DE2310423A1

DE2310423A1 - Verfahren und vorrichtung zum kopieren von dokumenten auf elektrostatischem wege

Info

Publication number: DE2310423A1
Application number: DE19732310423
Authority: DE
Inventors: Guy Weber
Original assignee: Cellophane SA France
Current assignee: Cellophane SA France
Priority date: 1972-03-03
Filing date: 1973-03-02
Publication date: 1973-09-06
Also published as: JPS4912825A; AU5281173A; IT979677B; GB1416897A; CA1005854A; DE2310423B2; US3972714A; BE795932A; DE2310423C3

Description

rATENTANWXlTE .

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT 2 3 1 0 Λ 2 3 MÖNCHEN HAMBUIQ TELEFON» 3953U 2000 HAMBURG 50, φ * TELEGRAMME₁KAIPATENt KONIGSTRASSEM . KΟι ** Γ

W. 25 572/72 8/Jä

La Cellophane »
Paris (Prankreich)

Verfahren ufiif'Vorrichtung zum Kopieren von Dokumenten auf elektrostatischem Wege·

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kopieren von Dokumenten auf elektrostatischem Wege und insbesondere ein neuartiges Verfahren zum Übertragen von Ladungen für die Herstellung von Kopien von lichtundurchlässigen oder lichtdurchlässigen Originalen· ^Dieses Verfahren gestattet, Reproduktionen auf Trägern jeder Art und inabesondere auf gewöhnlichen, wenig kostspieligen Papieren herzustellen.

Die elektrophotographischen Reproduktions- oder Kopierverfahren, die zu einer erheblichen wirtschaftlichen Verbreitung geführt haben, beruhen auf zwei Methoden, die, da sie jetzt allgemein bekannt sind, kurz wie folgt charakterisiert werden können. Die eine dieser Methoden besteht darin, ein aus Ladungen bestehendes Bild auf einer von dem Kcpieblatt selbst getragenen lichtleitenden Fläche zu erzeugen und dieses ^Bild an Ort und Stelle mittels eines flüssigen ·

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oder pulverförmigen Entwicklers zu entwickeln. Dieses Verfahren ist verhältnismäßig teuer, weil ;jedes Blatt eine lichtleitende Schicht aufweisen muß. Die andere Methode besteht darin, das Bild auf einer lichtleitenden Zwischenfläche, beispielsweise einer mit Selen überzogenen Trommel, zu erzeugen, dieses Bild mittels eines elektrostatischen Pulvers zu entwickeln und dann das so entwickelte Bud auf das Kopieblatt zu übertragen, auf dem es endgültig fixiert wird.

Dieses Übertragungsverfahren ist zwar im Prinzip weniger kostspielig, weil der Träger billig ist, jedoch weist ea den Nachteil auf, daß es erforderlich ist, das latente Bild zu entwickeln, bevor es übertragen wird, wobei die Übertragung eines pulverförmigen· Bildes notwendigeweise eine empfindliche Apparatur, eine sehr genaue Bedienung und die Notwendigkeit nach sich zieht, die lichtleitende Fläche dauernd zu säubern.

Aus diesem Grund ist versucht worden, dieses Verfahren dadurch zu verbessern, daß auf den endgültigen Träger nicht mehr ein entwickeltes ^Bild, sondern das aus elektrostatischen Ladungen selbst bestehende latente Bild übertragen wird. Eines dieser bekannten Verfahren, welche den Gegenstand der französischen Patentschrift 1 110 794 bildet, besteht darin, eine dielektrische Fläche über einer leitenden Elektrode anzubringen und gegen diese Fläche eine lichtleitende Schicht anzuordnen, die mit einem transparenten leitenden Träger verbunden ist. Während diese lichtleitende Schicht einem Lichtbild ausgesetzt wird, wird zwischen der die dielektrische Fläche tragenden Elektrode und dem leitenden Träger der lichtleitenden Schicht ein elektrisches Feld angelegt.

Dieses Verfahren stellt effektiv kein Verfahren durch übertragung von Ladungen dar, weil die lichtleitende Fläche nicht vorher aufgeladen ist. Es wirkt vielmehr durch Erzeugung des Ladungsbildes unmittelbar auf der isolierenden

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Aufnahmeflache, und es stellt in gewisser Weise ein Verfahren zum dielektrischen Aufzeichnen dar. Dieses Verfahren, das als Variante ebenfalls anwendbar ist, indem als Träger der dielektrischen Flächen eine transparente Elektrode verwendet und das latente Bild durch diese Elektrode hindurch erzeugt wird, weist den Nachteil auf, daß es im wesentlichen statisch ist.

Ein ähnliches Verfahren ist in der französischen Patentschrift 1 488 489 beschrieben. Dieses Verfahren, das in dynamischer Weise angewendet werden kann, macht Gebracuh von Photoleitern mit bleibender Leitfähigkeit, indem durch den transparenten Träger der lichtleitenden Schicht hindurch Zonen von unterschiedlicher Leitfähigkeit erzeugt werden· Dieses Verfahren bildet ebenso wie das vorher genannte Verfahren eher eine Aufzeichnungsmethode als eine Übertragungsmethode, weil bei ihm keine vorherige Erzeugung eines Ladungsbildes erfolgt.'

