DE2023178B2 - Photoelektrostatisches kopiergeraet zur reproduktion eines bildoriginales auf kopiermaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein fotoelektrostatisches Kopiergerät zur Reproduktion eines Bildoriginals auf Kopiermaterial unter Verwendung eines wiederverwendbaren, fotoleitfähigen, biegsamen Bandes, welches über einer Reihe von Führungswalzen in einer ein ebenes Stück aufweisenden Umlaufstrecke bewegbar ist, einer an dem ebenen Stück der Umlaufstrecke liegenden und einer Aufladevorrichtung nachgeschalteten Belichtungsvorrichtung, einer im Umlaufweg hinter dem ebenen Stück angebrachten Toner-Entwicfclungsvorrichtung, einer mit Vorspannpotential arbeitenden und einer der Führungswalzen zusammenwirkenden Übertragungswalze zur Übertragung des entwickelten Bildes von dem Band auf das Kopiermaterial, mit einer Antriebseinrichtung zum mehrfachen Umlaufenlassen des Bandes zwecks Herstellung aufeinanderfolgender Kopien von an der Belichtungsvorrichtung dargebotenen Originalen.

Fotoelektrostatische Verfahren zur Herstellung einzelner Kopien auf einem vorbehandelten oder beschichteten Papier unter Verwendung eines graphischen Originals sind bekannt Solche Verfahren sind in dem Artikel »Elektrofax direct Electrophotographic Priming on Paper« von CJ. Young und H.G. Greig, R. C A. REVIEW, Band 15, Nr. 4, Seiten 469-484, Dezember 1954, beschrieben. Das »Electrofax«-Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß eine sogenannte blanke, elektrostatische Ladung auf der beschichteten Seite des Papiers aufgetragen wird, während die geladene Fläche im Dunkeln einem Muster von Licht und Schatten ausgesetzt wird. Auf diese Weise wird ein latentes, elektrostatisches Bild auf der fotoleitfähigen Fläche des Papiers erzeugt; das Bild wird entwickelt, indem ein elektrostatisch anziehbares Pigmentharzpulver darauf aufgetragen wird. Dieses Verfahren hat sich als äußerst vorteilhaft erwiesen, wenn Kopien direkt auf einem flexiblen Träger, gewöhnlich Papier, gefertigt werden; das Papier wurde zuvor mit fotoleitfähigen Zinkoxidpartikeln beschichtet, welche in einem filmbildenden, isolierenden Harzbinder dispergrert sind. Falis mehrere Reproduktionen eines Originals zu fertigen sind, ist es bei diesem Verfahren erforderlich, alle einzelnen Arbeitsgänge bei jeweils jeder Reproduktion zu wiederholen.

Andere bekannte Verfahren zum elektrostatischen Kopieren basieren auf der Verwendung elementaren Seler.s als fotoleitfähigem Träger, auf welchem ein latentes, elektrostatisches Bild erzeugt und mit einem passenden, elektroskopischen Puder entwickelt wird. Das auf diese Weise hergestellte Puderbild wird daraufhin auf eine unbehandelte Fläche übertragen, beispielsweise auf glattes Papier, wo es schließlich durch bekannte Verfahren, beispielsweise durch Hitzeschmelzung oder durch Lösungsdampffixierung fixiert wird. Die Verwendung des Selenträgers erfordert, daß das alte Bild nach jeder Kopie jedesmal entfernt wird, ob es sich nun jeweils um das gleiche oder um ein neues Motiv handelt. Auch in diesem Fall werden Mehrfach-Reproduktionen gefertigt, indem der vollständige Arbeitstakt für jedes zu übertragende Bild wiederholt wird. Bekannte Geräte zur Durchführung der oben genannten fotoelektrostatisch arbeitenden Kopierverfahren sind komplex aufgebaut. Bei Systemen, bei welchen Zinkoxid als fotoleitfähiges Medium verwendet wird, können diese Flächen nicht neu zum Einsatz gebracht werden.

Reproduktionsgeräte, welche auf der Verwendung elementaren Selens auf einer fotoleitfähigen Trommel arbeiten, können verschiedene Formen von Materialbiidern auf der gleichen Fläche aufnehmen, erfordern jedoch den dazwischenliegenden Verfahrensschritt der Löschung oder Reinigung entweder mechanischer oder elektrischer Art, um Spuren zuvor verwendeter Bilder zu beseitigen, bevor der nächste Belichtungsschritt durchgeführt werden kann. Der Verfahrensschritt der Entfernung des Bildes erfordert den Einsatz komplexer Mechanismen und gestaltet das Gerät teuer, was die Herstellung als auch was Unterhalt betrifft.

Vorrichtungen, welche mit fotoelektrostatischen Verfahren arbeiten, um mehrere Kopien von einem einzelnen graphischen Original herzustellen, sind bekannt Die Übertragungsverfahren unter Verwendung einer fotoleitfähigen Trommel, welche durch Dampf niederschlag elementaren Selens auf einem Metall-Trommelkörper hergestellt wird, erfordern, daß die fotoleitfähige Fläche gereinigt wird oder daß das Bild nach jeder Übertragung gelöscht wird, bevor das nächste Bild aufgetragen werden kann.

Vervielfältigungsverfahren, welche unter Verwenlung eines anorganischen, fotoleitfähigen und Metallioien enthaltenden kristallinen Materials als fotoleitfähiges Medium arbeiten, können durchgeführt werden, indem ein das Bild aufnehmendes Medium auf der Fotoleitfähigen Räche in Form eines latenten, elektrostatisches Bildes angeordnet wird, woraufhin dieses Bild entwickelt und in Form eines Puderbildes auf das Kopienblatt übertragen wird. Die Entwicklung und Übertragung des Bildes vom fotoleitfähigen Träger bzw. Medium kann für bis zu zweitausend Kopien durchgeführt werden; wenn jedoch Kopien eines weiteren Originals vervielfältigt werden sollen, muß ein neues fotoleitfähiges Medium verwendet werden.

