch weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf
die der Erfindung aber nicht beschränkt ist, sind in den Zeichnungen
dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 eine
skizzierte Heizvorrichtung in Seitenansicht,
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2 eine
Seitenansicht einer Heizvorrichtung mit Leistungsverteiler,
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3 schematische
Darstellung des Mikrowellenfeldstärkeverlaufes innerhalb eines
Mikrowellenapplikators,
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4a skizzenhafte
Darstellung eines Mikrowellenapplikators mit verstellbarer Bestrahlungseinrichtung
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4b skizzenhafte
Darstellung eines Mikrowellenapplikators mit alternativer verstellbarer
Bestrahlungseinrichtung,
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5a einen
Mikrowellenapplikator mit einem elektrischen Leiter als Kopplungselement,
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5b einen
Mikrowellenapplikator mit Blende als Kopplungselement,
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6 einen
Mikrowellenapplikator mit einem verschwenkbaren Stift als Mikrowellenabstimmelement.
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In
der 1 ist eine Fixiervorrichtung 1 als Heizvorrichtung
schematisch in Seitenansicht dargestellt. Die Fixiervorrichtung 1 umfasst
dabei eine Mikrowellenquelle 2 welche Mikrowellenstrahlung durch
eine Mikrowellenzuleitung 4 zu einem Mikrowellenapplikator 5 leitet.
Der Mikrowellenapplikator 5 umfasst wiederum einen Mikrowellenapplikationsbereich 6,
in dem sich in dem hier dargestellt Fall eine Bestrahlungseinrichtung,
welche als Gasentladungslampe 8 ausgebildet ist, befindet.
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Durch
den Mikrowellenapplikator 5 wird ein Bedruckstoff 10 hindurchtransportiert.
Der Bedruckstoff 10 wird dabei durch, hier nicht dargestellte
Förder-
und Führungselemente
gefördert
und geführt. Bei
den Bedruckstoff 10 kann es sich beispielsweise um einen
Bogen Papier handeln. Der Bedruckstoff 10 bewegt sich entlang
eines Transportpfades 11, welcher hier durch einen Pfeil
dargestellt ist. Durch den Mikrowellenapplikator 5 kann
der Bedruckstoff 10 hindurchgeführt werden, indem er durch
Schlitze 12 und 13 geleitet wird.
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Die 2 zeigt
eine schematische Darstellung einer Fixiervorrichtung 1 von
der Seite. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen hier gleiche Elemente
wie in 1. Die Fixiervorrichtung 1 umfasst hier
außer den
schon genannten Elementen aus 1 zusätzlich einen
Leistungsverteiler 3 und weitere Mikrowellenzuleitung 4,
welche Mikrowellenstrahlung aus unterschiedlichen Richtungen in
verschiedene Bereiche des Mikrowellenapplikators 5 einleiten.
Insbesondere kann der Leistungsverteiler 3 variabel ausgeführt sein
und/oder Mikrowellenstrahlung unterschiedlicher Intensität in verschiedene
Bereiche des Mikrowellenapplikators 5 einspeisen.
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Der
Mikrowellenapplikator 5 weist einen Mikrowellenapplikationsbereich 6 und
einen Bereich 7 der Gasentladungslampe 8 auf.
Der Mikrowellenapplikationsbereich 6 und der Bereich 7 der
Gasentladungslampe 8 sind durch eine Trennwand 9 voneinander
getrennt. In dem hier dargestellten Fall ist die Trennwand 9 aus
einem Gitter oder Lochblech gebildet, welche für die elektromagnetische Strahlung
welche von der Gasentladungslampe 8 emittiert wird, wenigstens
teildurchlässig
und für
die Mikrowellenstrahlung des Mikrowellenapplikationsbereiches 6 im
Wesentlichen undurchlässig
ist. Bei der emittierten Strahlung der Gasentladungslampe 8 kann
es sich um Strahlungsarten unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung
handeln. In den hier dargestellten Fällen soll es sich aber bevorzugt
um elektromagnetischer Strahlung des ultravioletten Spektralbereichs
handeln.
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Mikrowellenstrahlung
wird in dem hier dargestellten Fall durch die Mikrowellenzuleitungen 4 zum Einen
in den Mikrowellenapplikationsbereich 6 und zum anderen
in den Bereich 7 der Gasentladungslampe 8 geleitet.