Gemäß einem weiteren in der französischen Patentschrift 1 413 952 beschriebenen Verfahren wird auf eine dielektrische Fläche unter der Wirkung eines hohen Drucks ein aus Ladungen bestehendes Bild aufgebracht, das vorher auf einer lichtleitenden Fläche erzeugt worden ist. Die hier wirksame übertragung- der Ladungen wird ohne Vermittlung eines äußeren elektrischen Feldes unter dem Einfluß des Feldes herbeigeführt, das durch die auf die lichtleitende Fläche aufgebrachten alleinigen Ladungen erzeugt ist. Die übertragung erfolgt, wenn die Resulrierende dieses Feldes den Wert des Ionisierungsfeldes übersteigt. Dieses dynamische Verfahren erfordert, daß die beiden Flächen unter der Wirkung eines erhöhten Drucks innig aneinander gelegt werden, und dennoch wird nur ein Teil der Ladungen übertragen, so daß das Verfahren zu mittelmäßigen Ergebnissen führt.

Es ist ferner vorgeschlagen worden, beispielsweise gemäß der französischen Patentschrift 2 024 150, gewisse Photoleiter zu verwenden, die sehr hohe Ladungsniveaus

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annehmen. Solche latenten Bilder können in dynamischer Weise auf eine dielektrische Fläche übertragen werden, ohne daß es notwendig ist, zu hohe Drücke anzulegen, und ohne daß die Zuhilfenahme eines äußeren Feldes erforderlich ist, jedoch weist dieses Verfahren den Nachteil auf, daß es ein hohes Ladungspotential verlangt, was den Eineatz einer teueren Apparatur bedingt und störende Beschwerlichkeiten für die Benutzer mit sich bringt_β

Andere Verfahren wirken dahingehend, auf eine vorher aufgeladene isolierende Fläche unter dem Einfluß eines äußeren Feldes das von einer lichtleitenden Fläche getragene latente Bild zu übertragen.

Dies ist bei dem in der französischen Patentschrift 1 105 940 beschriebenen Verfahren der Fall. Gemäß diesem Verfahren wird auf eine vorher gleichförmig aufgeladene isolierende Empfangsfläche ein latentes Bild aufgebracht, das vorher auf einer anderen isolierenden Fläche, vorzugsweise einer lichtleitenden Fläche erzeugt ist. Durch das Anlegen eines geeigneten äußeren Feldes wird der Nachteil vermieden, hohe mechanische Drücke entwickeln zu müssen oder dem zu übertragenden Bild ein zu hohes Ladungsniveau zu erteilen. Jedoch liefert dieses Verfahren, welches durch Zerstörung der vorher auf die Empfangsfläche aufgebrachten Ladungen und nicht durch eine wirkliche Übertragung von Ladungen wirkt, abgesehen davon, daß es notwendigerweise statisch ist, mittelmäßige Ergebnisse, weil es oft auf der Empfangsfläche unerwünschte Ladungen entstehen läßt, welche dazu führen, daß auf den Reproduktionen ein gewisser gefärbter Grund aufrechterhalten bleibt, und weil die Anwesen heit eines äußeren Feldes, das genügend stark ist, um die Gesamtheit der vorher auf die Empfangsfläche aufgebrachten Ladungen zu zerstören, parasitäre Übertragungen hervorruft, welche die klaren Zonen des reproduzierten Bildes in unangenehmer Weise stören.

Dieee gleichen Mangel finden sich wieder, wenn man ^v

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dieses Verfahren dadurch zu verbessern sucht, daß ein pulsierender Strom verwendet wird, um das elektrische Feld zwischen den Elektroden zu erzeugen, wie dies in der britischen Patentschrift 855 727 vorgeschlagen ist.

Es ist auch versucht worden, das Prinzip des Verfahrens gemäß der französischen Patentschrift 1 105 940 in dynamischer Weise anzuwenden. Ein solches Verfahren ist in der französischen Patentschrift 1 531 688 beschrieben, bei welchem zur Übertragung eines auf der lichtleitenden Fläche einer Trommel erzeugten latenten elektrostatischen ildes auf ein von einer anderen Trommel getragenes, vorher gleichförmig aufgeladenes isolierendes Blatt (wobei die beiden Trommeln sich mit der gleichen tangentialen Umgang sge schwind igke it in unmittelbarer Nähe zueinander drehen) von der Wirkung eines elektrischen Feldes Gebrach gemacht wird, welches eine Gleichstromkomponente und eine Hochfrequenzstromkompenente aufweist,, Dieses Verfahren, welches zwischen den beiden Trommeln eine Ionisationszone erzeugt, die nicht augenblicklich ist, sondern durch den Hochfrequenzstrom unterhalten ist und außerdem, wie dies in einem Zusatz vorgeschlagen ist, in der Dimension mittels eines leitenden Gitters ausgebreitet ist, ermöglicht nicht, den in den klaren Zonen der Reproduktion vorhandenen gefärbten Grund noch die parasitären Entladungen zu beseitigen, die in ihnen die dem Fachmann bekannten Lichtenberg-Figuren erzeugen.