Bei fotoelektrostatisch arbeitenden Kopierverfahren besteht aus diesem Grunde der Bedarf an einem billigen, wartungsfreien Kopiergerät, durch welches sowohl jeweils eine Kopie von verschiedenen Originalen gefertigt werden kann als auch durch welches Hunderte hochqualitativer Reproduktionen des gleichen Originals von einem fctoleitfähigen, wiederverwendbaren Medium bzw. Träger hergestellt werden können.

Aus der DT-AS 10 55 353 ist eine xerographische Druckeinrichtung mit den eingangs als bekannt vorausgesetzten Gattungsmerkmalen bekanntgewor-,den. Diese bekannte Druckeinrichtung hat zwei große Führungswalzen, über die ein fotoleitfähiges Band läuft. Die Walzen haben Sprossen, mit denen sie in eine Verzahnung des Bandes eingreifen. Das Band w~ist stellenweise einen gewissen Durchhang auf, so daß es an der Belichtungsstation schrittweise, in der Pulverentwicklungsstation aber trotzdem kontinuierlich bewegt werden kann. Das zeitweilig durchhängende Stück des Bandes befindet sich zwischen einer der Führungswalzen und einem am Ausgang der Belichtungsstation angeordneten Walzenpaar. An der Belichtungsstation befindet sich eine Trommel mit einem vollständigen Typensatz, deren einzelne Typen mittels einer Optik auf das mittels des genannten Walzenpaars gespannt gehaltene Stück des umlaufenden Bandes projiziert werden können. Es handelt sich also um eine Art Lichtsetzvorrichtung. Die entwickelten Buchstaben werden dann an einer Übertragungsstation auf eine Durckunterlage übertragen. Dabei liegt an einer an der Übertragungsstation angeordneten Übertragungswalze ein positives Potential. Während die Pulverentwicklungsstation an der einen Führungswalze angeordnet ist, ist an der anderen Führungswalze eine Reinigungseinheit vorgesehen. Eine derartige Lichtsetzvorrichtung eignet sich offensichtlich nicht zur Herstellung von Kopien von beliebigen Originalen, sondern ist avf die Kopie bzw. den Abdruck der auf der Trommel vorgesehenen Typen beschränkt. Auch gibt diese Druckschrift keine Anhaltspunkte, wie man etwa die einzelnen Bestandteile wie das lichtempfindliche Band, die Entwicklungsvorrichtung u.dgl. ausgestalten solle, um den Anforderungen eines schnell arbeitenden Vervielfältigungsvorganges gerecht zu werden.

Die DT-AS 10 24 988 offenbart bereits ein Verfahren zum Entwickeln von elektrostatischen Ladungsbildern, bei dem eine ein latentes elektrostatisches Bild tragende Fläche mit einem Entwicklergemisch im Feld eines Magneten zur Berührung gebracht wird, wobei zwischen dem Magnet und der Fläche zusätzlich ein elektrisches Gleichfeld angebracht und in Intensität und Richtung derart variiert wird, daß unter dem Einfluß beider Felder ein dem elektrostatischen Bild entsprechendes sichtbares, stoffliches Direkt- oder Umkehrpulverbild erzeugt wird. Bei der Vorrichtung zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens dient als fotoleitfähiges Material und Kopiebildträger ein über Führungsrollen bewegbares Band, auf welches das von einem Diapositiv stammende Originalbiid mittels eines Projektors projiziert wird. Das lichtempfindliche Band wird von einer ersten Rolle abgespult und auf eine andere Rolle aufgespult, folgt also nicht einer Umlaufstrecke. Wenn bei dieser bekannten Vorrichtung auch bereits die Anlage einer Vorspannung mittels Walze oder Platte zur Vermeidung einer Untergrundentwicklung bekanntgeworden ist, so kann man doch auch dieser Druckschrift keine praktisch brauchbaren Angaben entnehmen, wie man mittels eines wiederverwendbaren lichtempfindlichen Bandes auf schnelle und einfache Weise Kopien oder Vervielfältigungen eines Originales auf normalem Papier fertigen solle.

Zum Stande der Technik sei noch darauf verwiesen, daß die französische Patentschrift 13 70 419 bereits Übertragungswalzen mit Druckeinsteilbarkeit offenbart hat.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem fotoelektrostatischen Kopiergerät der eingangs genannten Gattung Vorkehrungen zu treffen, um unter Vermeidung schwerfälliger und teurer Abtastoptiken auf normalem, nicht fotoleitfähigem Papier mit schneller Folge Kopien oder Vervielfältigungen gleicher oder verschiedener Originale herstellen zu können, wobei insbesondere auch eine Zwischenreinigung des fotoleitfähigen Bandes erübrigt sein soll.

Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Kombination der eingangs genannten Gauungsmerkmale einschließlich der kennzeichnenden Merkmale nach Patentanspruch 1.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß für Direktkontaktbelichtung beidseitig des ebenen Stückes dei Umlaufstrecke Walzen zur synchronen Führung des Originals mit dem fotoleitfähigen Band vorgesehen sind.

