Pierwszenstwo: 20.XI.1967 (P. 123 649) Opublikowano: 29.XII.1973 68551 KI. 57e,15/20 MKP G03g 15/20 CZYTELNIA Urzedu Patentowego flllklflj Bzecwow^ei Ludowej Wlasciciel patentu: Rank Xerox Limited, Londyn (Wielka Brytania) Urzadzenie do cieplnego wtapiania kserograficznego obrazu proszkowego w material podloza Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do cieplnego wtapiania kserograficznego obrazu pro¬ szkowego w material podloza.Przekazywanie ciepla odbywa sie glównie w za¬ kresie promieniowania podczerwonego w pasmie fal od 0,8—7,0 mikronów, bowiem wiekszosc ma¬ terialów absorbuje czesciowo lub calkowicie ener¬ gie promieniowania o tym zakresie dlugosci fali, padajacego na to cialo. Jakkolwiek prawdziwa isto¬ ta promieniowania i zwiazany z nia mechanizm przenoszenia fal nie zostaly w pelni wyjasnione, wiadomo, ze promieniowanie biegnie w wolnej przestrzeni z predkoscia swiatla, i ze do jego prze¬ noszenia niepotrzebny jest jakikolwiek osrodek, jak na przyklad przewodzacy material lub po¬ dobny osrodek. W celu wytwarzania promieniuja¬ cej energii przenoszenia ciepla, cialo musi naj¬ pierw oddac pewna czesc swojej wewnetrznej ener¬ gii w postaci fal elektromagnetycznych, które bie¬ gna w przestrzeni, az napotykaja inne cialo, gdzie zostana zaabsorbowane i zostana zamienione z po¬ wrotem w energie wewnetrzna, przewaznie cieplna.Dobre zródlo promieniowania podczerwonego przetwarza znaczna czesc swej energii wewnetrz¬ nej w energie promieniowania cieplnego, wytwa¬ rzajac promieniowanie o duzym natezeniu, które jest skupione w obszarze dlugosci fal, przy któ¬ rej wystepuje moc szczytowa. Im wyzsza jest tem¬ peratura zródla, tym energia bedzie bardziej sku¬ piona w waskim pasmie dlugosci fal i wieksza jest 10 15 20 25 2 jej intensywnosc. Istnieje pewien zwiazek pomie¬ dzy dlugoscia fali mocy szczytowej a tempera¬ tura zródla. Podnoszenie temperatury zródla po¬ woduje przesuwanie sie dlugosci fali mocy szczy¬ towej w kierunku krótszych fal widma. Dlatego mczna powiedziec ze sprawne zródla promienio¬ wania podczerwonego wytwarzaja energie o nate¬ zeniu, które skupia sie w waskim pasmie dlugosci fal, znajdujacych sie zwykle w obszarze krótszych fal widma podczerwieni.Ciala przejmujace cieplna energie promienio¬ wania, zwane tutaj odbiornikami, maja rózne wla¬ sciwosci absorpcyjne dla promieniowania o róz¬ nych dlugosciach fal. Wlasnosc absorpcyjna ciala jest to zdolnosc do przejmowania energii padaja¬ cego na nie promieniowania i zamiany tej energii na energie wewnetrzna. Na przyklad czarny we¬ giel absorbuje okolo 96°/o padajacej nan energii niezaleznie od dlugosci fal promieniowania. Nato¬ miast polerowana plyta aluminiowa odbija wie¬ kszosc otrzymanej energii, pochlaniajac jedynie niewielka czesc energii przypadajaca na wieksze dlugosci fali. Dla wiekszosci materialów dobre pochlanianie promieniowania wystepuje tylko przy okreslonych dlugosciach fali.Opisane wlasciwosci zostaly wykorzystane w znanych urzadzeniach do cieplnego wtapiania obra¬ zu proszkowego w material podloza, na przyklad papieru, za pomoca zasilanej okresowo lampy pro¬ miennikowej. Lampa ta jest pobudzana do