DE3042743A1

DE3042743A1 - Verfahren und einrichtung zur herstellung von kopien von einer vorlage

Info

Publication number: DE3042743A1
Application number: DE19803042743
Authority: DE
Inventors: Josepf William Walthamstow London Daintrey; John Wickford Essex Rushton; Michael London Willis
Original assignee: NRG Manufacturing Ltd
Current assignee: NRG Manufacturing Ltd
Priority date: 1979-11-16
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1981-05-27
Also published as: US4380383A; GB2063158B; ES8202162A1; AU6440080A; JPS5687052A; FR2470985A1; NL8006251A; IT8025989A0; IT1134278B; FR2470985B1; ES496830A0; GB2063158A; DK486980A

Description

Gestetner Manufacturing Limited

Fawley Road, GB - Tottenham, London NT7

2o 664/5 2o/h

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von
Kopien von einer Vorlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Koien von einer Vorlage.

Es entspricht einer eingeführten Technik, Kopien von einer Vorlage, z.B. einem bedruckten Papier oder einem Buch zu ziehen, indem die Vorlage mit Licht angestrahlt und ein Bild davon auf eine aufgeladene Zylinder- oder sonstige Fläche reflektiert wird, welche mit einem fotokonduktiven Material beschichtet ist. Diese Fläche wird in den Bereichen, die den hellen Teilen der Vorlage entsprechen, entladen, während sie in den Bereichen geladen bleibt, die dunklen Teilen der Vorlage entsprechen. Auf diese Weise entsteht ein elektrostatisches Ladungsbild des Originals. Das Ladungsbild wird gewöhnlich dann unter Anwendung eines Toners in Pulverform entwickelt, der von den Ladungsboreichen angezogen
wird. Das Tonerbild wird dann auf einen ebenen
Papierbogen übertragen, der in Kontakt mit der
Fläche gebracht wird. Schließlich wird der Papierbogen weitergefördert und der darauf abgedruckte Toner an Ort und Stelle geschmolzen und dadurch
fixiert, während die Zylinderoberfläche gereinigt

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wird und damit für die Aufladung zur Durchführung des nächsten Kopierzyklus bereit ist.

Ein Umstand, der die Geschwindigkeit begrenzt, mit der Mehrfachkopien der Vorlage mit einem solchen System hergestellt werden können, ist die Abtastung des Originals. Diese bedingt entweder eine Vor- und Rückbewegung der Vorlage auf einem Schlitten oder eine Hin- und Herbewegung eines Teils des optischen Systems, gewöhnlich eines oder mehrerer Spiegel. Bei den herkömmlichen Anordnungen liegt die Durchsatzgrenze bei etwa 60 Kopien je Minute, wobei gewöhnlich aber sich die Leistung näher an 2o Kopien je Minute einpendelt.

Es sind in jüngster Zeit verschiedene Vorschläge gemacht worden, um die Kopiergeschwindigkeit von Kopiergeräten mit ebenem Papier zu erhöhen, beispielsweise auf etwa I00 Kopien je Minute. Diese Vorschläge waren jedoch etwas von radikaler Art. So wurde z.B. angeregt, die fotokonduktive Oberfläche auf einem endlos laufenden Band auszubilden, das im Belichtungsbereich flachliegt, sich jedoch während der Belichtung weiterbewegt. Die Belichtung wird in diesem Fall unter Anwendung eines Xenon-Blitzes durchgeführt, und aufeinanderfolgende Belichtungen liegen auf der Bandoberfläche nahe beieinander, auf der anschließend die Bilder entwickelt und davon auf Papierbogen übertragen werden. Nachteilig an dieser Anordnung sind die Kosten und das Gewicht der Einrichtung zur Erzeugung der Blitzbelichtung und für den Antrieb des Bandes.

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Ein anderer jüngerer Vorschlag beinhaltet, die Anwendung eines Magnetspeichers, der auf einem mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Zylinder angeordnet ist. Jedoch ist auch diese Lösung teuer und von der Konstruktion her schwierig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit der eine hohe Kopiergeschwindigkeit, beispielsweise von 60 bis I00 Kopien oder darüber, erzielbar ist, wobei jedoch Verfahren und Einrichtung einfach und daher relativ billig bleiben sollen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird verfahrensmässig vorgeschlagen, daß nach der Erzeugung und der Entwicklung eines ersten elektrostatischen Bildes auf einer ersten speichernden fotokonduktiven Oberfläche wiederholt weitere elektrostatische Bilder des ersten Bildes auf einer zweiten fotokonduktiven Oberfläche durch Beleuchtung und Abtastung der ersten Oberfläche erzeugt werden, und daß von der zweiten Oberfläche die weiteren Bilder auf Kopiermaterial, z.B. Papier, übertragen werden.