In dieser Merkmalsvereinigung wirken zum Teil für sich bereits bekannte Merkmale in einer vollständig neuen und fortschrittlichen Weise zusammen. Die Benutzung eines fotoleitfähigen Bandes mit einem ebenen Stück an der Umlaufstrecke ermöglicht es. auf die komplizierten, teuren und auch schwerfälligen Abtastoptiken zu verzichten und mittels einfacher Ganzbildbelichtung, Direktkontaktbelichtung oder Reflexbelichtung das zu kopierende Original schnellstens abzulichten. Eine schnelle Ablichtungsmöglichkeit würde indessen nichts helfen, wenn der Zeitgewinn durch zr langsame Übertragung des entwickelten elektrostatischen Bildes auf das gewünschte Normalpapier wieder zunichtegemacht würde, oder auch durch mangelnde Beanspruchbarkeit des biegsamen Bandes, das Erfordernis zusätzlicher Reinigungsschritte, lange Belichtungsanprechbarkeit od. dgl. Die vorliegende Erfindung trägt allen diesen Umständen Rechnung, indem der schnell arbeitenden Belichtungsstation eine entsprecuend gut und dauernd biegbares Band und eine entsprechende Übertragungsstation zugeordnet sind, wobei andererseits auch Vorkehrungen getroffen sind, um einen Ausgleich für dem angestrebten Zweck scheinbar zuwiderlaufende Eigenschaften wie lange Belichtungszeil von organischen Fotoleitermaterialien und dgl. zu schaffen.

Auf diese Weise ist mit der Erfindung eine vorteilhafte Gesamtkonzeption geschaffen worden, welche die zugrundeliegende Aufgabenstellung in unerwarteter Weise optimal löst und es somit gestattet,

mittels des fotoelektrostatischen Kopiervorganges mit großer Schnelligkeit und vergleichsweise geringem baulichen Aufwand auf normalem, also nicht lichtempfindlichen Papier Kopien und Vervielfältigungen beliebiger Vorlage Originale herzustellen. Dabei zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch die Robustheit und Dauerhaftigkeit aus.

Es hat sich herausgestellt, daß bei Verwendung organischer, fotoleitfähiger Materialien überraschende Ergebnisse zu erwarten sind, da beträchtliche· Mengen des entwickelten Bildes auf die aufnehmenden Kopienblätter übertragen werden können. Die Fähigkeit, den größten Anteil des Pulver- bzw. Puderbildes zu übertragen, macht das Entfernen des Pulvers am Ende eines Kopierzyklus vor dem Beginn des nächsten Kopierzyklus um zu verhindern, daß das Pulver nicht als Lichtbarriere wirkt und die Qualität weiterer Bilder beeinträchtigt, überflüssig. Das übertragene Bild ist von hoher Dichte und von guter Qualität.

Ein weiteres Merkmal organischer, fotoleitfähiger Systeme ist ihre Fähigkeit schneller Dunkelanpassung, d. h. das Material unterliegt keiner Ermüdung der fotoleitfähigen Eigenschaften, nachdem es geladen und in schneller Folge wiederholt belichtet wurde. Die genannten Materialien besitzen die Fähigkeit, eine Sättigungsladung aufzunehmen, welche ihrem dunkeladaptierten Zustand unter einer schnellen Taktfolge in der Arbeitsweise mit entsprechend gutem Dunkelabfall und Lichtabfall entspricht. Dies ist von Bedeutung bei Kopier-Vervielfältigungsgeräten, wo das fotoleitfähige Medium einer Aufladung und einer Belichtung bzw. Abbildung in schneller Folge unterliegt Bei einer großen Anzahl einander folgender Kopierzyklen erfordert jeweils jeder neue Kopierzyklus, daß das fotoleitfähige Medium eine Sättigungsladung aufnimmt, welche seinem Dunkelzustand entspricht. Das Material ist dann wiederverwendbar.

Ein bekannter Nachteil der organischen Materialien besteht in ihrer langsamen Lichtreaktion im Vergleich zu Zinkoxidharzbindersystemen und im Vergleich zu Selen. Wie im einzelnen weiter unten ausgeführt wird, ermöglicht das Kopiergerät gemäß der vorliegenden Erfindung die Verwendung de«, günstigen Teils der Spannungskurven bei Belichtung dieser Materialien, indem ein Potential am Entwicklergerät angelegt wird.

Fotoleitfähige Körper dieser Art können aus dem weiten Bereich aromatischer Kohlenwasserstoffe gewählt werden, wie sie in der US-Patentschrift 32 87 199 beschrieben und dargestellt sind. Fotoleitfähige Massen dieser Art bestehen aus aromatischen Kohlenwasserstoffen wie Naphthalen, Anthracen, Benzanthren, Chrysen, p-Diphenylbenzol, Diphenylanthracen, p-Terphenyl und p-Quaterphenyl und Sexiphenyl; heterozyklische Verbindungen wie Oxadiazole; Triozole: Imidazolone und Imidazolthione; N-Arylpyrazoline; hydriertes Imidazol und andere Komponenten. Die organischen, fotoleitfähigen Substanzen können am Basisträger aus einer Lösung oder mit einem filmbildenden Binder aufgetragen werden, so beispielsweise mit einem Naturharz wie Shellac einem synthetischen Harz wie Koumaronharz oder mit Bindern wie Celluloseether, Vmylpolymere, Polyacrylate, Isobutylen, Polyäthylen und chlorierter Gummi.

Eine weitere Gruppe der fotoleitfähigen Körper besteht aus polymeren organischen fotoleitfähigen Substanzen. Die polymeren Substanzen, welche sich als verwendbar beim Gerät nach der vorliegenden Erfindung herausgestellt haben, sind Vinylpolymere und insbesondere Carbazol und Vinylcopolymere enthaltende Vinylcarbazoleinheiten. Falls der fotoleitfähige Körper aus einem organischen Polymermaterial besteht, dient er als sein eigener, filmbildender Körper und erfordert nicht die Verwendung eines besonderen Binders. In manchen Fällen jedoch kann es erwünscht sein, den polymeren, organischen fotoleitfähigen Substanzen ein Harz zuzusetzen.
Das organische, fotoleitfähige Medium kann sensibilisiert werden, um seine Lichtempfindlichkeit zu erhöhen, indem Additive zugesetzt werden, wie ir-Komplexsäuren, welche im einzelnen in der US-Patentschrift 30 37 861 beschrieben sind.