blysków 68 55168 551 3 w krótkich okresach czasu w celu promieniowania energii o duzej intensywnosci, skupionej w waskim pasmie dlugosci fal, przy których toner latwo po¬ chlania energie promieniowania. Jednak podloze papierowe odbija wiekszosc promieniowania w za¬ kresie krótkich fal podczerwieni i z tego wzgledu podczas procesu wtapiania pozostaje ono wzglednie chlodne.W procesie kserograficznym, plyta majaca swia¬ tloczula izolacyjna warstwe wierzchnia na prze¬ wodzacym podlozu, zostaje naladowana ladunkiem elektrycznym, a nastepnie eksponuje sie na niej obraz swietlny, dzieki czemu pod wplywem swia¬ tla warstwa powierzchniowa uzyskuje wlasnosci przewodzace, a ladunek elektrostatyczny ulega se¬ lektywnemu rozproszeniu tworzac utajony obraz, który jest nastepnie wywolywany w specjalny sposób za pomoca róznych tonerów, które sa sto¬ sowane jako barwniki kserograficzne. Toner jest elektrostatycznie przyciagany do utajonego obrazu w zaleznosci od ilosci znajdujacego sie na nim la¬ dunku. A wiec obraz o malej koncentracji ladunku bedzie powierzchnia o malej gestosci tonera pod¬ czas gdy obszar o wiekszej koncentracji ladunku bedzie proporcjonalnie wiecej zaczerniony. Wywo¬ lany obraz jest nastepnie przenoszony na material podloza, i utrwalony na nim.Wtapianie blyskowe, aczkolwiek stosowane w wielu procesach kserograficznych, nie zapewnia zadowalajacych rezultatów utrwalania na po¬ wierzchniach o malej koncentracji tonera. Po¬ wierzchnie te, podczas krótkotrwalego blysku, nie sa zdolne do pochloniecia energii, dostatecznej dla utrwalenia. W nastepstwie dostarczenia wiekszej energii do powierzchni o niskiej koncentracji to¬ nera przez zwiekszenie intensywnosci energii pro¬ mieni podczerwieni, podczas okresu blysku, spo¬ woduje uszkodzenie podloza papierowego zanim osiagnie sie wlasciwy stopien wtopienia. Dalej podczas tego krótkiego czasu trwania blysku, obszar obrazu o duzej gestosci tonera przyjmie du¬ za czesc energii, co powoduje uszkodzenie podloza, zanim powierzchnie o malej koncentracji tonera zostana stopione.Idealnymi warunkami wymaganymi w kserogra¬ fii w procesie wtapiania cieplnego jest podniesie¬ nie temperatury materialu nosnika (podloza) mo¬ zliwie blisko do temperatury topienia tonera tak, aby dostateczna ilosc ciepla byla doprowadzana do wiazan miedzy tonerem a podlozem, to jest do temperatury, która jest niezbedna, aby zachodzilo wtapianie. Jednakze wysoka wydajnosc zródla promieni podczerwonych, wytwarzajacego energie o prawie monochromatycznym promieniowaniu od¬ powiada w zasadzie wlasnosciom absorpcyjnym jednego tylko materialu w stosunku do innego i niezdolne jest wywolac taka sama temperature w obydwu materialach podczas krótkiego okresu czasu. Usilowano, co jednak nie powiodlo sie, roz¬ szerzyc zakres dlugosci fal reprezentujacych uzy¬ teczna energie promieniowania podczerwonego przez zastosowanie zlozonych zródel promienio¬ wania. Jezeli dwa lub wiecej zródla podczerwieni o wysokiej temperaturze sa umieszczone we wza¬ jemnie bliskim sasiedztwie zachowuja sie one tak, 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ze ich efekty pojedyncze dodaja sie, jakby wy¬ chodzily z jednego zródla. Poszczególne efekty emitowanej energii fal, przewaznie monochroma¬ tycznych, sa wysylane raczej jako efekt rozdzialu energii pokrywajacego szerokie pasmo dlugosci fal.