Die vorliegende Erfindung, die beträchtlich verbesserte Ergebnisse in der Praxis zu erzielen gestattet, machte on einem Verfahren Gebrac\jh, das sich von jedem der oben genannten bekannten Verfahren unterscheidet.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, gemäß welchem auf eine vorher nicht aufgeladene isolierende Fläche ein aus Ladungen bestehendes ^Bild übertragen wird, das vorher auf einer dielektrischen oder lichtleitenden Zwischenfläche erzeugt v/orden ist. Die Übertragung wird

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gemäß der Erfindung unter der Wirkung eines zwischen zwei Elektroden erzeugten äußeren elektrischen Feldes herbeigeführt, das wirksam wird, wenn das zu übertragende Bild tragende fläche und die Empfangsfläche in virtuelle Berührung kommen, wobei die Übertragung in augenblicklicher Weise progressiv Linie für Linie erfolgt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist im wesentlichen dynamisch, und die Übertragung der Ladungen erfolgt nur, wenn die beiden Flächen tangential in virtuelle Berührung kommen, d.h. in unmittelbare Nahe zueinander gelangen. Zwischen den beiden in virtuelle Berührung kommenden Flächen ist eine dünne Luftschicht vorhanden, deren Dicke von der Oberflächenbeschaffenheit der in Berührung kommenden Materialien abhängt. Das Verfahren erfordert kein erhöhtes Ladungsniveau und geht ohne jeden mechanischen Druck vor sich.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren besteht das der Erfindung zu Grunde liegende Prinzip darin, die Übertragung dadurch zu bewirken, daß mittels eines äußeren Feldes eine Ionisationszone von möglichst geringer Ausdehnung erzeugt wird, die auf die Zone der virtuellen Berührung beschränkt ist, wobei der Wert des äußeren Feldes, der zu demjenigen des Feldes hinzukommt, das durch die von dem zu tibertragenden Bild getragenen Ladungen erzeugt ist, lediglich ausreicht, um diese Zone der örtlichen Ionisation zu erzeugen.

Die örtliche Ionisation ruft allein die Zerstörung der das zu übertragende latente Bild darstellenden Ladungen und die Erzeugung von äquivalenten Ladungen auf der Empfangsfläche hervor, die, wie bereits oben erwähnt, nicht vorher aufgeladen worden ist.

Wenn die beiden Flächen sich einander nähern, erreicht der Wert des äußeren Feldes, der dem Abstand umgekehrt proportional ist^, einen Wert, der ausreicht, um die Ionisation in dem die Flächen trennenden Raum zu erzeugen. Wenn die beiden Flächen sich voneinander entfernen, vermindert-

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sich sein Wert, und das Feld hört auf, eine Wirkung auf den Teil der Empfangsfläche auszuüben, auf den die Ladung tibertragen worden ist, um so mehr als die übertragenen L<|aungen ein umgekehrtes Feld erzeugen, dessen V/irkung derjenigen des äußeren Feldes entgegengesetzt ist. Die von dem äußeren Feld erzeugte Ionisations zone ist daher genau lokaliesiert, und die übertragung erfolgt tatsächlich Linie für Linie und gegebenenfalls Punkt für Punkt, was dazu beiträgt, die Schärfe des übertragenen latenten Bil des zu erhöhen·

Es tritt keinerlei parasitäre Entladung auf; das anfängliche latente Bild wird in seiner ganzen Feinheit integral übertragen, wobei in den klaren Zonen des übertragenen Bildes ein gefärbter Grund weder aufrechterhalten noch erzeugt wird und ohne daß Lichtenberg sehe Figuren erscheinen. Diese werden tatsächlich vermieden, da das "Verfahren darauf hinaus läuft, an der gewünschten Stelle eine örtliche Entladung künstlich zu erzeugen, etwa in der Art eines Blitzableiters, der den Blitz anzieht.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung werden Ladungen von relativ geringem Niveau ebenso gut und mit einer ebenso guten, wenn nicht besseren Schärfe des Bildes wie Ladungen von höherem Niveau übertragen.

Sobald die Übertragung einmal erfolgt ist, wird das auf die isolierende Empfangsfläche übertragene latente Bild auf eine in der Elektrophotographie bekannte Weise mittels eines flüssigen oder pulverförmigen Entwicklers entwickelt und dann fixiert.

Gemäß der Erfindung kann als Empfangsfläche jede isolierende Fläche verwendet werden, die ihre Ladung über eine Zeitdauer zu halten vermag, die ausreicht, um entwickelt zu werden» Die Empfangsfläche kann daher insbesondere von einer synthetischen Folie aus Polyäthylen, Polypropylen, einem Polyester od. dgl. oder von einem ausroioiiend isolierenden Papier gebildet 3ein. Sie kann natürlich auch aus einem

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Blatt "bestehen, das mit einer dielektrischen Schicht auf der Basis von Polymerisaten, wie Polystyrol, Polyvinylacetochloriden, Zelluloseacetat, Silikonen od. dgl., denen gegebenenfalls isolierende Pigmente, wie Titanoxyd, Zinksulfid od. dgl., zugesetzt sind, überzogen ist. Sie kann auch von einem Papierblatt gebildet sein, das beispielsweise durch energisches Trocknen kurzzeitig isolierend gemacht ist, was ermöglicht, das Verfahren bei gewöhnlichem Papier anzuwenden Hierfür genügt es, daß die Widerstandsfähigkeit des Papiers zum Zeitpunkt der Ladungsübertragung genügend hoch ist.