Es ist hierbei insbesondere möglich dass
der Mikrowellenapplikationsbereich 6 und der Bereich 7 mit
Mikrowellenstrahlung so versorgt werden, dass sie unterschiedliche
Mikrowellenfeldstärkeverteilungen
aufweisen. Wie bereits beschrieben, wird auch hier ein Bedruckstoff 10 durch
Schlitze 12 und 13 durch die Mikrowellenapplikator 5 hindurchgeführt.
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In
der 3 ist die Verteilung der elektrischen Feldstärke der
Mikrowellenstrahlung im Mikrowellenapplikationsbereich 6 des
Mikrowellenapplikators 5 dargestellt. Der Verlauf der Mikrowellenfeldstärke ist
hier durch einen Graph 15 dargestellt. Zur besseren Verständlichkeit
des Verlaufs der Feldstärke
in Abhängigkeit
von der Längsrichtung
(von der X-Richtung)
innerhalb des Mikrowellenapplikatorbereiches 6 ist ein
Koordinatensystem 16 beigefügt. Auch hier ist zur Veranschaulichung
ein Bedruckstoff 10 dargestellt, der in Richtung des Transportpfades 11 durch
den Mikrowellenapplikationsbereich 6 hindurchgeführt wird.
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Die 4a und 4b stellen
alternative Möglichkeiten
für eine
Verschiebung einer Gasentladungslampe 8 innerhalb des Mikrowellenapplikationsbereiches 6 dar.
Es ist hierbei auch möglich,
dass die Gasentladungslampe 8 durch eine Trennwand 9 von
dem Mikrowellenapplikationsbereich 6 getrennt ist und sich
in einem Bereich 7 befindet. In der 4a ist
eine Verschiebung der Gasentladungslampe 8 in einer Richtung
senkrecht zur Ebene des Bedruckstoffes 10 dargestellt.
Die Bestrahlungseinrichtung wird von einer ursprünglichen Position A entlang
einer Verschiebung 23 zu einem zweiten Ort A' verschoben. Die
Verschiebung ist hier durch einen dicken Pfeil dargestellt. In der 4b ist
eine Verschiebung 24 der Gasentladungslampe 8 parallel
zur Ebene des Bedruckstoffes 10 dargestellt. Die Gasentladungslampe 8 wird
hier entlang der durch einen Pfeil dargestellten Verschiebung 24 von
dem ursprünglichen
Ort A zu einem dritten Ort A'' verschoben. Es sind
auch Kombinationen der Verschiebungen 23, 24,
welche in 4a und 4b dargestellt
sind, möglich.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den 4a und 4b auch
gleiche Elemente wie sie bereits bei den vorangegangenen Figuren
beschrieben wurden.
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Durch
die Verschiebungen 23, 24 der Gasentladungslampe 8 an
einem zweiten Ort A' oder
einem dritten Ort A'' gelangt die Gasentladungslampe 8 an,
aus der 3 ersichtliche Orte unterschiedlicher
elektromagnetischer Feldstärke.
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In
den 5a und 5b sind
alternative Kopplungselemente dargestellt. Die 5a zeigt eine
seitliche Ansicht eines Mikrowellenapplikators 5 mit einem
elektrischen Leiter 17 als Kopplungselement. Gleiche Bezugszeichen
beschreiben wieder gleiche Elemente. Der elektrische Leite 17 ist
hier entlang einer Verschiebung 18 in den Mikrowellenapplikationsbereich 6 hinein
und heraus verschiebbar. Der elektrische Leiter 17 wird
im Wesentlichen berührungslos
von einer Trennwand 9 umfasst. Die berührungslose Umfassung kann z.B.
dadurch gewährleistet
sein, dass es sich bei dem Leiter 17 um ein Koaxialkabel
handelt.
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Die 5b zeigt
eine Blende 19 als Kopplungselement zwischen einem Mikrowellenapplikationsbereich 6 und
einen Bereich 7 der Gasentladungslampe 8 des Mikrowellenapplikators 5.
Die Blende 19 ist hierbei in ihrer Größe um eine Verschiebung 20 erweiterbar.
Auf diese Weise kann mehr oder weniger Mikrowellenstrahlung aus
dem Mikrowellenapplikationsbereich 6 in den Bereich 7 der Gasentladungslampe 8 gelangen.
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In
der 6 ist eine seitliche Darstellung des Mikrowellenapplikators 5 mit
einem Mikrowellenabstimmelement dargestellt. Gleiche Bezugszahlen
bezeichnen gleiche Elemente, wie in den vorangehenden Figuren. Bei
dem Mikrowellenabstimmelement handelt es sich hier beispielsweise
um ein Stift 21, welcher um eine Verschiebung 22 in
den Mikrowellenapplikationsbereich 6 des Mikrowellenapplikators hinein
oder heraus verschwenkbar ist. Im hier dargestellten Fall befindet
sich die Gasentladungslampe 8 im Mikrowellenapplikationsbereich 6.