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia do ogrzewania za pomoca promieniowania podczer¬ wonego, w którym uzyteczna energia cieplna pod¬ czerwieni jest wytwarzana w zakresie szerokiego pasma dlugosci fal w widmie podczerwieni.Cel ten osiagnieto przez zastosowanie urzadze¬ nia zawierajacego zwiniete spiralnie wlókno sta¬ nowiace glówne zródlo promieniowania podczer¬ wonego, oslone otaczajaca to wlókno, która sta¬ nowi wtórne zródlo promieniowania podczerwone¬ go, przy czym srednica wewnetrzna oslony jest równa srednicy zewnetrznej zwojów wlókna, przez co wlókno styka sie bezposrednio z wewnetrzna powierzchnia oslony, przeznaczonej do przekazy¬ wania promieniowania wytwarzanego przez zró¬ dlo. Ponadto urzadzenie zawiera mechanizm prze¬ znaczony do umieszczania podloza w polu promie¬ niowania podczerwonego zródla o maksymalnej mocy przy dlugosci fali okolo 2 [im.Przedmiot wynalazku jest omawiany na podsta¬ wie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przy¬ kladzie wykonania, urzadzenie wedlug wynalazku, iig. 2 przedstawia wykres dwu krzywych spektro- radiometrycznych, pokazujacy rozklad wypadko¬ wych dlugosci fal energii promieniowania, wy¬ twarzanej przez zródlo przy dwu temperaturach, a fig. 3 przedstawia wykres parametrów urzadze¬ nia wedlug wynalazku waznych w technice kse¬ rograficznego wtapiania w funkcji dlugosci fali.Na fig. 2 przedstawiono dwie krzywe rozkladu dlugosci fal idealnego promiennika emitujacego cieplna energie promieniowania przy dwóch róz¬ nych temperaturach. Krzywa b przedstawia roz¬ klad dlugosci fal idealnego zródla energii przy temperaturze okolo 1650°C, a krzywa a przedsta¬ wia rozklad dla zródla pracujacego w temperatu¬ rze okolo 1090°C. Z porównania tych krzywych zwanych krzywymi spektroradiometrycznymi wy¬ nika, ze calkowita ilosc promieniowania reprezen¬ towana przez powierzchnie ograniczona tymi krzy¬ wymi, jest wieksza dla ciala o wyzszej temperatu¬ rze, przy czym zródlo pracujace przy wyzszej tem¬ peraturze wytwarza najwiecej energii przy kró¬ tszych dlugosciach fal niz to, które ma nizsza temperature. Cialo czarne o temperaturze okolo 1650CC ma szczyt energetyczny przypadajacy na pasmo dlugosci fal okolo 1,5 M-m- a zródlo o tem¬ peraturze 1090°C ma punkt szczytowy energii przy¬ padajacy na okolo 2,2 M-m i bez wzgledu na tem¬ perature pracy zródla, cieplna energia promienio¬ wania jest wytwarzana przy wszystkich dlugosciach fal, jednakze rozklad szczytowy tej energii jest zalezny od temperatury pracy zródla. Porównanie dwóch krzywych przedstawionych na fig. 2 wska¬ zuje, ze wieksza czesc energii ze zródla o tempera¬ turze 1650°C jest skupiona okolo wartosci szczy¬ towej dlugosci fali, podczas gdy calkowita ener¬ gia wytwarzana przez zródlo o nizszej temperatu¬ rze jest rozlozona bardziej równomiernie w ca¬ lym zakresie widma.5 88 551 6 Wazne jest zrozumienie istoty przebiegów krzy¬ wych spektroradiometrycznych przedstawionych na fig. 