Die Einrichtung hierzu sieht vor, daß einer ersten fotokonduktiven speichernden Oberfläche eine zweite fotokonduktive Oberfläche nachgeschaltet ist, daß eine Einrichtung zur Beleuchtung und eine Einrichtung zur übertragung des auf der ersten fotokonduktiven Oberfläche befindlichen Bildes auf die zweite fotokonduktive Oberfläche vorgesehen ist, und daß der zweiten fotokonduktiven Oberfläche eine Einrichtung zur Entwicklung und eine Einrichtung zur übertragung des darauf befindlichen weiteren

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elektrostatischen Bildes auf das Kopiermaterial zugeordnet sind.

Ganz allgemein gesprochen beinhaltet somit die Erfindung die Anwendung einer ersten fotokonduktiven Oberfläche, auf der ein "Speicherbild" der Vorlage erzeugt wird, und die Verwendung dieses Speicherbildes als effektive Vorlage für den eigentlichen Kopiervorgang unter Anwendung einer zweiten fotosensitiven Oberfläche. Die Abtastung des Speicherbildes erfolgt vorzugsweise mit hoher Geschwindigkeit.

Normalerweise wird eine Ausgestaltung bevorzugt, bei der die erste und die zweite fotokonduktive Oberfläche endlose Flächen darstellen, die beispielsweise auf Bändern, oder - vorzugsweise - auf Zylindern ausgebildet sind, so daß beide Flächen kontinuierlich bewegt werden können, während die weiteren Bilder von der ersten Oberfläche her abgenommen und erzeugt werden.

Das Kopiermaterial ist normalerweise Papier, vorzugsweise in Form vorgeschnittener Bogen. Die Entwicklung der weiteren Bilder vollzieht sich vorzugsweise auf der zweiten fotokonduktiven Oberfläche, so daß dort Bilder entwickelt werden, die unmittelbar auf das Kopiermaterial übertragen werden. Es ist aber auch möglich, die Ladungsbilder auf das Kopiermaterial zu übertragen und dort zu entwickeln.

Gemäß der Erfindung wird ein elektrostatisches Ladungsbild einer Vorlage zunächst auf der ersten "Speicherfläche" in einer ersten Verfahrensstufe erzeugt und entwickelt. Das entwickelte Bild, das bezüglich jeder Vorlage nur einmal entsteht, dient als Speicherbild

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des Originals und wird in einer zweiten Verfahrensstufe, die man als eine Vervielfältigungsstufe auffassen kann, so oft wie erforderlich weiterverwendet, um auf der zweiten fotokonduktiven Oberfläche weitere Bilder zu erzeugen. Diese weiteren Bilder werden dann auf das Kopiermaterial übertragen und entweder dort oder schon auf der zweiten Oberfläche entwickelt.

Der zweite Schritt oder die "Vervielfältigungsstufe" bei dem Verfahren nach der Erfindung kann ähnlich den herkömmlichen Kopiereinrichtungen oder Anordnungen sein, wobei jedoch der Unterschied besteht, daß das abgetastete Objekt bzw. das effektive Original nunmehr auf der ersten fotokonduktiven Oberfläche vorliegt, die, wenn es sich dabei um ein Band oder einen Zylinder handelt, kontinuierlich und folglich ohne eine Beschränkung der Kopiergeschwindigkeit im Gegensatz zu der herkömmlichen Hin- und Herbewegung oder Schwingbewegung laufen kann. Das bedeutet, daß anschließend an die erste Verfahrensstufe, die mit Sorgfalt und verhältnismässig langsam ausgeführt werden kann, die zweite Verfahrensstufe ohne Unterbrechung so lange wie gewünscht und mit hoher Geschwindigkeit ablaufen kann.

Die Erfindung schafft somit eine sehr einfache jedoch zufriedenstellende Lösung der Probleme, die mit der Hochgeschwindigkeits-Kopiertechnik verbunden sind, indem die Notwendigkeit zur Hin- und Herbewegung oder Schwingbewegung gewisser Teile während des Kopiervorganges mit Ausnahme der unmittelbaren Behandlung des gegebenen Originals wegfällt. Dabei kommt nur eine relativ einfache und

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erprobte Technologie zur Anwendung. Weiterhin können Kopien sehr hoher Qualität erzielt werden, weil im Hinblick auf die hohe Geschwindigkeit in der zweiten "Vervielfältigungsstufe" in der ersten Verfahrensstufe eine relativ langsame und daher präzise Durchführung zugestanden werden kann, so daß man ein erstes Bild hoher Qualität erhält, ohne komplizierte und teure optische Einrichtungen sowie Einrichtungen zur Entwicklung und zur Abtastung einzusetzen.

Im allgemeinen kann sowohl die erste als auch die zweite Stufe im Rahmen der Erfindung ähnlich dem herkömmlichen Kopiervorgang sein, allerdings mit bestimmten Anpassungen und Abwandlungen. In der ersten Stufe, d.h. bei der Erzeugung des Speicherbildes auf der ersten fotokonduktiven Oberfläche, kann folglich diese Oberfläche geladen und dann belichtet werden, so daß man das elektrostatische Ladungsbild des Originals erhält. Anschließend kann dieses Ladungsbild mit Toner oder Entwicklerpulver entwickelt werden. Dieses Pulver wird jedoch im allgemeinen nicht an Ort und Stelle fixiert.