Das mit dem organischen Material beschichtete Band wird um mehrere Antriebswalzen gelegt, so daß sich eine kontinuierliche Schlaufe ergibt; gegenüber dem Mittelpunkt dieser Schlaufe ist die fotoleitfähige Fläche nach außen gerichtet. Die zur Erzeugung eines übertragbaren Tonerbildes auf der Bandfläche erforderliehen Arbeitsbereiche befinden sich entlang dem Band. Eine der Bandantriebswalzen ist an einen Hauptantriebsmotor angeschlossen. Die Walzen sind an einer Seite frei gelagert, um das Entfernen des Bandes zu erleichtern.

Im ersten Arbeitsbereich ist eine Ladevorrichtung vorgesehen, um in bekannter Weise eine gleichförmige, elektrostatische Ladung auf 'der photoleitfähigen Schicht aufzutragen. Eine Ladungs-Emmissionsquelle ist der Bandfläche gegenüberliegend angeordnet und versprüht Ladungen gleichförmig auf der Bandfläche, wenn das Band unterhalb der Emissionsquelle hindurchgeführt wird. Ein derartiges Ladegerät kann die Form eines herkömmlichen Korona-Emissionsdrahtes besitzen, welcher gegenüber Erdfläche arbeitet oder es kann ein Paar einander gegenüberliegender Korona-Emissionselektroden entgegengesetzter Polar'ät zum Einsatz gebracht werden.

Das Band ist durch seine elektrostatische Ladung nunmehr gegenüber Lichtstrahlung empfindlich; die Antriebsvorrichtung bringt das Band in einen zweiten Arbeitsbereich, wo die geladene Fläche bildmäßig belichtet wird, um ein latentes, elektrostatisches Bild zu erzeugen. Der Belichtungsbereich kann mit einem optischen System versehen sein, durch welches das Bild auf die geladene Fläche projiziert wird. Wahlweise kann eine Kontaktbelichtung verwendet werden, wobei das Original in enge Berührung mit der geladenen Fläche gebracht wird, wonach eine Strahlung auf diese Anordnung gerichtet wird. Falls das Band durchsichtig ist ergibt sich eine weitere Abbildungsmöglichkeit zur Herbeiführung eines Kontaktdruckes durch das Reflexverfahren, wobei die Strahlung auf die Basisträgerseite des Bandes gerichtet wird. Zu diesem Zweck ist eine Strahlungsquelle innerhalb der Schlaufe angeordnet

ss Im zweiten Arbeitsbereich wird das fotoleitfähige Band zwischen Antriebswalzen gespannt, um eine ebene Belichtungsfläche zu bilden, welche sowohl für Kontaktals auch für Projektionsbelichtung dienen kann. Wenn das Band den zweiten Arbeitsbereich verläßt, bewegt es sich in Richtung des dritten Arbeitsbereiches, in welchem eine Tonermasse auf dem latenten, bildtragenden und fotoleitfähigen Flächenbereich aufgetragen wird. Das Entwicklergerät, welches dem Kopiergerät der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist ist von herkömmlicher Magnetbürsten-Bauform. Der Magnetbürstenentwickler wird an eine Gleichstromspannungsquelle angeschlossen, welche gleiche Polarität wie das latente, elektrostatische Bild besitzt so daß

ein Feld zwischen dem latenten Bild und der bürstenförmigen Ausgestaltung des Entwicklergemisches besteht. Die Entstehung eines Feldes zwischen der Bürste und dem Ladungsbild erfordert, daß das Entwicklergerät elektrisch gegenüber dem übrigen Teil 5 der Maschine isoliert ist. Resttoner, welcher aus einem zuvor durchgeführten Arbeitszyklus darauf verbleibt, wird wieder von der Bürste angezogen. Auf diese Weise wird die Ansammlung von Tonermaterial von einem Kopierzyklus zum nächsten vermieden.

Das Tonermaterial wird in bestimmter Weise von den geladenen Bildbereichen angezogen und erzeugt ein Bild auf dem organischen, fotoleitfähigen Medium.

Die das Tonerbild tragende Fläche des Bandes wird daraufhin dem vierten Arbeitsbereich zugeführt, wo eine Übertragungswalze in Druckkontakt mit einer der Antriebswalzen ist. Das Band wird zwischen diesen Walzen hindurchgeführt. Innerhalb des vierten Arbeitsbereiches ist ein Vorrat von Kopienblätter vorgesehen, wobei die einzelnen Kopienblätter zeitlich abgestimmt mit dem bildtragenden Bereich des Bandes zwischen Übertragungswalze und Band eingeführt werden. Die Druckwalzeneinstellung sollte vorzugsweise so durchgeführt sein, daß eine elastische Walze in Druckkontakt mit der harten Oberfläche einer weiteren Walze liegt, wobei entweder die Übertragungswalze oder die Bandantriebswalze mit der elastischen Fläche ausgestattet sind.

Die präzise Zinsteilung des im Übertragungsbereich ausgeübten Druckes ist von wesentlicher Bedeutung, insbesondere, wenn die Übertragungen vom gleichen latenten Bild vorgenommen werden; aus diesem Grunde ist die Übertragungswalze verstellbar montiert und ermöglicht eine gleichförmige Einstellung der Walzenposition von Ende zu Ende.

Wenn das Kopienmaterial aus dem Übertragungsbereich austritt, wird es durch ein Schmelzgerät hindurchgeführt, wo das übertragene Puderbild in bekannter Weise durch Hitze, Druck oder durch Lösungsmittel dämpfe fixiert wird.