Es ist aber erfinderisch auch vorgesehen, dass die Gasentladungslampe 8 durch
eine Trennwand 9 von dem Mikrowellenapplikationsbereich 6 getrennt
ist. Es kann dann vorgesehen sein, dass sowohl der Mikrowellenapplikationsbereich 6,
als auch der Bereich 7 beide Mikrowellenabstimmelemente
beispielsweise in Form von Stiften 21 aufweisen, es sind
aber auch unterschiedliche Mikrowellenabstimmelemente in den Bereichen 6 und 7 vorstellbar.
Gleiche Zahlen bezeichnen hier auch gleiche Elemente wie in den
vorangegangenen Zeichnungen.
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Die
in den 1 bis 6 dargestellte Heizvorrichtung
ist eine Fixiervorrichtung 1, es kann sich aber genauso
gut um eine Heizvorrichtung zum Trocknen von Tinte oder Lacken mittels
Mikrowellenstrahlung handeln. Bei dem Bedruckstoff 10 kann
es sich beispielsweise um Papier handeln auf dem ein nicht dargestelltes
Tonerbild aufgebracht wurde. Das Tonerbild liegt hier vor dem Mikrowellenapplikator 5 als
Schicht auf dem Bedruckstoff. Innerhalb des Mikrowellenapplikators 5 werden
dann die Tonerpartikel mittels Mikrowellenstrahlung und UV-Strahlung
welche von der Gasentladungslampe 8 emittiert wird, auf dem
Bedruckstoff fixiert. Die Gasentladungslampe 8 absorbiert
dabei Mikrowellenstrahlung des Mikrowellenapplikators 5 zu
Anregungszwecken.
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Wie
in der 1 dargestellt ist, wird das nicht fixierte Tonerbild
auf den Bedruckstoff 10 mit dem Bedruckstoff 10 entlang
des Transportpfades 11 durch den Mikrowellenapplikator 5 hindurchgeführt. Im
Mikrowellenapplikator 5 wird dann der Bedruckstoff 10 und
das Tonerbild mit Mikrowellenstrahlung und UV-Strahlung der Gasentladungslampe 8 beaufschlagt.
Das Gas der Gasentladungslampe 8 wird hierfür mittels
der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellenapplikators 5 zur
Emission angeregt. Die Gasentladungslampe 8 befindet sich
im Mikrowellenapplikationsbereich 6 des Mikrowellenapplikators 5.
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Durch
die gleichzeitige Beaufschlagung des Bedruckstoffes mit Mikrowellenstrahlung
und UV-Strahlung, wird der Toner auf dem Bedruckstoff 10 fixiert.
Vorteilhafterweise wirkt dabei die UV-Strahlung direkt auf den Toner
ein. Für
die Anregung der Gasentladungslampe 8 wird die sowieso
im Mikrowellenapplikator 5 vorhandene Mikrowellenstrahlung genutzt.
Eine aufwendige Trennung des Mikrowellenapplikationsbereiches 6 und
des Bereiches 7 der Gasentladungslampe 8 hier
nicht notwendig.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist es auch möglich, dass die Gasentladungslampe 8 in
einem Bereich 7 bereitgestellt und durch eine Trennwand 9 von
dem Mikrowellenapplikationsbereich 6 getrennt ist. Sowohl
der Mikrowellenapplikationsbereich 6 und der Bereich 7 können getrennt
mit Mikrowellenstrahlung über
die Mikrowellenzuleitungen 4 versorgt werden. In dem hier
dargestellten Fall kann die Trennwand 9 beispielsweise
aus einem Gitter bestehen, welches eine Maschenweite aufweist, welche
geeignet ist Mikrowellenstrahlung nicht hindurchtreten zu lassen. Die
Bereiche 6 und 7 des Mikrowellenapplikators 5 sind
hierdurch bezüglich
der Mikrowellenstrahlung entkoppelt. Es ist daher möglich, dass
durch den Leistungsverteiler 3 unterschiedliche Mikrowellenstellstärken im
Mikrowellenapplikationsbereich 6 und im Bereich 7 erzeugt
werden. Hierdurch können,
abgestimmt auf die Art des Bedruckstoffes 10 und auf die
Dichte des Toners bzw. eines anderen Druckmittels auf der Oberfläche des
Bedruckstoffes 10, bevorzugte Intensitäten der Mikrowellenstrahlung
und der, von der Gasentladungslampe 8 emittierten UV-Strahlung
eingestellt werden. Ein Fixiervorgang kann hierdurch durch die Fixiervorrichtung 1 optimal
unterstützt
werden.