Die Abtastung kann mittels einer Optik- oder Spiegel-Verschiebung oder -rotation oder aufgrund einer Bewegung der Vorlage erfolgen. Dabei bewegt sich die erste Oberfläche synchron mit der Abtastung durch die Abbilde- oder Beiichtungsstation, an der das Bild des jeweils hinzu kommenden neu abgetasteten Teiles des Originals durch ein optisches System reflektiert wird. In dieser ersten Stufe wird sich die erste fotokonduktive Oberfläche normalerweise relativ langsam bewegen, so daß man ein hochqualitatives Ladungsbild erhält und insofern auf die Notwendigkeit,

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das Original oder einige Teile des Abtastsystems zu bewegen, Rücksicht genommen wird. Da normalerweise ein MehrfachkopierVorgang erforderlich ist, besteht keine Notwendigkeit, den bewegten Teil des Abtastsystems im Schnellgang, d.h. mit hoher Geschwindigkeit, in die Ausgangslage zurückzuführen.

In der zweiten Stufe wird die zweite fotokonduktive Oberfläche aufgeladen und dann darauf das Speicherbild, das nunmehr das effektive Original darstellt, abgebildet. Man schafft somit ein elektrostatisches Ladungsbild der tatsächlichen Vorlage. Dieses Ladungsbild kann wieder mit Tonerpulver entwickelt werden, das auf diejenigen Bereiche aufgetragen wird, die ihren Ladungszustand beibehalten haben. Anschließend wird das so entwickelte Ladungsbild auf Kopiermaterial übertragen, das gegen die zweite Oberfläche gedrückt wird, woraufhin diese wieder gereinigt wird, um jeden restlichen Toner zu beseitigen und für eine weitere Ladung bereitzuhalten.

Der Toner kann auf das Kopiermaterial, beispielsweise einen Bogen, übertragen und anschließend darauf geschmolzen oder fixiert werden, was in Laufrichtung des Bodens hinter der Ubertragungsstation erfolgt. Die Fixierung kann z.B. durch beheizte Walzen oder durch Lampen erfolgen. Der Unterschied zwischen dieser zweiten Stufe und einem herkömmlichen Kopierverfahren liegt darin, daß die Abtastung des "Ersatzoriginals" durch eine kontinuierliche ununterbrochene Bewegung dieses Originals erzielbar ist, wobei eine Schwing- oder Hin- und Herbewegung nicht erfolgt. Das bedeutet, daß während dieser Phase beide

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Oberflächen sehr rasch bewegt werden können, z.B. erheblich schneller als die erste fotokonduktive Oberfläche bei der Aufnahme des Speicherbildes es zulässt. Im allgemeinen werden die Flächengeschwindigkeiten der beiden Oberflächen dieselben sein.

Anstelle einer Entwicklung der weiteren Bilder auf der zweiten fotokonduktiven Oberfläche und deren Übertragung, beispielsweise auf einfaches Kopierpapier, können die weiteren Bilder auch auf dielektrisches Kopierpapier übertragen und dort dann entwickelt werden.

Um ordnungsgemässe Kopien auf dem Kopiermaterial zu erzeugen, muß das Bild auf der zweiten fotokonduktiven Oberfläche in Spiegelschrift aufgebracht werden. Dagegen kann das Bild auf der ersten fotokonduktiven Oberfläche entweder unmittelbar lesbar oder in Spiegelschrift erscheinen, wobei die angewendeten optischen Systeme entsprechend ausgelegt werden.

Vorzugsweise ist die erste fotokonduktive Oberfläche mit zwei Geschwindigkeiten antreibbar, nämlich erstens mit einer verhältnismässig niedrigen Geschwindigkeit, um darauf das Bild der Vorlage zu erzeugen, und zweitens mit einer relativ hohen Geschwindigkeit, synchron mit der zweiten Oberfläche, wenn Mehrfachkopien gefertigt werden.

Eine Bildverlängerung oder Bildverkürzung kann in einer oder beiden Verfahrensstufen vorgenommen werden,

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indem entweder die erste fotokonduktive Oberfläche schneller oder langsamer als die Abtastgeschwindigkeit bewegt wird oder indem die beiden fotokonduktiven Oberflächen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt werden.

Es wird vorgezogen, für die erste fotokonduktive Oberfläche eine einzige und kombinierte Entwickler/Reinigungs-Einheit einzusetzen, weil dies ein geschlossenes System mit entsprechend geringem Verlust an Entwicklerpulver oder Toner und mit nur schwacher Stauberzeugung ermöglicht. Diese Anordnung ist sowohl für kürzere als auch längere Betriebszeiten wirtschaftlich und es kann ein sehr speziell abgestimmtes Entwicklerpulver verwendet werden. Da außerdem das Entwicklerpulver in der ersten Stufe nur zur Entwicklung eingesetzt wird, jedoch nicht auf der ersten fotokonduktiven Oberfläche fixiert werden muß, kann der Verbesserung der Entwicklereigenschaften dieses Pulvers besonderes Augenmerk geschenkt werden, wobei keine Rücksicht auf Fixier- und Übertragungseigenschaften genommen werden muß. Gewöhnlich muß diesbezüglich ein Kompromiß geschlossen werden. Man erhält also auch aus diesem Grund eine ausgezeichnete Bildqualität mit hoher Dichte.