Es erweist sich als vorteilhaft, ein elektrisches Feld am Punkt der Übertragung zwischen Tonerbild und Kopienblatt anzulegen. Dieses Feld trägt zur einwandfreien Arbeitsweise bei der Vervielfältigung bei.

Wenn das fotoleitfähige Medium den Übertragungsbereich verläßt ist es automatisch wiederverwendbar, ob nun das ungestörte latente elektrostatische Bild nochmal verwendet wird oder ob eine gleichförmige, elektrostatische Ladung aufgetragen wird.

Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind an Hand der Zeichnungen erläutert

Fig.! der Zeichnungen stellt die Lichtzerfallseigenschaften der erfindungsgemäß verwendeten fotoleitfähigen Materialien gegenüber Materialien bekannter Art dar;

F i g. 2 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Gerätes mit abgenommenen Seitenabdeckungen:

Fig. 3 ist eine Vorderansicht des Gerätes mit abgenommener Abdeckung und

F i g. 4 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Gerätes nach der vorliegenden Erfindung.

In F i g. 1 sind die Spannungskurven bei Belichtung 1 und Γ eines organischen, fotoleitfähigen Mediums dargestellt; die Kurve II stellt ein Zinkoxidharzbmdersystern bekannter Art dar. welches dunkeladaptiert wurde.

Das in Fig. 1 hergestellte bekannte ZnO-Material fKurve in weist einen verhältnismäßig schnellen Spannungsabfall bei Belichtung auf. Die Kurve I läuft dagegen allmählich aus und bildet einen Übergangsbereich auf dem 200-Volt-Niveau, so daß zusätzliche Belichtung erforderlich ist, um die Spannung bis zu einem Niveau zu reduzieren, bei dem ein größerer Unterschied zwischen belichteten und nichtbelichteten Bereichen gegeben ist.

Würde ein derartiges fotoleitfähiges Medium in einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Kopiengerät verwendet, würde eine unangemessene, lange Belichtung erforderlich sein, um die Ladung in den belichteten Bereichen so weit zu reduzieren, daß kein Tonermaterial mehr angezogen wird.

Ein Vergleich der Kurve I mit der Kurve II zeigt somit, daß wesentlich längere Belichtungszeiten beim organischen fotoleitfähigen Medium als bei ZnO erforderlich sind, damit in den belichteten Bereichen die Spannung denselben niederen Wert erreicht.

Wenn jedoch eine Spannung zwischen dem fotoleitfähigen Träger und dem Entwicklergerät erzeugt wird, braucht die durch den Übergangsbereich dargestellte Spannung auf dem photoleitfähigen Medium nicht durch Belichten auf Null reduziert werden. Falls das Material mit Lumen/0,305 m²7"sec lang belichtet wird, besitzen die belichteten Bereiche eine entsprechende Spannung von Vi, bei welcher noch Tonermaterial angezogen wird. Wenn ein Potential Vi am Entwicklergerät angelegt wird, wobei die Spannung gleiche Polarität und denselben Wert wie die Restspannung V] besitzt bzw. etwas größer ist, wird die Spannungskurve in die durch die gestrichelte Kurve Γ dargestellte Position verschoben, desgleichen, wenn ein Potential V2 am leitfähigen Substrat angelegt wird, während der Entwickler an Masse angeschlossen wird. Im letzteren Falle ist die Polarität von V₂ der des latenten Bildes entgegengesetzt.

Der organische, fotoleitfähige Körper kann über einen Bereich von 100 Volt bis zu 1200 Volt geladen werden; vorzugsweise hegt dieser Bereich zwischen 300 Volt und 800 Volt. Der Spannungswert des Nichtbildbereiches kann von 50 Volt bis zu innerhalb 100 Volt des Bildbereiches betragen.

Das zwischen Entwickler und fotoleitfähigem Medium erzeugte Potential muß der Spannung des Hintergrundbereiches entsprechen oder etwas größer sein. In der in F i g. 1 dargestellten Kurve I ist die Wirkung dieses Potentials dargestellt bei einem organischen, fotoleitfähigen Medium wie Polyvinylcarbazol. Das Medium ist bis zu einem Spannungswert von 775 Volt geladen.

Aus der dargestellten Kurve ist ersichtlich, daß Belichtung von mehr als

60 Lumen

see

notwendig ist, um die Spannung des Hintergrundes aui einen Wert von 50 Volt oder weniger zu reduzieren, d. h auf einen Spannungswert bei welchem Tonermateria! nicht länger angezogen wird. Die Belichtung wird bis zu einem Punkt der Kurve vorgenommen, wo die Spannung etwa 275 Volt beträgt was einer Belichtung von etwa

15 Lumen "0.305In⁷"

see

entspricht Um die hohe Restspannung aufzuheben, wire eine Spannung von 275 Volt oder mehr an dei

ίο

Entwicklerseite angelegt. Im dargestellten Beispiel beträgt die Spannung etwa 290—30OVoIt Falls die Spannung an der Magnetbürste angelegt wird, weist sie gleiche Polarität wie die Bildladung auf, und falls sie an dem leitfähigen Bildträger angelegt wird, weist sie entgegengesetzte Polarität auf.