2, bowiem staje sie wtedy jasne, ze szczyt lub efektywnosc dlugosci fal oraz zwiazana z tym intensywnosc energii sa charakterystykami poszcze¬ gólnego zródla, które zaleza od temperatury w ja¬ kiej to zródlo pracuje. Dalej z wykresu przedsta¬ wionego na fig. 2 wynika, ze obie krzywe ideal¬ nego promiennika emitujacego energie przy róz¬ nych temperaturach nigdy sie nie przecinaja. Dla¬ tego natezenie promieniowania i calkowita, emi¬ towana energia zródla nie moze byc równa lub wieksza, jezeli to samo zródlo pracuje przy nizszej temperaturze. Tak wiec na wykresie dlugosci fal moze znajdowac sie tylko jeden szczyt mocy dla danego zródla ciepla.Stwierdzono w praktyce, ze wydajny promien¬ nik przeksztalca duzy procent energii wewnetrznej w energie promieniowania i ma rozklad dlugosci fal zblizony do ciala czarnego. Na przyklad wlók¬ no wolframowe stanowiace dobre zródlo promie¬ niowania podczerwonego, przeksztalca 86% ener¬ gii wewnetrznej podczas pracy przy temperaturze 22()4°C. Jak stwierdzono, energia ta jest skon¬ centrowana w zakresie waskiego pasa dlugosci fal skupionych wokól dlugosci 1,1 M-m.Z uwagi na to, ze promieniowanie emitowane przez sprawne zródlo jest skupione w zakresie wa¬ skiego pasma dlugosci fal, przypadajacego za¬ zwyczaj w zakresie krótszych fal podczerwieni, energia promieniowania moze wystepowac glównie przy dlugosciach fal, przy których odbiornik od¬ bija raczej niz absorbuje energie. W procesie wta¬ piania kserograficznego, stwierdzono eksperymen¬ talnie, ze podloze papierowe pochlania bardzo mala czesc energii przy dlugosciach fal krótszych niz 3,0 M-m. Sprawne zródla promieniowania, takie jak wlókno wolframowe pracujace w wysokiej tem¬ peraturze, nie bedzie zatem latwo ogrzewac ma¬ terialu podloza.Intesywnosc energii wytwarzanej na powierzchni zródla jest iloscia promieniowania emitowana z jed¬ nostki powierzchni zródla. Jak wynika z porówna¬ nia krzywych na fig. 2 intensywnosc (wysokosc krzywych), przy których idealny promiennik wy¬ twarza energie, zalezy od temperatury zródla. Im wyzsza temperatura zródla, tym wieksza jest in¬ tensywnosc dla wszystkich dlugosci fal.Wiadomo, ze kserograficzny proszek wywoluja¬ cy zachowuje sie jak cialo czarne i ze absorbuje duzy procent promieniowania przy wszystkich dlu¬ gosciach fal. Jednakze w wiekszosci kserografów toner pokrywa stosunkowo mala czesc calej po¬ wierzchni podloza. Dlatego zródlo promieniowania podczerwieni wytwarzajace najwieksza moc w pa¬ smie dlugosci fal, w którym papier wykazuje do¬ bre wlasnosci absorpcyjne, to znaczy przy dlu¬ gosci fali 3,0 .(xm lub wiekszej, nie bedzie wytwa¬ rzac promieniowania podczerwonego zdolnego do gwaltownego ogrzania lekko zaczernionych po¬ wierzchni obrazu. Jak juz wspomniano, wysoka intensywnosc energii zdolnej skutecznie ogrzac to¬ ner wystepuje przy krótszych dlugosciach fal, przy których papier wykazuje stosunkowo slabe wla¬ snosci absorpcyjne. Dlatego przy kserograficznych procesach wtapiania jest wymagane, aby zródlo promieniowania podczerwieni bylo zdolne do wy¬ twarzania dwóch rodzajów wysoko intensywnego promieniowania podczerwieni w zakresie fal krót- 5 szych w