Obwohl ein Einkomponenten-Entwicklerpulver in der ersten Stufe vorgezogen wird, ist auch ein Zweikomponenten-Pulver anwendbar. Es hat sich gezeigt, daß trotz des Wegfalls einer Fixierung des Pulvers auf der ersten fotokonduktiven Oberfläche keinerlei Probleme entstanden, wenn es auf dieser Oberfläche nur elektrostatisch gehalten war und der entsprechende Zylinder mit einer Drehzahl bis zu 1oo U/min, betrieben wurde.

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Um den Reinigungsvorgang am Ende eines Mehrfach-Kopiervorganges einer gegebenen Vorlage zu unterstützen, kann eine Wechselspannung an die erste fotokonduktive Oberfläche angelegt werden, um jegliche restlichen Ladungsflächen zu entladen.

Gemäß einer zweckmässigen Ausführungsform können die Einrichtungen zum Entwickeln und zum Reinigen, unabhängig davon, ob sie in getrennter oder kombinierter Form vorliegen, gegenüber der ersten fotokonduktiven Oberfläche zurückgezogen werden, wenn diese nicht benutzt wird. Dies ist jedoch nicht wesentlich, wenn diese Einrichtungen während des Vervielfältigungsvorganges in der zweiten Stufe außer Betrieb gesetzt werden können, so daß das entwickelte Ladungsbild auf der ersten fotokonduktiven Oberfläche nicht beeinträchtigt wird.

Für die zweite fotokonduktive Oberfläche kann jedes geeignete fotokonduktive Material, z.B. reines oder dotiertes Selen, Zinkoxid und Kadmiumsulfid, eingesetzt werden. Die von dieser Oberfläche geforderten Eigenschaften sind im wesentlichen die gleichen, die auch beim herkömmlichen elektrostatischen Kopieren gefordert werden. Im wesentlichen gilt das gleiche für die erste fotokonduktive Oberfläche, wobei jedoch dort andere Umstände zu berücksichtigen sind, weil die erste Oberfläche nach der Entwicklung den optischen Kontrast sehr klar und deutlich bringen muß, da dieser notwendig ist, um das Speicherbild als Bild des Originals wiederzugeben. So können beispielsweise Zinkoxid oder Kadmiumsulfid mit Bindemitteln, aber auch Selen in reiner oder legierter

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Form oder sonstige im Stand der Technik wohlbekannte Fotoleiter eingesetzt werden. Jedoch wird ein Toner in Kontrastfarbe erforderlich,wenn ein Farbkontrast die Grundlage für die Lesbarkeit des Speicherbildes darstellt. Durchsichtige oder durchscheinende Foto-_ leiter, z.B. organische Fotoleiter, die flexibel und insbesondere für die Ausbildung der ersten fotokonduktiven Oberfläche auf einem Band geeignet sind, können in Verbindung mit einer hinter dem Tonerbild befindlichen Lichtquelle als weitere Möglichkeiten eingesetzt werden.

Die wesentliche Alternative zum Farbkontrast beruht auf der Erscheinung der Spiegelreflexion, und diese bildet tatsächlich die bevorzugte Grundlage im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Als Anwendungsbeispiel für die Spiegelreflexion seien Selen und Selenlegierungen genannt, da diese sehr glatte glänzende Oberflächen bilden, die das Licht sehr originalgetreu oder in anderen Worten spiegelgleich reflektieren. Dagegen absorbiert und zerstreut Tonermaterial, insbesondere wenn es nicht fixiert ist, das Licht. Dieser Kontrast bezüglich der Reflexionsfähigkeit erlaubt es, das Speicherbild des Originals auf der ersten fotokonduktiven Oberfläche unmittelbar zu "lesen". Wenn deshalb zur Beleuchtung der ersten fotokonduktiven Oberfläche eine Lichtquelle vorgesehen ist, wird das Licht von den unbeaufschlagten und unentwickelten Bereichen reflektiert und kann auf einen entsprechenden Teil der zweiten fotokonduktiven Oberfläche durch ein optisches System übertragen werden. Die bildbehafteten und entwickelten Bereiche dagegen werden das Licht nicht reflektieren, so daß die entsprechenden Teile der zweiten fotokonduktiven

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Oberfläche geladen bleiben. Der erzielte Kontrast, der natürlich dem Weiß/Schwarz-Kontrast des Originals entspricht, kann außergewöhnlich gut sein, weil Selen hochreflektierend und das Tonerbild dunkel und sehr diffus eingestellt werden kann. Die Beleuchtung ist dabei so angeordnet, daß das Selen einen grossen Lichtanteil reflektiert, während der Toner dies nicht tut. Tatsächlich erweist sich also die Spiegelreflexion als wirkungsvoller als lediglich die Farbunterscheidung insofern, als die Reflexion konzentrierter ist, so daß eine Beleuchtungslampe mit geringerer Leistung angewendet werden kann.