Das erfindungsgemäße Kopiergerät soll in. schneller Folge Kopien herstellen, ohne daß sich Toner ansammelt und ohne daß eine gesonderte, mechanische oder elektrisch arbeitende Vorrichtung zur Reinigung der Oberfläche des fotoleitfähigen Trägers zwischen den einzelnen Kopierzyklen deshalb erforderlich ist Begreiflicherweise verbleibt ein geringfügiger Anteil des Toners, welcher nicht übertragen wird, am Ende eines Arbeitszyklus haften. Die Menge ist jedoch so geringfügig, daß sie die Lade- oder Belichtungsschritte nicht beeinträchtigt

Überraschenderweise stellt sich heraus, daß sich auch nach mehreren Arbeitszyklen kein Tonermaterial ansammelt wie man erwarten könnte. Man nimmt an, daß verbleibender Toner im Entwickiergerät gleichzeitig mit der Entwicklung eines neuen Bildes neu verwendet wird. Die genaue Erklärung für diese erneute Verwendung bzw. Rückbildung des Tonermaterials ist jedoch noch nicht vollständig gegeben; man nimmt jedoch an, daß das lose haftende Tonermaterial vom Entwicklergerät angezogen wird.

Von einem Arbeitszyklus zum nächsten verbleibt das Band im wesentlichen frei von Tonermaterial, so daß hochqualitative Bilder am Ende jeweils jeden Arbeitszyklus übertragen werden, während für den nächsten Arbeitszyklus ein fotoleitfähiger Träger fre von das Laden und Belichten eines neuen Biloes beeinträchtigendem Tonermaterial verbleibt

In F i g. 2 und 3 ist ein Kopiergerät 10 nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Kopiergerät 10 ist in einem Kasten oder Gehäuse 12 eingeschlossen. Eine Eingabe 14 dient zur Eingabe der zu reproduzierenden Originale. Am unteren Teil des Gehäuses ist ein Stapel geschnittener Blätter 16, welche als Kopienblätter zur Übertragung der Puderbilder eingegeben werden. Die Kopienblätter passieren einen Fixierbereich 18 und werden in einen die Kopien aufnehmenden Trog bzw. Behälter 20 an der Vorderseits des Gehäuses 12 geleitet Innerhalb des Mittelteils des Gehäuses befindet sich der mit Bezugsnummer 22 bezeichnete fotoleitfähige Träger. Der fotoleitfähige Träger besteht aus einem kontinuierlichen Band 24, auf dessen Oberseite ein fotoleitfähiger Belag bzw. eine Schicht 26 aufgetragen ist Das kontinuierliche Band verläuft über drehbare Walzen 28,30,34 und 32, weiche um parallele Achsen & b, d und c drehbar gelagert sied. Eine der Walzen, beispielsweise die Walze 34, ist verschwenkbar an zwei Streben 36 gelagert und kann elastisch in von der Bandbahn abgewandter Richtung abgewinkelt werden, um als Steuerung für die Bandspannung zu dienen. Eine weitere dieser Walzen, beispielsweise die Walze 30. wird durch die Welle b in Umdrehung versetzt, und zwa- unte. Vorschalten eines passenden, innerhalb des Geniuses 12 angeordneten Antriebsmechanismus.

Die die Bandspannung steuernde Walze 34 ist an ihren gegenüberliegenden Enden in zwei verschwenkbaren Armen 37 und 38 gelagert, welche ihrerseits verdrehbar von den Streben 36 gehalten werden. Die Streben 36 sind an den Endplatten 40 und 42 angebracht Die verbleibenden Walzen 28,30 und 32 sind direkt in diesen Endplatten 40 und 42 gelagert Die Endplatte 42 erstreckt sich von einem Basisteil 46 des Rahmens 4f während die die anderen Wellenenden der Walzen 2i 30 und 32 aufnehmende Endplatte 40 nicht abgestützt is und eine freitragende Halterung für die Walzen 28, 3( und 32 und den fotoleitfähigen Träger 22 darstellt Au diese Weise kann das Band 24 auf einfache Weise durct Freigabe der spannenden Walze 34 aufgezogen odei abgenommen werden. Die Arme 37 und 38 werden mi Hilfe einer (nicht dargestellten) Vorrichtung elastisch ir

ίο Uhrzeigerrichtung (Fig.2) vorgespannt, um das Banc 24 zu spannen. Diese Arme können gegen ihre Spannkraft verdreht werden, um die Spannung am Banc zu lösen und um dieses entlang der Drehachsen dei Walzen 28, 30 und 32 und über der Endplatte 4( abnehmen zu können. Der Teil des zwischen der Walzen verlaufender. Bandes ist von flacher Ausgestal tung; der über die Walzen verlaufende Teil des Bande: liegt im Arbeitsbereich für verschiedene, im einzelner zu beschreibende Arbeitsgeräte.

Oberhalb des fotoleitfähigen Trägers 22 befindet siel ein verschwenkbarer Überbau 54, welcher aus einen Paar L-förmiger Teile 56 und 58 besteht. Diese sind übe: Befestigungselemente 60 verschwenkbar am Rahmer 48 angebracht und werden durch Stangen 62 und 64 in

Abstand zueinander gehalten. Der Überbau 54 ist in einf Position verschwenkbar, in welcher er den flacher Bereich des über die Walzen 32 und 38 verlaufender Bandes 24 überdeckt.

An der Unterseite des Überbaues 54 ist eir Korona-Entladegerät 70. welches eine Feindrahielek trode 72 innerhalb eines leitfähigen Schildes 74 aufweist Das Korona-Entladegerät erstreckt sich zwischen der Körpern 56, 58 und ist an der Stange 62 befestigt Da: Korona-Entladegerät ist im Abstand von 9,3—12,7 mn oberhalb des organischen, fotoleitfähigen Belages 2( vorgesehen, wenn dieser über die Walze 32 geführ wird. Auf dem fotoleitfähigen Belag 26 wiru in diesen Bereich eine gleichförmige elektrostatische Ladum aufgetragen.