celu skutecznego ogrzewania tonera oraz promieniowania o wysokiej intensywnosci i o dluz¬ szej dlugosci fal do gwaltownego i skutecznego ogrzewania materialu podloza.Na fig. 1 przedstawiono urzadzenie wedlug wy¬ nalazku, w którym podloze 15 z luzno zwiazanym tonerem przesuwa sie pod promiennikiem 14 pod¬ czerwieni. Podloze 15 jest przenoszone za pomoca pasa 16 lub innego urzadzenia tak, ze zarówno toner jak i material podloza znajduja sie w kon¬ takcie cieplnym z promiennikiem 14 w okresie dostatecznym do wtopienia tonera w podloze.Promiennik 14 zawiera grube, zwiniete spiralnie wlókno 10, które jest umieszczone wewnatrz oslo¬ ny 11, tak, ze zewnetrzna powierzchnia wlókna pozostaje w fizycznym kontakcie z wewnetrzna po¬ wierzchnia cylindrycznej oslony 11. Wlókno 10 jest zasilane energia elektryczna przez zaciski 12 po¬ laczone z zaciskami nie pokazanego na rysunku zródla energii elektrycznej. Odblysnik 13 zawie¬ szony ponad promiennikiem skupia przekazywana z promiennika 14 energie na powierzchni podloza 15 przesuwajacego sie pod promiennikiem na pa¬ sie 16.Wlókno 10 jest wykonane z przewodzacego ma¬ terialu zdolnego przy przeplywie pradu elektrycz¬ nego do emitowania promieniowania podczerwo¬ nego. Korzystnym materialem jest wolfram, ponie¬ waz wlókno wolframowe ma wysoka sprawnosc i dluga zywotnosc przy pracy w podwyzszonej temperaturze.Przedstawiony na fig. 1 promiennik 14 jest prze¬ znaczony do pracy przy obnizonym napieciu, dzie¬ ki czemu lampa moze byc zasilana w sposób nie¬ zawodny. Wartosc napiecia zalezy od wymiarów i fizycznych wlasciwosci wlókna. Temperatura pracy wlókna 10 jest okreslona przez skok zwo¬ jów wlókna tak, ze temperatura pracy wlókna wynoszaca okolo 1150°C jest uzyskiwana przy za¬ silaniu wlókna polowa wartosci napiecia zarówki normalnej, co daje prawie nieograniczona zywo¬ tnosc. Z drugiej strony lampa kwarcowa pracuja¬ ca przy pelnym obciazeniu i temperaturze wlókna okolo 2204°C ma stosunkowo krótka zywotnosc wynoszaca okolo 5000 godzin.Oslona 11 jest wykonana z materialu majacego dobre wlasciwosci termiczne w wysokiej tempe¬ raturze, który jest zdolny zarówno do czesciowego przekazywania jak i czesciowej absorpcji energii promieniowania podczerwieni, padajacego na oslo¬ ne. Niektóre szkla niekrystaliczne takie, jak np.Vicor oraz sól kamienna i kwarc, sa przykladami materialów majacych te wymagane wlasnosci. Do¬ swiadczalnie stwierdzono, ze do zastosowania w tego typu urzadzeniu nadaje sie zwlaszcza sto¬ piony kwarc. Wlókno wolframowe jest umieszczone scisle w fizycznym kontakcie z oslona kwarcowa, podczas gdy znane promienniki podczerwieni maja wlókna umieszczone na tantalowej tarczy w pew¬ nej odleglosci od oslony kwarcowej w celu uni¬ kniecia krystalizacji kwarcu przy wysokiej tem- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6068551 7 8 peraturze pracy wlókna wynoszacej 2260°C. Oslo¬ na kwarcowa, która ulega krystalizacji traci zdol¬ nosc przekazywania energii promieniowania pod¬ czerwieni i stanowi bariere pomiedzy zródlem promieniowania a odbiornikiem. Stopiony kwarc ma temperature plastycznosci wynoszaca okolo 1660°C i z tego powodu, wlókno