Ss sei bemerkt, daß es bei dem Verfahren gemäß der Erfindung keineswegs notwendig ist, daß die isolierende Empfangsfläche mit einer leitenden Fläche verbunden ist» Das Verfahren ermöglicht aus diesem Grund, ohne Schwierigkeiten Kopien auf der Vorder- und Rückseite der Empfangsfläche herzustellen.

Als Fläche, die das zu übertragende, aus Ladungen bestehende Bild trägt, kann irgendeine bekannte dielektrische Fläche verwendet werden, auf die eine Darstellung aus elektrostatischen Ladungen aufgebracht werden kann. In diesem Fall kann die aus Ladungen bestehende Darstellung in der Weise erhalten werden, daß gemäß irgendeiner bekannten Methode reproduziert wird, wie einem Überstreichen mit einem Elektronenstrahl, mit Hilfe eines Stiftes, dem ein bestimmtes Potential erteilt ist, mit Hilfe eines Kammes, der von leitenden Drähten gebildet ist, denen ein gewünschtes Potential erteilt ist, mit Hilfe eines lichtleitenden Gitters oder nach irgendeinem anderen bekannten Verfahrene

Zur größeren Bequemlichkeit werden häufig lichtleitende Flächen verwendet, wie z.B_o diejenigen, die laufend in der Xerographie benutzt werden. Diese Flächen bestehen aus einem leitenden Träger, wie Papier, einer Metallfolie, einem Schichtstoff oder irgendeinem anderen Träger von zweckentsprechender Art, auf den eine übliche lichtleitende Schicht

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aufgebracht ist, die aus einer lichtleitenden Substanz und einem Bindemittel besteht. Das aus Ladungen bestehende Bild wird nach der bekannten Xerographiemethode erzeugt. Wenn das zu übertragende Bild auf einer lichtleitenden Fläche nach bekannten Verfahren erzeugt wird, soll die Übertragung im Dunkeln vorgenommen werden.

Schließlich kann das zu übertragende Ladungsbild gegebenenfalls auch von einer metallenen Reliefform gebildet sein, der ein bestimmtes Potential erteilt ist.

Da vorausgesetzt ist, daß es eich um ein übertragungsverfahren handelt, hängt die Qualität der Kopie von derjenigen des zu übertragenden Bildes ab. Jedoch besteht einer der Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung daün, daß es eine sehr getreue Reproduktion von hoher Qualität gewährleistet. Insbesondere können sehr gute Halbtonkopien von auf der lichtleitenden Schicht erzeugten Bildern mit kontinuierlicher Abstufung erhalten werden. Es ist auch möglich, gute Kopien in Farben dadurch herzustellen, daß mit der erforderlichen Vorsicht drei aufeinanderfolgende Bilder eines Originals in Farben übereinandergelagert werden, die mit Hilfe von Selektivfiltern der wiederzugebenden Farben erhalten sind, wobei die Entwickler von der für jedes Bild geeigneten Farbe gewählt werden.

Die Annäherung der beiden Flächen, d.h. der Empfangsfläche und der das zu übertragende Bild tragenden Fläche, erfolgt in bequemer Weise mit Hilfe von zwei Zylindern mit parallelen Achsen, die mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit entweder in gleicher oder in entgegengesetzter Richtung rotieren. Es ist festgestellt worden, daß die Qualität der Reproduktion bzw. der Kopie nicht verminder wird, wenn die übertragung sehr rasch erfolgt. Das Verfahren der Erfindung ermöglicht daher sehr hohe Abzugsauflagen, die mit denjenigen von Offset-Vervielfältigungsgeräten vergleichbar sind.

Wie bereits oben erwähnt, erfolgt die übertragung, wenn

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die beiden Flächen in tangentiale virtuelle Berührung kommen, Praktisch kann der minimale Abstand, der die beiden Flächen an dem Tangentialpunkt voneinander trennt, zwischen O und 100 Mikron betragen. Es ist vorzuziehen, daß der Abstand den letzteten Wert nicht übersteigt, damit die Qualität des Bildes, die um so besser ist, ;je kleiner dieser Abstand ist, sich nicht verschlechtert und das Bild nicht seine Schärfe verliert.

Der Wert des äußeren Feldes, der entwickelt werden muß, um die Übertragung der Ladungen zu gewährleisten, soll, wie bereits oben erwähnt, ausreichend sein, um die Ionisation in der Zone der virtuellen Berührung der beiden isolierenden Flächen zu gewährleisten, wobei er auch dem Wert des Feldes möglichst nahe kommen soll, der notwendig ist, um die Ionisation hervorzurufen, dieser Wert, der unter anderem von ladungsniveau des zu übertragenden Bildes, von der Art der isolierenden Flächen, von dem Abstand, der sie an dem Tangent ialpunkt effektiv voneinander trennt, und im allgemeinen von den Arbeitsbedingungen abhängt, kann nicht im Voraus mit Genauigkeit bestimmt werden. Er wird in der Praxis ein für alle Mal auf experimentellem Wege unter den tatsächlichen Arbeitsbedingungen eingestellt.