An der Unterseite des Überbaues an dem die Walzer 28 und 32 überspannenden Bereich sind ein Paar un Wellen eund /drehbare Walzen 80 und 82 vorgesehen Die Wellen e und /sind parallel zu den Wellen a und < und befinden sich innerhalb der seitlichen Abmessung

zwischen den Walzen 28 und 32 Die Walzen erstrecker sich über die gesamte Breite des Bandes 24. Wenn da; Band zwischen den zwei Walzensätzen 28,32 und 80,8i verläuft, wird es von oben und von unten abgestützt unc bildet eine gespannte, flache, optische Belichtungsfl äche

84. Ein Paar länglicher Strahlungsquellen 86 und 88 ist ir passenden Reflektorgehaasen 90 und 92 angeordnet dk das Band auf dessen Breite überspannen, wodurch di< fotoleitfähige Schicht 22 entweder durch das Banc hindurch oder direkt von oberhalb bestrahlt weixler kana Die Reflektorgehäuse sind mittels Streben 98 unc 100 in ausgeschnittenen Bereichen 94 und 96 eingesetzt die sich im Oberbau und in den Endplatten 40 und 42 befinden. Das Walzensystem dient auch dazu, inBereich der gesamten Belichtungsfläche 84 das zi

reproduzierende Original in engen, gleichförmiger Kontakt mit der fotoleitfähigen Schicht 26 zu bringen.

Der Walze 28 ist betrieblich das Entwickiergerät IW zugeordnet, durch welches etektroskopischer Puder aul dem ein latentes Bild tragenden, fotoleitfähigen Belag

26 aufgetragen wird. Das Entwicklergerat ist mit einem Trog 106 versehen, in weichen» sich ein Vorrat des Entwicklerpuders befindet Es kann dies ein herkömmli ches Gemisch 108 aus Eisenträgerteilchen in einem

elektroskopischen, thermoplastischen Puder sein, wie sie bei Magnetentwicklern zum Einsatz gebracht werden. Der Aufbau und die Arbeitsweise von Magnetbürstenentwicklern sind als bekannt anzusehen und werden im einzelnen deshalb nicht erläutert. Bei der Befestigung des Entwicklergerätes der beschriebenen Art hat es sich als erforderlich erwiesen, daß es gegenüber den übrigen Bauteilen des Gerätes isoliert ist Der Trog ist auf einer Platte ttO aufgesetzt, welche aus einem stark isolierenden Plastikmaterial besteht, beispielsweise aus Acryl- oder Polystyrolharzen oder dergleichen; die Platte selbst wird durch den Rahmen 48 getragen. Der aus Metall bestehende Trog wird an den negativen Anschluß einer Gleichstromspannungsquelle angeschlossen, während der andere Anschluß geerdet ist. Es hat sich als wünschenswert erwiesen, eine negative Spannung am Entwickler anzulegen, deren Wert der Spannung des Hintergrundbereiches entspricht bzw. etwas größer ist.

Das Auftragen des Entwicklungspuders wird mittels einer Magnetbürsteneinheit beschrieben, obwohl andere Puderentwicklergeräte in gleicher Weise eingesetzt werden können, beispielsweise Kaskadenentwickler, die unter Verwendung leitfähiger Glaskugelkörper und dergleichen arbeiten.

Die Übertragung des Materialbildes auf die Kopien-, blätter wird im Übertragungsbereich 120 vorgenommen, wo jeweils ein Kopienblatt 16/4 vom Stapel 16 zugeführt wird. Dies geschieht mit Hilfe eines Zuführungsrades 121, das zeitlich abgestimmt mit der Ankunft des Bildes im Übertragungsbereich arbeitet. Eine Übertragungs- bzw. Druckwalze 124 liegt unter Druckkontakt an der Walze 30 an, so daß das Puderbild auf das Kopienblatt 16/4 übertragen werden kann. Die Übertragungswalze 124 arbeitet zusammen mit der Walze 30 und das Puderbild wird in beschriebener Weise auf das Kopienblatt übertragen. Die Übertragungswalze (F i g. 3) ist in einem isolierten Lager 122 gelagert, welches seinerseits in einem verschwenkbaren Bügel 126 angeordnet ist. Der Bügel 126 ist über Drehverbindungen 132 und 134 an Ständern 128 und 130 angebracht. Der Kolben wird an seinem Vorderende durch einen verstellbaren Kolben 140 gehalten, welcher durch eine Schraubenfeder 142 gegen den Bügel gedrückt wird. Die Schraubenfeder 142 umgibt den Körper des Kolbens, während ein Ende des Kolbens in einem Hülsenkörper 136 mit einem (nicht dargestellten) Außengewinde aufgenommen ist. Die Feder wird zwischen einer auf dem Hülsenkörper aufgeschraubten Gewindemutter 144 und einer Schulter 146 gehalten, welche sich am Kopfteil des Kolbens befindet. Der ein Ende des Kolbens aufnehmende Hülsenkörper weist Markierungen ISO »plus«· oder »minus«-Bruchteile von 25,4 mm auf beiden Seiten einer Null-Position auf, um jeweils die Lage des Kolbens, gemessen gegenüber der Unterkante der Mütter 144, zu bestimmea Wenn sich die Mutter an der »Null«-Position befindet, berühren die Walzen gerade einander; wenn eine »Minus«-Ablesung vorhanden ist befmdti sich der Kolben tiefer innerhalb des Hülsenkörpers und die Walzen 30 und 124 sind voneinander abgewandt Eine »Plus«-Ablesung stellt das Ausmaß des Druckes der aus Gummi bestehenden Walze 124 dar und damit das Ausmaß der Radiusverkürzung an diesem Punkt Die Mutter 144 kann in eine Stellung gebracht werden, in welcher die Walze 124 soweit vom Band 24 entfernt ist daß das Band in bereits beschriebener Weise herausgenommen werden kann.