Das optische System zwischen der Vorlage und der ersten fotokonduktiven Oberfläche kann von herkömmlicher Art sein. Dies gilt auch für dasjenige zwischen den beiden fotokonduktiven Oberflächen. Es lassen sich jedoch Vorteile erzielen, wenn zwischen den beiden Oberflächen eine Glasfaseroptik eingesetzt wird, deren Fasern bezüglich des Brechungsindex vom jeweiligen FaserZentrum aus nach außen zu abgestuft sind. Jede Faser hat einen Durchmesser von etwa 1 bis 2 mm, und die Fasern sind sehr dicht gepackt. Diese Anordnung gewährleistet kleine Übertragungsverluste und bietet diesbezüglich eine Verbesserung gegenüber normalen Optiken. Man erhält dadurch auch eine kurze Brennweite, aufgrund deren die beiden fotokonduktiven Oberflächen nahe aneinander gerückt werden können, so daß das Kopiergerät kompakt gehalten werden kann. Wird eine Spiegelreflexion ausgenützt, so unterstützt eine solche Optik die Unterscheidung zwischen echt von der Oberfläche reflektiertem Licht und jeglichem vom Toner zurückgeworfenen Streulicht,

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was wiederum zur Verbesserung der Wiedergabe beiträgt.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Einrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eimer Ausführungsform eines optischen Systems für eine Einrichtung nach der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines optischen Systems für eine Einrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines optischen Systems für eine Einrichtung nach der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Detäildarsteilung eines Teils eines optischen Systems für eine Einrichtung nach der Erfindung;

Fig. 6 ein bevorzugtes Einzelmerkmal des Teilsystems gemäß Fig. 5, und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsmöglichkeit des Teils eines optischen Systems.

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Die Fig. 1 zeigt ein Kopiergerät mit einer beweglichen Platte 1o, auf welche ein Original aufzulegen ist, das hin- und herbewegt und dabei dem Licht einer Belichtungslampe 11 ausgesetzt wird. Das Original wird derartig angestrahlt, daß das Licht der jeweils während der Bewegung zusätzlich dem Licht ausgesetzten Teile davon über eine Linse 12 und einen Spiegel 13 auf die Oberfläche eines umlaufenden Zylinders 14 reflektiert wird. Der Zylinder 14 ist ein erster Speicherzylinder; er weist eine fotokonduktive Oberfläche, vorzugsweise aus Selen, auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel läuft der Zylinder im Uhrzeigersinn um, und das Bild des bewegten Originals wird auf dem Teil der Zylinderoberfläche abgebildet, der soeben unter einer Beladungsstation 15 hindurchgelaufen ist, an welcher die Oberfläche in bekannter Weise eine gleichförmige Ladung von einer DraHkorona übertragen erhält. Das reflektierte Bild des Originals entlädt die Zylinderoberfläche in belichteten Bereichen, jedoch nicht in dunklen Bereichen, so daß dadurch ein elektrostatisches Ladungsbild erhalten wird. Dieses Bild des Originals wird mittels eines Entwicklerpulvers durch eine Entwicklungs- und Reinigungseinheit 16 entwickelt. Die Entwicklungs- und Reinigungseinheit 16 ist zum Zylinder 14 hin und von diesem weg mittels eines Kniehebelmechanismus 17 verstellbar. Das Entwickler- oder Tonerpulver ist vorzugsweise von der Art, die nur eine einzige Komponente aufweist, und wird mit dem Zylinder so in Kontakt gebracht, daß es an ihm in den aufgeladenen Bereichen haftet. Sobald in dieser Form die Reproduktion des Originals auf dem Zylinder 14 erfolgt ist, wird die Entwicklereinheit 16 durch

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Betätigung des Kniehebelmechanismus 17 zurückgezogen. Hierdurch ist die erste Stufe des Verfahrens nach der Erfindung abgeschlossen.

Daraufhin können soviele Kopien, wie das erwünscht ist, unter Anwendung des auf dem Zylinder 14 entwickelten Bildes als effektives Original angefertigt werden, auf eine Weise, die im Endeffekt ein Vervielfältigungsvorgang ist.