Sobald das Ladungsbild einmal auf die isolierende Empfangsfläche übertragen ist, wird es in üblicher Weise nach den in der Xerographie oder in der Elektrographie bekannten Verfahren mittels eines pulverförmigen oder eines flüssigen Entwicklers entwickelte

Um Kopien von hoher Qualität zu erhalten, insbesondere mit einer guten Wiedergabe der Halbtöne, welche die Quali~ tat der latenten Bilder erhöht, die das Verfahren in ihrer ganzen Feinheit aufgrund der hohen Schärfe des übertragenen Bildes zu reproduzieren gestattet, ist es vorzuzeihen, ein Entwicklungssystem zu verwenden, welches die Rand effekt e aus s ehalt et _β

Die Übertragung kann gemäß der Erfindung unter dem

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Einfluß eines äußeren Feldes erfolgen, das durch eine an zwei Elektroden angelegte Gleichspannung erzeugt wird. Diese Spannung ist entsprechend der Natur des zu übertragenden Ladungsbildes, der Art der isolierenden Empfangsfläche und der Anordnung der Anlage variabel und kann zwischen 100 und 6000 V betragen« Gute Ergebnisse werden für die übertragung von üblichen lichtleitenden Bildern mit Gleichspannungen zwischen 200 und 1000 V erzielt, die von irgendeiner bekannten Einrichtung, wie z.B. einer Batterie von Akumulatoren, einem Wechselstromgleichrichter, einem Generator od. dgl. geliefert werden können«

Um die Übertragung zu bewirken, muß das äußere Feld, das zwischen den beiden Elektroden erzeugt wird, d.h. derjenigen, welche die isolierende Fläche des zu übertragenden Bildes trägt, und derjenigen, welche die isolierende Empfangsfläche trägt, in zweckentsprechender Weise orientiert werden. Wenn das zu übertragende Ladungsbild aus positiven Ladungen besteht, muß die entsprechende Elektrode mit dem Pluspol des Generators verbunden werden und umgekehrt. Das Verfahren ermöglicht normalerweise, eine positive Kopie von einem positiven Original und eine negative Kopie von einem negativen Original herzustellen.

Dieses mit einer äußeren Gleichstromquelle arbeitende Verfahren zieht jedoch, obwohl es ausgezeichnete Ergebnisse liefert, gewisse Zwangsmaßnahmen nach sich. Ea bedingt die Zuhilfenahme einer Gleichstromquelle, was infolgedessen einen Gleichrichter und eine zusätzliche Apparatur erforderlich macht, wobei die Stromquelle vorzugsweise in ihrer Spannung einstellbar sein soll. Andererseits kann die Einrichtung, wie dies gezeigt worden ist, nur Ladungen von bestimmten Vorzeichen aufbringen, und dies gestattet nicht die genügend geschmeidige Anv/endung einer Vorrichtung, wie sie erwünscht sein v/ürde, um nach Belieben Ladungen von dem οinen oder dem anderen Vorzeichen, je nach der Art des Originalbildes und dem Gebrauch, dem die Kopie dienen

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soll, aufzubringen.

Dieser Vorteil ist "besonders bedeutsam, wenn es sich darum handelt, in Mikrofilmform vorliegende Dokumente auf Papier wiederzugeben. In diesem Fall ist es in der Tat notwendig, positive Kopien von einem Original herzustellen, das sowohl die Form eines Negatives als auch die Form eines Positivs haben kann« Dieses E sebnis kann auf elektrophotographischem Wege unter der Bedingung erhalten werden, daß ein Material verwendet wird, dessen lichtleitende Schicht sowohl positive Ladungen als auch negative Ladungen aufzu—

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nehmen vermag_o Um ein solches Ergebnis nach dem beschriebenen Verfahren zu erzielen, ist es notwendig, jedes fflal das Hilfsfeld umzukehren.

Gemäß einer Abwandlung kann das Verfahren nach der Erfindung auch angewendet werden, indem ein elektrisches Hilfswechselfeld verwendet wird, wodurch diese Nachteile ausgeschaltet werden und dem Verfahren eine erhöhte Grebra&hsgeschmeidigkeit verliehen wird«,

Wie es oben erläutert worden ist, erfolgt die Übertragung der Ladungen, wenn der Viert des äußeren Feldes, der sich aus dem Übereinanderlagern des von dem Bild erzeugten Feldes und des zwischen den Elektroden erzeugten Hilfsfeldes ergibt, genügend groß wird, um die Ionisierung des Raumes hervorzurufen, der die Elektroden in der Zone voneinander trennt, in welcher die beiden Elektroden einander ausreichend genähert sind, Es ist möglich, dieses Ergebnis nicht nur durch die Zuhilfenahme eines Gleichspannungs-Hilfsfeldes, sondern auch durch die Zuhilfenahme eines Wechselspannungs-Hilfsfeldes unter der Bedingung zu erzielen, daß die identische Drehgeschwindigkeit der zylindrischen Trommeln, welche das Zwischenbild bzw. die isolierende Empfangsfläche tragen, an die Frequenz des das Hilfsfeld erzeugenden Y/echselstroms derart angepaßt ist, daß das äußere Feld, das sich'aus dem Übereinanderlagem des Hilfsfeldes und des Bildfeldes ergibt, genügend Zeit hat, um

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den Wert das Ionisationsfeldes in "bestimmter Weise in der Zone zu übersteigen, in welcher die beiden in welcher die beiden in virtuelle Berührung tretenden Trommeln sich genügend nahe aneinander befinden.