wolframowe pra¬ cujace w temperaturze 1150°C moze byc bezpiecz¬ nie umieszczone w bezposrednim kontakcie z oslo¬ na kwarcowa bez niebezpieczenstwa pogorszenia wlasnosci przepuszczania promieni przez kwarc.Parametry urzadzenia wedlug wynalazku sa przedstawione graficznie na wykresie z fig. 3.Krzywa przedstawiajaca wynikowy rozdzial ener¬ gii promieniowania lampy podczerwieni jest wy¬ kreslona linia ciagla. Krzywa przekazywania dla oslony z topionego kwarcu jest wykreslona linia kropkowana. Krzywe absorpcji tonera i bialego papieru, przedstawione sa jako linie kreskowane.Krzywe przedstawione na fig. 3 sa wykresem energii w zaleznosci od dlugosci fal, przy których ta energia wystepuje. Wykresy krzywych sa wy¬ konane w stosunku do teoretycznych poziomów energetycznych i reprezentuja procentowy udzial energii calkowitej tak, ze rózne parametry moga byc wzajemnie porównywane.Podczas pracy promiennik jest zasilany pradem o napieciu wynoszacym polowe napiecia normal¬ nego. Jak zaznaczono uprzednio wlókno 10 jest zwiniete tak, ze podczas zasilania zwoje jego uzy¬ skuja temperature w granicach 1038°C—1093°C.Stwierdzono, ze wlókno wolframowe, które pracu¬ je w temperaturze w wyzej podanych granicach, jest zródlem promieni podczerwonych majacych charakterystyczny szczyt przypadajacy przy dlu¬ gosci fal w poblizu 2,2|tim.Z analizy krzywej przekazywania dla topionego kwarcu wynika, ze kwarc przepuszcza okolo 92% energii padajacego nan promieniowania, które prze¬ chodzi przy dlugosci fal krótszej niz 4,0 M-m. Nale¬ zy zauwazyc, ze wlasnosci przepuszczajace kwarcu spadaja gwaltownie od plaskiej czesci krzywej o poziomie okolo 92% do zera pomiedzy dlugoscia fal 4,0—5,0 M-m. Kwarc staje sie wiec nieprzezro¬ czysty dla promieniowania podczerwieni o dlugo¬ sciach fal dluzszych niz 5,0 Mm. Wlókno wolfra¬ mowe, które pracuje w temperaturze okolo 1204°C ma wysoka sprawnosc, to znaczy, ze wlókno wol¬ framowe pracujace w podwyzszonej temperaturze przeksztalca duza czesc otrzymanej energii w pro¬ mieniowanie podczerwone. Promieniowanie pod¬ czerwone przekazywane przez wlókno wolframowe i skupiajace sie przy dlugosci fali 2,2 urn jest z latwoscia przekazywane przez oslone kwarcowa.Ta moc szczytowa energii pochodzacej od wlókna wolframowego i przenoszonej przez oslone kwar¬ cowa jest wyrózniona jako pierwszy szczyt na wypadkowej krzywej promieniowania przypadaja¬ cy przy okolo 2,2 M-m.Stopiony kwarc ogrzany do temperatury 593°C— 649°C zbliza sie do warunków równowagi ciepl¬ nej tak, ze wypromieniowywuje jako energie pro¬ mieniowania podczerwieni 80—90% calkowitej otrzymanej energii wewnetrznej (emisyjnosc 0,8 do 0,9 przy okolo 649°C). Masa kwarcowa w tem¬ peraturze 649~C nie jest zdolna do przyjecia i we¬ wnetrznego zmagazynowania wiekszej porcji ener¬ gii cieplnej, dlatego tez energia cieplna przyjeta przez to cialo musi byc wydalona. Stwierdzono, ze kwarc znajdujacy sie w podwyzszonej tempe¬ raturze wypromieniowywuje ten nadmiar energii w postaci promieniowania podczerwieni.Jak wynika z wykresu krzywej przekazywania dla kwarcu o wysokiej czystosci, promieniowanie podczerwieni przypadajace na dlugosci fal dluz¬ szych niz 5,0 M-m nie bedzie przekazywane przez oslone kwarcowa. Energia ta przy wiekszych dlu¬ gosciach fal bedzie jednakze absorbowana przez mase kwarcu i przeksztalcana w energie cieplna.Przeplyw ciepla jest analogiczny do przeplywu pradu elektrycznego i musi byc podporzadkowany podobnym prawom i równaniom. W obydwu przy¬ padkach, im mniejsza jest opornosc umieszczona pomiedzy zródlem energii a jej odbiornikiem, tym wieksza ilosc energii bedzie dostarczana do od¬ biornika. Zgodnie z wynalazkiem wlókno 10 jest umieszczone w bezposredniej fizycznej stycznosci z oslona kwarcowa 11 tak, ze uzyskuje sie bar¬ dziej sprawny przeplyw ciepla miedzy tymi cia¬ lami.W podwyzszonej temperaturze, dominujacym mechanizmem przeplywu jest promieniowanie a nie konwencja lub przewodzenie, poniewaz radia¬ cyjny przeplyw ciepla zalezy od czwartej potegi temperatury absolutnej zródla w porównaniu do róznicy temperatur cial w przypadku konwencji lub gradientu temperatury wystepujacego w osrod¬ kach przewodzenia. Jednakze w przypadku pod¬ wyzszonych temperatur nie mozna zaniedbywac przeplywu ciepla droga konwencji i przewodzenia.Stwierdzono doswiadczalnie, ze w przypadku umieszczenia stosunkowo grubego wlókna, to zna¬ czy wlókna o ciasno zwinietych zwojach i sredni¬ cy 0,5 mm lub wiekszej, w stycznosci z oslona kwarcowa, dostateczna ilosc ciepla jest przekazy¬ wana droga trzech uprzednio wymienionych spo¬ sobów przenoszenia ciepla, dzieki czemu oslona kwarcowa osiaga wymagana temperature pracy 426—649°C. Stwierdzono dalej, ze wlókno wolfra¬ mowe pracujace w wyzej omówionych warunkach dostarcza do oslony kwarcowej dostateczna ener¬ gie wystarczajaca do podniesienia intensywnosci energii wypromieniowywanej do takiego poziomu, ze oslona kwarcowa staje sie uzyteczna jako dru¬ gie, wtórne zródlo promieniowania. Tak wiec te dwa zródla energii dzialaja równoczesnie.Jak juz wspomniano uprzednio, rozklad cieplnej energii promieniowania zalezy od temperatury zródla. Oslona kwarcowa pracujaca w tempera¬ turze okolo 648°C, rozdziela wieksza czesc wypro¬ mieniowywanej energii w ten sposób, ze jest ona skupiona kolo punktu mocy szczytowej, przypa¬ dajacej na dlugosc fali 3,4 Mm.Jak przedstawiono na fig. 3, wypadkowa krzywa promieniowania promiennika ma drugi punkt mo¬ cy szczytowej wystepujacy przy dlugosci fal oko¬ lo 3,4 Mm, w poblizu którego jest skupiona wypro- mieniowywana energia oslony kwarcowej. Jak juz uprzednio wspomniano, 92% energii przekazywa¬ nej z wlókna i przypadajacej na dlugosci fali mniejszej niz 4,0 Mm jest przekazywana przez 10 15 20 25 so 35 40 45 50 55 609 68 551 10 oslone. Jednakze, energia emitowana przez wlók¬ no wolframowe o wiekszej dlugosci fal jest absor¬ bowana przez kwarc, gdzie jest nastepnie rozdzie¬ lana i wypromieniowywana przy dlugosciach fal skupionych w waskim pasmie wokól 3,4 M-m. Ta rozdzielona energia pochodzaca z oslony kwarco¬ wej wzmacnia energie przekazywana ze zródla pierwotnego, o podobnych dlugosciach fal. W ten sposób powstaje wypadkowy rozdzial fal, który jest podobny do krzywej na fig. 3, przedstawia¬ jacej wypadkowy rozklad energii promieniowania.W celu wyjasnienia, drugi