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In
den 4a und 4b ist
gezeigt, dass die Gasentladungslampe 8 entlang einer vertikalen oder
einer horizontalen Verschiebung 23, 24 innerhalb
des Mikrowellenapplikationsbereiches 6 verschoben werden
kann. Wie aus 3 ersichtlich ist wird die Gasentladungslampe 8 dann
je nach Position A, A' oder
A'' an die sie verschoben
wird, mit einer Mikrowellenfeldstärke unterschiedlicher Intensität beaufschlagt.
Je nach der Intensität
der beaufschlagenden Mikrowellenstrahlung wird das Gas der Gasentladungslampe 8 zur
Emission von elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Intensität angeregt.
Die Positionen A, A' oder
A'' der Gasentladungslampe 8 innerhalb
des Mikrowellenapplikationsbereiches sollen dabei so gewählt werden,
dass sie die Fixierung eines Toners auf dem Bedruckstoff 10 optimal
unterstützen.
Es soll eine Intensität
der emittierten elektromagnetischen Strahlung erzeugt werden, welche
auf die Dicke bzw. Dichte des Toners aus dem Bedruckstoff 10 angepasst
ist. Hierfür
kann die Gasentladungslampe 8 an Positionen A, A', A'' verschoben werden, die eine Mikrowellenfeldstärke gewünschter
Intensität
aufweisen.
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In
den 5a und 5b sind
im Wesentlichen die gleichen Fixiervorrichtungen 1 wie
in den vorherigen Figuren dargestellt. Ein nicht dargestellter Toner
auf einem Bedruckstoff 10 wird hier innerhalb eines Mikrowellenapplikators 5 mit
Mikrowellenstrahlung und UV-Strahlung einer Gasentladungslampe 8 beaufschlagt,
so dass der Toner auf dem Bedruckstoff 10 angeschmolzen
wird. In den hier dargestellten Fällen ist die Gasentladungslampe 8 in
einem Bereich 7 bereitgestellt, der durch eine Trennwand 9 von
dem Mikrowellenapplikationsbereich 6 getrennt ist. Bei
der Tennwand 9 kann es sich hier insbesondere um ein für Mikrowellenstrahlung
und UV-Strahlung teildurchlässiges
Gitter handeln. Hierbei ist die Maschenweite des Gitters dann entsprechend
so zu wählen,
dass Mikrowellenstrahlung durch die Maschen des Gitters in den jeweils
angrenzenden Bereich einkoppeln kann. Um die von der Gasentladungslampe 8 emittierte
UV-Strahlung an vorliegende Tonerdichten oder -dicken auf dem Bedruckstoff 10 anzupassen,
sind hier Einstellelemente 17 und 19 in der Trennwand 9 vorgesehen.
Bei dem Einstellelement 17 handelt es sich um einen elektrischen
Leiter, der entlang einer Verschiebung 8 in den Mikrowellenapplikationsbereich 6 hinein-
und herausverschoben werden kann. Je nach der Strecke, die der elektrische
Leiter 17 in den Mikrowellenapplikationsbereich 6 hineinragt,
wird mehr oder weniger Mikrowellenstrahlung aus dem Mikrowellenapplikationsbreich 6 in
den Bereich 7 der Gasentladungslampe 8 hineingekoppelt.
Auf diese Weise kann die Feldstärke
der Mikrowellenstrahlung welche auf das Gas der Gasentladungslampe 8 einwirkt,
geregelt. Je nach Feldstärke
der Mikrowellenstrahlung wird UV-Strahlung unterschiedlicher Intensität von der
Gasentladungslampe 8 emittiert und wirkt auf den Toner
auf den Bedruckstoff 10 ein. Diese Intensität soll,
wie beschrieben auf die Tonerdichte bzw. -dicke abgestimmt sein.
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In 5b ist
eine Blende 19 gezeigt, deren Öffnung durch eine Verschiebung 20 erweitert
oder verringert werden kann. Je nach Öffnungsweite wird durch die
Blende 19 mehr oder weniger Mikrowellenstrahlung aus dem
Mikrowellenapplikationsbereich 6 in den Bereich 7 der
Gasentladungslampe 8 eingekoppelt. Wie beschrieben kann
dann so die durch die Gasentladungslampe 8 emittierte UV-Strahlung durch
die Öffnungsweite
der Blende 19 geregelt werden.