Bezeichnet man das von dem Ladungsbild selbst erzeugte

PeId mit E, und das Hilfsfeld mit E., dann werden die das X A'

Zwischenbild darstellenden Ladungen auf die gegenüberliegend angeordnete dielektrische Fläche jedes Mal dann übertragen, wenn das resultierende Feld E_R= E, + E. größer als das Ionisierungsfeld E_ion oder gleich diesem ist.

In dem Fall eines Wechselfeldes, in welchem das Hilfsfeld E. von sinusförmigem Verlauf sich in periodischer und symmetrischer Weise in der Zeit ändert, kann diese Ungleichung nur während eines Bruchteils der Zeit erfüllt werden. Einem gegebenen Punkt des Bildes, das ein Bildfeld E₁ erzeugt, entspricht ein resultierendes Wechselfeld von dem gleichen sinusförmigen Verlauf wie demjenigen des Hilfsfeldes E., das diesem aufgedrückt, aber um E, verschoben ist. Dies ist durch die in Pig· 1 der Zeichnung wiedergegebene graphische Darstellung veranschaulicht, in welcher die Zeiten auf der Abszisse und die Felder auf der Ordinate aufgetragen sind. Das Bildfeld E₁ fügt sich dem Hilfsfeld E. hinzu, um das in gestrichelten Linien dargestellte resultierende Feld E_R zu erzeugen, welches das Ionisationsfeld Ej₀ nur in den durch auagezogene Linien dargestellten Zonen übersteigt. Die Übertragung der Ladungen erfolgt nur während der Bruchteile der Zeit zwischen t.. und X^* zwischen t, und t. usw.

In diesem Fall besteht für ein Zwischenbild von gegebener Natur, dem ein Wert des Ionisationsfeldes entspricht, welcher den kritischen Abstand d zweier homologer Punkte bestimmt, zwischen denen die Übertragung der Ladungen erfolgen kann, das Verfahren gemäß der Erfindung darin, ihre Vorbewegungsgeschwindigkeit mit einem Hilfswechselfeld von zweckentsprechender Intensität, die kleiner als diejenige

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des Ionisationsfeldes ist, und von einer solchen Periode zu verbinden, daß das Feld, welches sich aus der Addition des Bildfeldes und des Hilfsfeldes ergibt, mit Sicherheit die Ionisationsschwelle während der Zeit erreichen kann, in welcher die Übertragung der Ladungen erfolgen kann.

Wenn die Vorbewegungsgeschwindigkeit V des Bildes und des dielektrischen Trägers derart ist, daß die Übertragung während der Dauer t erfolgen kann, während welcher die homologen Punkte um eine Strecke voneinander getrennt sind, die k^liner als der kritische Abstand d ist, dann erfolgt die Übertragung der Ladungen mit Sicherheit, wenn t größer als die oder gleich der Periode T des Wechselstroms ist, die das Hilfsfeld entstehen läßt, wobei die Periode T das Reziproke der Frequenz N ist: T =-jk

Wenn die von einem Punkt des Bildes während der Zeit t der möglichen Übertragung durchlaufene Strecke mitX.bezeichnet wird, dann gilt:

und -L· - -y

d.h. daß die Übertragung mit Sicherheit erfolgt, wenn

ί> τ

γ i=: '
oder auch wenn -£ y ^L

■» /^ -BJ-. I

wobei N die Frequenz des Wechselstroms ist,

Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens zu schaffen. Eine solche Vorrichtung besteht im wesentlichen aus der Kombination der nachstehenden Bestandteile:

a) einer ersten drehbaren zylindrischen Trommel aus elektrisch leitendem Material, die mit einer dielektrischen oder lichtleitenden Fläche bedeckt ist,

b) einer Einrichtung zum Erzeugen eines aus Ladungen bestehenden Bildes auf der Fläche der ersten Trommel,

c) einer zweiten drehbaren zylindrischen Trommel aus

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elektrisch leitendem Material, die in unmittelbarer Nähe der ersten Trommel angeordnet ist und mit ihr in tangentialer virtueller Berührung steht,

d) einer Einrichtung zum Drehen der beiden Trommeln mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit,

e) einem Blatt, welches aus einem isolierenden Material besteht oder von dem wenigstens die eine Seite isolierend ist oder kurzzeitig isolierend gemacht ist und welches um den Umfang der zweiten Trommel mit deren Geschwindigkeit läuft, wobei seine isolierende Seite nach außen gewandt ist,

f) eine Einrichtung zum Erzeugen einer Potentialdifferenz zwischen den beiden Trommeln und

g) Einrichtungen zum Entwickeln und Fixieren des auf das isolierende Blatt übertragenen, aus Ladungen bestehenden Bildes stromab des Punktes seiner tangentialen Berührung mit der ersten Trommele

Eine solche Vorrichtung läßt eine große Zahl von Ausführungsformen zu, und zwar je nach der Art, in welcher das zu übertragende Ladungsbild erzeugt wird, der Art der isolierenden Empfangsfläche und der Art der verwendeten Einrichtungen zum Erzeugen des äußeren Feldes, welches die Übertragung des L%ungsbildes herbeiführt·

Ein AusführungsbeispieI einer solchen Vorrichtung ist zur näheren Erläuterung der Erfindung in ^ig« 2 der Zeichnung in schematischer Weise dargestellt, auf das jedoch die Erfindung nicht beschränkt ist, weil auch andere Ausführung sfοrmen möglich sind«.