Eine weitere Lampe 18 dient zur Belichtung des auf dem Zylinder 14 entwickelten Bildes über eine Linse 19, wobei dieses Bild aufgrund der Drehung des Zylinders abgetastet wird. Das reflektierte Bild dieses Bildes wird über eine Linsenanordnung 2o auf eine Bildstation 32 auf einem zweiten oder Kopierzylinder 21 mit einer fotokonduktiven Oberfläche (ebenfalls vorzugsweise aus Selen) projiziert. Der Zylinder 21 kann exakt in Übereinstimmung mit dem Zylinder 14 in Drehung versetzt werden, läuft jedoch - wie durch Pfeil angezeigt- in entgegengesetzter Richtung dazu um. Dem zweiten Zylinder 21 sind herkömmliche Einrichtungen zugeordnet, nämlich eine Beladungseinrichtung 22 an einer Stelle, die unmittelbar vor der Bildstation 32 liegt, in Drehrichtung dahinter eine Entwicklereinheit 23, eine Übertragungsstation 32 und eine Reinigungseinheit 29. Die Beladungseinrichtung 22 ist wieder eine Korona; die Entwicklereinheit 23 bringt einen pulverförmigen Toner, vorzugsweise vom Zweikomponenten-Typ, auf das Ladungsbild auf. Die Reinigungseinheit 29 kann ebenfalls herkömmlicher Art sein, z.B. mit einer Fellbürste, die durch ein Vakuumsystem mit einem Luftfilter gereinigt wird.

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Papierbogen 24 werden von einem Stapel 25 längs einer Förderstrecke der Übertragungsstation 33 zugeführt/ an der sie mit dem Zylinder in Berührung gelangen, so daß das entwickelte Bild auf sie übertragen wird. An der Übertragungsstation 33 befindet sich eine erste Drahtkorona 26A, um dadurch die übertragung des Toners auf die Papierbogen zu unterstützen, sowie eine zweite Wechselstrom-Drahtkorona 26B, die zusammen mit einer Abstreifklinge 3o die Trennung des Papierbogens von dem Zylinder erleichtert. Der Papierbogen 24 wird dann einem Paar erhitzter Pixierwalzen 27 sowie einem Ausgaberollenpaar 28 zugeführt.

Wenn die erforderliche und vorbestimmte Anzahl von Kopien angefertigt ist, wird die dem ersten Zylinder 14 zugeordnete Entwicklungs- und Reinigungseinheit 16 mit dem Zylinder 14 in Kontakt gebracht, um das Entwicklerpulver abzutragen und in ein Reservoir zurückzuführen, so daß es erneut in den Verfahrenskreislauf und in Verbindung mit der Darstellung des Speicherbildes des nächsten zu kopierenden Originals eingesetzt werden kann. Vorzugsweise wird der erste Zylinder vor dem nächsten Beladungsschritt voll entladen.

In der oben erläuterten Konstruktion können viele Abänderungen getroffen werden: So ist es z.B. möglich, anstelle einer Bewegung des Originals ein schwingendes optisches System einzusetzen, das z.B. eine bewegliche Lampe und Spiegel und/oder eine oszillierende Linsenoder Spiegelanordnung aufweist. Während die Linsen

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und der Spiegel 13 ein Bild des Originals in unmittelbar lesbarer Schrift auf den Zylinder 14 fokusieren, könnte auch eine Spiegelschrift-Abbildung erfolgen. Wesentlich dabei ist, daß das Bild auf den zweiten Zylinder in Spiegelschrift aufgebracht wird, so daß die davon hergestellten Kopien wiederum in unmittelbar lesbarer Schrift vorliegen.

Die beheizten Walzen 27 können von bekannter Kontruktion sein, d.h. entweder aus beschichtetem Metall oder aus einem unter der Bezeichnung PTC bekannten Werkstoff bestehen, der einen positiven thermischen Widerstandszunahmekoeffizient aufweist. Ein solcher Werkstoff kann elektrisch erhitzt werden, bis eine vorbestimmte Temperatur erreicht ist, woraufhin leine weitere Stromleitung mehr aufgrund des hohen Widerstandes stattfindet, so daß die Temperatur der aus einem solchen Werkstoff hergestellten Walzen sich im Endeffekt selbst steuert. Anstelle beheizter Walzen können auch Bestrahlungslampen eingesetzt werden.

Obwohl eine trockene Entwicklung mittels Pulver erläutert worden ist, kann auch eine Naßentwicklung mit einem entsprechenden System stattfinden.

Die Entwicklereinheit für den ersten Zylinder 14 kann in herkömmlicher Weise nach dem Kaskadenprinzip arbeiten. Es kann ein magnetischer oder flüssiger Zweikomponententoner oder ein magnetischer Einkomponententoner verwendet werden. Es könnte auch eine getrennte Reinigungsstation angewendet werden, jedoch wird eine einzige Entwicklungs- und Reinigungseinheit wegen der damit verbundenen Sauberkeit und der Vermeidung eines Tonerverlustes vorgezogen. Somit kann Toner höchster Qualität wirtschaftlich eingesetzt werden.

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Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß der Speicherzylinder 14 ohne eine Störung oder gar Zerstörung in irgendeiner Form des Bildes umlaufen kann, sobald dieses einmal darauf abgebildet ist. Das ist der Grund, weshalb die Entwicklereinheit 16 mittels des Kniehebelmechanismus 17 zurückziehbar angeordnet ist.