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Eine
weitere Einstellmöglichkeit,
um die auf die Gasentladungslampe 8 einwirkende Mikrowellenstrahlung
zu regeln, ist in 6 dargestellt. Hier befindet
sich die Gasentladungslampe 8 erneut direkt im Mikrowellenapplikationsbereich 6 des
Mikrowellenapplikators 5. Durch einen verschwenkbaren Stift 21 kann
die Intensität
der Mikrowellenstrahlung, welche auf die Gasentladungslampe 8 einwirkt
beeinflusst werden. Der Stift 21 kann dafür entlang
einer Verschiebung 22 innerhalb des Mikrowellenapplikationsbereiches 6 verschwenkt
werden. Durch den Stift wird dann das Mikrowellenfeld im Mikrowellenapplikationsbereich 6 je
nach Verschwenkung 22 verringert oder verstärkt. Der
Stift 21 kann dafür
beispielsweise aus Quarzglas, PTFE oder auch aus Metall sein. Es
ist auch möglich,
hier aber nicht gezeigt, dass sich der Stift 21 in einem
Bereich 7 der Gasentladungslampe 8 befindet, welche
durch eine Trennwand 9 von dem Mikrowellenapplikationsbereich 6 getrennt
ist. Die Trennwand 9 kann dafür als Gitter ausgebildet sein,
welches für
Mikrowellenstrahlung wenigsten teildurchlässig ist. Zusätzlich zur
Maschengröße des Gitters
kann die Feldstärke
der Mikrowellenstrahlung im Bereich 7 dann auch durch den
Stift 21 beeinflusst werden. Auf diese Weise kann die Intensität der von
der Gasentladungslampe 8 emittierten UV-Strahlung kontrolliert
werden.
-
In
allen hier genannten Fällen
ist es möglich, dass
an das Gas der Gasentladungslampe 8 eine Vorspannung angelegt
wird. die Intensität
der emittierten UV-Strahlung kann dann zusätzlich durch die Vorspannung
beeinflusst werden kann. Je nach angelegter Vorspannung wird dann
mehr oder weniger UV-Strahlung emittiert. Günstigerweise wird auch das
Absorptionsverhalten der Gasentladungslampe 8 für Mikrowellenstrahlung
durch eine Vorspannung verbessert. Somit wird auch der Wirkungsgrad
der Fixiervorrichtung 1 verbessert.
-
Es
ist für
alle beschriebenen Fälle
auch möglich
elektrodenlose Gasentladungslampen 8 zu verwenden, vorteilhafterweise
kommt es dann zu keinem Abbrand von Elektroden, wodurch die Lebensdauer
der Gasentladungslampe verlängert
wird.
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In
allen hier geschilderten Fällen
kann es günstigerweise
auch vorgesehen sein, dass ein Toner oder ein anderes Druckmittel
auf den Bedruckstoff 10 aufgebracht wird, welcher unter
Einwirkung von UV-Strahlung vernetzt. Auf diese Weise wird der Toner
durch die Einwirkung der Mikrowellenstrahlung im Mikrowellenapplikator 5 angeschmolzen
und zusätzlich
durch die Einwirkung von UV-Strahlung durch die Gasentladungslampe 8 auf
der Oberfläche des
Bedruckstoffes 10 vernetzt. Es entsteht somit durch diese
chemische Reaktion der Vernetzung ein besonders stabiles Druckbild
auf der Oberfläche
des Bedruckstoffes 10 welches auch in weiteren Druckprozessen
weniger leicht beschädigt
wird.
-
- 1
- Fixiervorrichtung
- 2
- Mikrowellenquelle
- 3
- Leistungsverteiler
- 4
- Mikrowellenzuleitung
- 5
- Mikrowellenapplikator
- 6
- Mikrowellenapplikationsbereich
- 7
- Bereich
der Bestrahlungseinrichtung
- 8
- Gasentladungslampe
- 9
- Trennwand
- 10
- Bedruckstoff
- 11
- Richtung
des Transportpfades
- 12
- Eintrittsschlitz
- 13
- Austrittsschlitz
- 14
-
- 15
- Graph
- 16
- Koordinatensystem
- 17
- elektrischer
Leiter
- 18
- Verschiebung
- 19
- Blende
- 20
- Verschiebung
- 21
- verschwenkbarer
Stift
- 22
- Verschiebung
- 23
- Verschiebung
- 24
- Verschiebung
- A
- erste
Position der Bestrahlungseinrichtung
- A'
- zweite
Position der Bestrahlungseinrichtung
- A''
- dritte
Position der Bestrahlungseinrichtung