Eine aus leitendem Material bestehende zylindrische Trommel 1, die von einer nicht dargestellten bekannten Antriebseinrichtung in Richtung des eingezeichneten Pfeils gedreht wird, ist auf ihrem Umfang mit einer lichtleitenden Fläche oder Schicht bedeckt, die mittels einer Koronaladeeinrichtun 2 gleichförmig aufgeladen wird« Auf der lichtleitendon Schicht am Umfang der Trommel 1 wird mittels eines optischen Systems 3 das aus Ladungen bestehende Bild

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eines Originals erzeugt. Das ladungsbild kommt an dem Tangentialpunkt B progressiv in virtuelle Berührung mit einer zweiten aus leitendem Material bestehenden zylindrischen Trommel 4, die von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie die Trommel 1 gedreht wird,,

Um die Umfangsflache der Trommel 4 läuft ein Papierband 5, dessen Seite, die seiner mit der Trommel 4 in Berührung kommenden Seite gegenüberliegt, mit einer isolierenden Schicht bedeckt ist. Das Papierband 5, das von der Trommel 4 mit deren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird, läuft von einer Spule 6 ab und wickelt sich auf eine Spule 7 auf, Die Trommeln 1 und 4 sind mit den beiden Polen eines Gleichstromgenerators 8 verbunden, dessen Leistung geändert werden kann» Unter dem Einfluß des äußeren Gleichspannungsfeldes, das an dem Tangentialpunkt zwischen den beiden Trommeln 1 und 4, die Elektroden bilden, erzeugt wird, wird_fdas von der lichtleitenden Fläche oder Schicht der Trommel 1 getragene, aus Ladungen bestehende Bild auf die isolierende Seite des um die Trommel 4 laufenden dielektrischen Papierbandes 5 übertragen. Das übertragene Ladungsbild wird mittels einer Entwicklungseinrichtung 9 entwickelt und dann mittels einer Erhitzungseinrichtung 10 fixiert, und das Papierband 5, das jetzt das übertragene, entwickelte und fixierte SiId trägt, wickelt sich auf die Spule 7 auf„

Alle vorstehend genannten Organe können durch bekannte Organe anderer Art, welche die gleiche Eolie spielen, ersetzt werden»

Dies ist beispielsweise der Fall bei der in Pig, 3 der Zeichnung wiedergegebenen Vorrichtung, die als Variante das oben beschriebene Verfahren anzuwenden gestattete Die Vorrichtung gomäß ^ig. 3 ist derjenigen gemäß Fig. 2 mit der Ausnahme identisch, daß der Gleichstromgenerator 8 durch eine Wechselstromquelle, und zwar bei dem darge-

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stellten Beispiel durch einen an das Netz angeschlossenen Transformator 11 ersetzt ist. Ein solcher Transformator ist vorzugsweise ein solcher von der spannung3erhöhenden Art und so regelbar, daß die Intensität des Hilfsfeldes in wirksamer Weise eingestellt werden kann_o

In *ig. 3 ist mit d der kritische Abstand bezeichnet, unterhalb welchem es möglich ist, auf das dielektrische Papierband 5 die Ladungen des von der Trommel 1 getragenen Zwischenbildes zu übertragene Dieser Abstand d begrenzt auf den beiden Trommeln 1 und 4 Bögen A-C bzw. A'-C von der Länget, die jeweils einen Winkel O einschließen.

Die von einem beliebigen Punkt des Zwischenbildes getragene Ladung wird auf das dielektrische Papierband 5 in dem Augenblick tibertragen, in welchem dieser sich längs des Bogens A-C mit der Geschwindigkeit V während einer Zeit t vorbewegende Punkt sich auf einem Wellenberg des resultierenden Feldes befindet; in Fig. 1 sind diese Wellenberge auf der gestrichelten Kurve E_R durch ausgezogene Kurventeile wiedergegeben. Jeder Punkt des Zwischenbildes befindet sich in bestimmter Weise mindestens einmal in einer solcher Situation bei seiner mit der Geschwindigkeit V erfolgenden Bewegung zwischen den Bogenpunkten A und C, da gemäß der Erfindung diese Geschwindigkeit V derart gewählt wird, daß die Periode T des Hilfswechselfeldes kleiner als t iat_e

Wenn zwischen der Vorrichtung und der Wechselstromquelle, beispielsweise dem Netz von 220 V und 50 Hz, ein Frequenzgenerator 12 angeordnet wird, dann ist es möglich, die Frequenz zu ändern und sie auf die Arbeitsbedingungen einzustellen, die in Abhängigkeit von zahlreichen Faktoren variieren können, unter denen beispielsweise genannt werden können; die Spannung an den Klemmen des Transformators 11, der Durchmesser der Trommeln und damit die Länge £ der Bögen A-C und A¹-C oder das Ladungspotential des Photoleiters, welches von dessen Art abhängt und den

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kritischen Ionisationsabstand d unmittelbar beeinflußt.