Obwohl im allgemeinen damit gerechnet wird, daß das Kopiergerät zur Reproduktion von DIN A4 oder Kanzleiformat benötigt wird, sollten auch grössere oder kleinere Kopien ohne weiteres hergestellt werden können. Man wird auch normalerweise lediglich ein Bild des Originals auf dem Speicherzylinder 14 abbilden und gleichzeitig auch nur ein Bild auf dem Kopierzylinder 21. Unter bestimmten Umständen kann es jedoch von Vorteil sein, auf diesen Zylindern Mehrfachbilder abzubilden, wenn die relativen Grossen des Originals und der Zylinderoberflächen dies erlauben. In möglichen Ausführungen, in denen anstelle von Zylindern Bänder zur Anwendung kommen, wird diese grundsätzliche Möglichkeit eher verwirklichbar sein.

Durch eine Veränderung der Relativgeschwindigkeiten zwischen der Abtasteinrichtung für das Original und der Oberfläche des Speicherzylinders oder zwischen den Oberflächen des Speicherzylinders und des Kopierzylinders ist es möglich, das Bild zu verlängern oder zu verkürzen. Im Fall einer Verlängerung in der ersten Stufe des Verfahrens könnte man eine bessere Bildqualität erhalten und diese dem Kopierzylinder darbieten, da mehr Toner auf dem Speicherzylinder abgelagert ist. Wenn das Bild auf

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dem Speicherzylinder verlängert wird, könnte es nachfolgend auf dem Kopierzylinder 21 verkürzt werden, sodurch man eine vorzügliche Reproduktion erhalten würde. Es ist außerdem möglich, andere Vergrösserungs- oder Verkleinerungseinrichtungen anzuwenden, z.B. eine Zoom-Optik zwischen dem Original und dem Speicherzylinder.

Alternativ zur Anwendung von bereits vorgeschnittenen Papierbogen ist es auch möglich, das Papiermaterial von der Rolle in der jeweils benötigten Form zuzuführen und es von der Papierbahn auf die gewünschte Länge an einem bestimmten Punkt während des Bewegungsablaufes zum Kopienausgang aus dem Gerät abzutrennen.

Während des Übertragungsvorganges vom Original zum Speicherzylinder 14 wird der Speicherzylinder 14 im allgemeinen mit einer verhältnismässig langsamen Geschwindigkeit umlaufen. Während der darauffolgenden zweiten Stufe, nämlich wenn das Bild vom Speicherzylinder 14 in der gewünschten Häufigkeit auf den Zylinder 21 übertragen und von diesem auf das Papiermaterial gedruckt wird, wird der Speicherzylinder schneller und synchron mit dem Zylinder 21 rotieren, wenn nicht - wie vorstehend beschrieben eine Verlängerung oder Verkürzung des Bildes erfolgen soll.

Die Grosse des Kopierzylinders 21 wird am besten auf der Grundlage eines Kompromisses gewählt, der sich zwischen dem Platzbedarf neben dem Kopierzylinder

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für die Abbildungsstation, die Entwicklereinheit, die Übertragungsstation, die Reinigungseinheit und die Beladungsstation sowie der Überlegung stellt, daß der Zylinder umso steifer ist und sich die Papierbogen an der Ubertragungsstation umso leichter davon trennen lassen, je kleiner der Zylinderdurchmesijor ist. Ein kleinerer Zylinder ist außerdem billiger.

Wie erwähnt, läuft der Kopierzylinder 21 normalerweise mit derselben Umfangsgeschwindigkeit seiner Fläche wie der Speicherzylinder 14 während der zweiten Stufe des Verfahrens um, wohingegen er während der ersten Verfahrensstufe erst auf seine Drehzahl anlaufen oder mit der gleichen Drehzahl wie der Speicherzylinder umlaufen kann. Er könnte aber auch in Rühe verbleiben.

Es ist keine Grenze für die Geschwindigkeit erkennbar, mit der Kopien von dem Speicherzylinder 14 über den Kopierzylinder 21 abgenommen werden können, wobei zwischen dem Bedrucken der Papierbogen auch ein kleiner zeitlicher Zwischenraum bei der Zuführung der Papierbogen eingehalten werden kann.

Wie die Pig. 1 zeigt, befindet sich zwischen den Zylindern 14 und 21 eine Glasfaseroptik, d.h. ein dichtgepacktes Bündel von Glasfasern, von denen jede eine Brechungsindex in Abstufung vom Zentrum nach außen aufweist. Eine solche Optik, die beispielsweise von der Firma Nippon Plate Glass Co. Ltd. unter der Bezeichnung "Selfoc" erhältlich ist, ergibt niedrige Übertragungsverluste und eine kurze Brennweite. Sie eignet sich insbesondere da, wo eine

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Spiegelflächenreflexion vorgenommen wird und einwandfrei sein muß.