punkt mocy szczyto¬ wej znajdujacy sie na wypadkowej krzywej pro¬ mieniowania przy dlugosciach 3,4 M-m jest przed¬ stawiony na tym samym poziomie natezenia, co moc szczytowa przekazywana z wlókna wolframo¬ wego, to jest na poziomie energii przekazywanej przez oslone kwarcowa. Jest oczywiste, ze zró¬ dlo pierwotne praktycznie nie moze osiegnac na¬ tezenia drugiego punktu mocy szczytowej. Inten¬ sywnosc energii wypadkowej skupionej wokól dru¬ giego punktu mocy szczytowej jest suma energii przechodzacej przez kwarc i energii wypromienio- wywanej przez oslone. Wypadkowa energia po¬ chodzaca od promiennika 14 bedaca w wiekszo¬ sci promieniowaniem monochromatycznym, ma bardzo intensywny rozklad energii pokrywajacy wzglednie szeroka czesc widma podczerwieni, zdol¬ nej do ogrzania kazdego materialu o absorpcji 0,5— 1,0 przypadajacej wewnatrz skutecznego zakresu dlugosci fal lampy.Na krzywa emisji mocy wypadkowej nalozone sa krzywe absorpcji dla tonera i bialego papieru, wykreslone linia przerywana. Nalezy zauwazyc, ze toner jest zblizony do ciala czarnego tak, ze absorbuje on 94% calej padajacej nan energii bez wzgledu na dlugosc fal reprezentujacych te energie.Jednakze, jak to wynika dalej z analizy tych krzywych, wlasnosci absorpcyjne bialego papieru sa calkowicie rózne od wlasnosci absorpcyjnych toneru. Bialy papier odbija wiekszosc padajacej nan energii o dlugosci fal krótszych niz 3,0 M-m, a absorbuje 80 do 90Vo energii promieniowania podczerwieni o wiekszej dlugosci fal.Jak zaznaczono poprzednio, temperatura pracy zródla i jego sprawnosc sa wprost proporcjonalne, to znaczy, ze jakikolwiek wzrost temperatury zródla spowoduje takze wzrost jego wydajnosci.Stwierdzono, ze pojedyncze zródlo promieniowania podczerwieni, które pracuje w pasmie dlugosci fal, przy których bialy papier wykazuje dobre wlasno¬ sci absorpcyjne, musi pracowac w stosunkowo ni¬ skiej temperaturze, dzieki czemu, co z uprzednie¬ go okreslenia wynika, jest z koniecznosci zródlem o niskiej sprawnosci. Wedlug wynalazku do wy¬ twarzania energii promieniowania podczerwieni o duzej intensywnosci w zakresie fal dluzszych za¬ stosowane jest zródlo podczerwieni o duzej wydaj¬ nosci, zdolne do ogrzania bialego papieru, które 5 jednoczesnie wytwarza wysoce intensywna ener¬ gie przypadajaca w zakresie fal krótszych w celu gwaltownego i skutecznego ogrzania tonera.Zasada ta jest przedstawiona graficznie na fig. 2 przez porównanie wypadkowej krzywej promie¬ niowania promiennika podczerwieni z krzywa ab¬ sorpcji bialego papieru.Stwierdzono doswiadczalnie, ze promiennik we¬ dlug wynalazku, jest zdolny do wtopienia tonera w bialy papier przy zasilaniu napieciem w gra¬ nicach 40 V. Napiecie to wywoluje temperature znajdujaca sie pomiedzy temperatura, w której nie zachodzi wtapianie a temperatura, przy której podloze zostanie uszkodzone. Z tych powodów wiekszosc znanych kserograficznych urzadzen do wtapiania pracuje przy zasilaniu napieciem o wzglednie waskim zakresie 4 V, poniewaz byly one przeznaczone do wytwarzania wysoce selek¬ tywnej pólmonochromatycznej energii promienio¬ wania podczerwieni ze wzgledu na ich sprawnosc. PL PL