Ein größerer oder kleinerer Druck zwischen der Übertragungswalze 124 und der Walze 30 wird durch Verstärkung oder Verringerung des Druckes der Feder erreicht. Während der Fertigung der Kopien kann der Druck im Bereich von 0,91—45,3 kp pro 25,4 mm Kontaktlinie betragen. Ein Vorteil der federgespannten Lagerung besteht in ihrer Anpassungsfähigkeit an abnormale oder unübliche Papierstärken, so daß die Zerstörung von Übertragungswalze 124 oder von

ίο Walze 30 vermieden werden kann.

Falls das Gerät im Vervielfältigungsverfahren eingesetzt wird, d. h. das Tonerbild wird von der fotoleitfähigen Fläche übertragen und dann das Latentbild wieder entwickelt und übertragen, erweist es sich als notwendig ein Feld zwischen der Oberfläche des Puderbildes und dem Papier, welches vom Stapel 16 zugeführt wird, zu erzeugen. Für das Vervielfältigungsverfahren wird daher eine Gleichstrom-Spannungsquelle an die Metallwelle 148 angelegt, wobei die Polarität der Polarität der elektrostatischen Ladungen im latenten Bildbereich entspricht. Die Übertragungswalze wird vorzugsweise aus einem leitfähigen Gummi gefertigt, der einen spezifischen Widerstand im Bereich von 10^1b—10" Ohm-Zentimeter besitzt. Die am leitfähigen Kern der Walze 124 angelegte Spannung liegt im Bereich von 1000—3000 Volt und ist vorzugsweise im Bereich von 1200—2000 Volt gelegen. Der Druck liegt im Bereich von 0,14 — 0.56 kp je cm² Berührungsfläche.

Der Stapel Kopienblätier 16 befindet sich unterhalb der Platte 110 und ist mit einem Zuführungsrad 121 ausgestattet, welches unter Reibung jeweils am obersten Blatt des Stapels angreift. Das Zuführungsrad bzw. die Zuführungsräder werden vom Hauptantriebsrnotor in Umdrehung versetzt.

Es kann auch eine Rollenpapierzuführung beim Gerät der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden, die mit einer passenden Schneidvorrichtung kombiniert we; den kann, wobei die einzelnen Kopienblätter nach der Bildübertragung abgetrennt werden.

In F ι g. 4 ist eine weitere Ausführungsform (100) des erfindungsgemäßen Gerätes dargestellt. Die bildmäßige Belichtung erfolgt mittels eines optischen Systems, wobei das Original auf einer flachen, transparenten Platte aufgelegt ist.

Das mit optischer Produktion arbeitende Gerät 160 ist mit Ausnahme seiner Belichtungsvorrichtung in seinem Aufbau dem bereits beschriebenen Gerät vergleichbar.

Oberhalb des photoleitfähigen Trägers des Endlosbandes 24 befindet sich eine optische Vorrichtung 162 durch welche die büdmäßige Belichtung auf einer Bereich (164) des Bandes zwischen den Walzen 28 unc 32 erfolgt Die optische Vorrichtung 162 weist eint lichtecht abgeschlossene Umhüllung 166 mit einen darin befindlichen Linsenelement 168 auf. Der Obertei der Umhüllung 166 ist mit einer Fensteröffnung 17( ausgestattet auf welcher das zu reproduzierend* Original aufgelegt wird.

An der Unterseite der Fensteröffnung 170 innerhall

do der Umhüllung 166 sind ein Paar länglicher Strahlungs quellen 172 in passenden Reflektoren 174befcsügt

Der Aufbau des Korona-Enüadegeräts 70 de Entwicklergerätes 104 und der Aufbau und di Arbeitsweise des Übertragungsbereichs 120 wurde

6s bereits unter Bezugnahme auf F i g. 2 der Zeichnunge erläutert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Fotoelektrostatisches Kopiergerät zur Reproduktion eines Bildoriginales auf Kopiermaterial s unter Verwendung eines wiederverwendbaren, fotoleitfähigen, biegsamen Bandes, welches über einer Reihe von Führungswalzen in einer ein ebenes Stück aufweisenden Umlaufstrecke bewegbar ist, einer an dem ebenen Stück der Umlaufstrecke liegenden und einer Aufladevorrichtung nachgeschalteten Belichtungsvorrichtung, einer im Umlaufweg hinter dem ebenen Stück angebrachten Toner-Entwicklungsvorrichtung, einer mit Vorspannpotential arbeitenden und einer der Führungswalzen zusammenwirkenden Übertragungswalze zur Übertragung des entwickelten Bildes von dem Band aaf das Kopiermaterial, mit einer Antriebseinrichtung zum mehrfachen Umlaufenlassen des Bandes zwecks Herstellung aufeinanderfolgender Kopien von an der Belichtungsvorrichtung dargebotenen Originalen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Belichtungsvorrichtung (86—92) und das ebene Stück der Umlauffläche (26) ist für eine Projektions-, Direktkontakt in Durchlicht- oder Reflexbelichtung des gesamten Originals eingerichtet;

b) das Band (24) weist ein organisches Fotoleitermaterial (26) auf;

c) an der Puderentwicklungsvorrichtung (104) ist eine Einrichtung zur Erzeugung eines Vorspannpotentials vorgesehen, wobei die Vorspannung ausreicht, um die nötige Belichtungsmenge zu erniedrigen und um nichtbenutzte Entwicklerteilchen wieder einzufangen;

d) es ist eine Einstellvorrichtung (140) für den von der Übertragungswalze (124) auf die Kopienblätter (16) ausgeübten Druck vorgesehen.

2. Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Direktkontaktbelichtung beidseitig des ebenen Stückes (84) der Umlaufstrecke Walzen (80, 82) zur synchronen Führung des Originals (14) mit dem fotoleitfähigen Band (24) vorgesehen sind.

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