Zur Veranschaulichung des Prinzips sei bemerkt, daß, wenn ein Photoleiter verwendet wird, bei dem der kritische Ionisationsabstand d in einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art einen Bogen A-C von der LängeÜ.= 2 mm oder 0,2 cm begrenzt, und wenn die Frequenz des das Hilfsfeld erzeugenden Wechselstroms 50 Hz beträgt, gemäß der Erfindung, wie gezeigt, die lineare Umfangsgeschwindigkeit V der Trommel der Ungleichung

y> Jf oder auch ]/^l.N entsprechen soll, d.h., daß

V^O₁I- 50 = /0cm/sec.

Eine solche Vorrichtung kann daher bei Verwendung von Netzwechselstrom die Übertragung von etwa zwanzig Formaten mit der DIN A4 -Norm entsprechenden Abmessungen in der Minute gewährleisten, d.h. in einem Takt, der den praktischen Bedürfnissen vollkommen entspricht und der, wie ersichtlich, sehr leicht vergrößert werden kann» Mit einer solchen Vorrichtung können andererseits auch nach Belieben sowohl positive Ladungen als auch negative Ladungen übertragen werden»

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Claims

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Patentansprüche

I Lterfahren zum kontinuierlichen Kopieren von Dokumenten auf eine nicht aufgeladene isolierende Fläche, "bei dem vorher auf einer dielektrischen oder lichtleitenden Zwischenfläche ein aus Ladungen bestehendes Bild des zu kopierenden Originals erzeugt wird, dann das auf der Zwischenfläche erzeugte Ladungsbild auf die isolierende Fläche übertragen wird und danach das so übertragene Ladungsbild entwickelt und fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung unter der Wirkung eines zwischen zwei Elektroden erzeugten äußeren elektrischen Feldes bewirkt wird und daß die Intensität dieses Feldes derart geregelt wird, daß es wirksam ist, wenn die das zu übertragende Ladungsbild tragende Fläche und die isolierende Empfangsfläche tangential in unmittelbarer Nähe zueinander kommen,- wobei die Übertragung progressiv Punkt für Punkt oder Linie für Linie in augenblicklich wirkender Weise erfolgte
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden Elektroden aus leitendem Material bestehende zylindrische Trommeln verwendet werden, die mit einer identischem Umfangsgeschwindigkeit rotieren und längs der Erzeugendon der Übertragung der Ladungen tangential in virtuelle Berührung miteinander treten«.
3» Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsquelle, welche das die Übertragung der Ladungen bewirkende äußere Feld erzeugt, eine kontinuierlich regelbare Gleichspannungsquelle verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung unter der Wirkung eines zv.'iMchen don beiden Elektroden erzeugten elektrischen

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Hilfswechselfeldes bewirkt wird_o
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Hilfsfeld erzeugende Wechselspannung sich in der Zeit in periodischer und symmetrischer Weiee ändern gelassen wird und daß ihre Frequenz für eine gegebene Vor— bewegungsgeschwindigkeit der Flächen genügend hoch gewählt wird, damit die Intensität dieses Feldes, die sich derjenigen des von dem ladungsbild erzeugten Feldes hinzufügt, die Ionisierungsschwelle in der Zone übersteigt, in welcher die beiden Flächen miteinander in virtuelle Berührung treten.
6. Vorrichtung zum Kopieren von Dokumenten auf elektrostatischem Wege durch Übertragung von Ladungen, gekennzeichnet durch

a) eine aus elektrisch leitendem Material bestehende erste zylindrische Trommel, die eine dielektrische oder lichtleitende Fläche trägt oder antreibt,

b) eine Einrichtung zum Erzeugen eines aus Ladungen bestehenden Bildes des zu kopierenden Dokumentes auf die von der ersten Trommel getragene öder angetriebene dielektrische oder lichtleitende Fläche,

c) eine aus elektrisch leitendem Material bestehende zweite Trommel, die in unmittelbarer tangentialer Nähe der ersten Trommel angeordnet ist, ohne daß

von dieser auf die ein Druck ausgeübt wird,

d) eine Einrichtung zum Drehen der beiden .Trommeln mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit,

e) ein Blatt oder Band, welches aus einem isolierenden Material besteht oder von dem wenigstens die eine Seite isolierend ist oder kurzzeitig isolierend gemacht ist und welches um den Umfang der zweiten Trommel mit deren Geschwindigkeit läuft und, mit seiner isolierenden Seite nach außen gewandt durch den Tangentialpunkt der beiden Trommeln hindurchgeht,

f) eine Einrichtung zum Erzeugen einer Potentialdiff e-

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renz zwischen den beiden Trommeln und g) Einrichtungen zum Entwickeln und Fixieren dea auf das isolierende Blatt oder Band übertragenen, aus Ladungen bestehenden Bildes stromab des Punktes seiner tangentialen Berührung mit der ersten Trommel.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der Potentialdifferenz zwischen den beiden Trommeln eine W_echselstromquelle ist.
8. Vorrichtung nach -^sprueh Ί, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wechselstromzufuhrleitung ein spannungserhöhender Transformator von regelbaren Charakteristiken angeordnet ist,

9· Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der WechselstromzufuhrIeitung ein Prequenzgenerator angeordnet ist.

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