Die Fig. 2 (in der bezüglich Fig. 1 gleiche Teile gleiche Bezugszeichen tragen) zeigt schematisch die optische Anordnung unter Verwendung der "Selfoc"-Optik sowie die Art, gemäß der auf dem Kopierzylinder 21 das Bild in Spiegelschrift steht, während es - in diesem Ausführungsbeispiel - in unmittelbar lesbarer Schrift auf dem Speicherzylinder 14 erscheint.

Demgegenüber zeigt die Fig. 3 eine Variante, gemäß der eine herkömmliche Optik Io eingesetzt wird, wobei wiederum das Bild in Spiegelschrift auf dem Kopierzylinder 21 erscheint.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Abänderung, wieder unter Verwendung einer herkömmlichen Optik 8o, die eine Verkürzung des Streckenverlaufes zwischen den Zylindern erlaubt. Hierbei werden zusätzliche Spiegel 81, 82 verwendet, so daß bei Aufrechterhaltung der Länge der optischen Strecke der tatsächliche Abstand zwischen den Zylindern verringert ist, was allerdings aus Gründen der klareren Darstellung in Fig. 4 nicht gezeigt ist. Die Fig. 5 veranschaulicht ein denkbares optisches System zur Erzielung eines Bildes vom ersten Speicherzylinder 14 und zu dessen übertragung zu dem - nicht gezeigten - Kopierzylinder 21. Der Speicherzylinder 14 wird über eine Zylinderlinse 54 unter einem Winkel gegenüber dem durch den Beleuchtungspunkt gehenden Radius belichtet und zwar mittels einer Lampe 5o mit einem Reflektor 51 auf einer Seite. Aufgrund des Spiegelkontrastes, der hier ausgenützt wird,

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v/ird das Licht nur von der nicht mit Toner versehenen Oberfläche, jedoch nicht von der mit Toner beladenen Oberfläche, reflektiert und durch einen Spiegel 52 über eine Linse 53 herkömmlicher Art umgelenkt. Die Linse 53 braucht den Lichtstrahlengang lediglich über einen kleinen Winkelbereich zu sammeln, so daß dementsprechend auch die Beleuchtung nur über denselben kleinen Winkelbereich erfolgen muß. Bei dieser Anordnung ist die Verwendung einer fluoreszierenden oder Entladungslampe als Lichtquelle bevorzugt; sie sollte auch langer als die Breite des ersten Zylinders 14 sein. Schlechte Kopien könnten dann erhalten werden, wenn eine herkömmliche Wolfram-Halogen-Lampe eingesetzt v/ird, weil diese gewöhnlich in Richtung auf die Enden stärker belastet oder vorgespannt ist, um Lampenendeffekte und Strahlungsschwankungen in der Linse auszugleichen, und außerdem nur Abschnitte der Windung Licht ausstrahlen. Dies ist beim normalen Kopieren kein Problem, wo man sich auf einen Farbkontrast verlässt, da Streulicht gesammelt wird. Bei einem Spiegelkontrast würden jedoch Abschnitte der Lampe auf der hergestellten Kopie aufgrund der spiegelartigen Oberflächenqualität des Fotoleiters abgebildet, wobei die nicht-strahlenden Teile der Lampe als dunkle Streifen wiedergegeben würden.

Da der Speicherzylinder 14 unter einem Winkel angestrahlt wird, ist die Auflösung des Systems nicht vollkommen. Gemäß der in Fig. 6A gezeigten Lösung kann jedoch diesbezüglich eine Verbesserung erreicht werden, indem das optische System zwischen den Zylindern 14 und 21 gekippt wird, wodurch das Objekt in seiner ganzen Fläche in die Brennebene gelangt.

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Bei der Anordnung gemäß Fig. 6B ist eine solche Kippung nicht vorgenommen, so daß dementsprechend die Auflösung nicht so gut ist, weil die Objektebene (gestrichelt angedeutet) gegenüber der Brennebene (punktiert angedeutet) geneigt ist.

Die Fig. 7 veranschaulicht die Möglichkeiten zur Verringerung des Platzbedarfes mittels einer "Selfoc"-Optik, wie sie bereits beschrieben wurde. Auch hier wird der Speicherzylinder 14 durch eine Lampe angestrahlt, die aufgrund der guten Übertragungseigenschaften einer derartigen Optik eine geringere Leistung haben und somit näher an den Speicherzylinder 14 hin verleg^ian^n, ohne Gefahr für das darauf befindliche Tonerbild hervorzurufen. Die Optik 2o hat eine kurze Brennweite und ermöglicht ein näheres Zusammenrücken der Zylinder 14 und 21. Auch hier ist eine Lampe mit gleichmässiger Abstrahlung erforderlich. Diese Anordnung ist wieder da von besonderem Vorteil, wo mit Spiegelkontrast gearbeitet wird, weil im Ergebnis ein Parallelstrahlensystem (Kollimator-Lichtsystem) verwendet wird, so daß aufgrund der ausgezeichneten Reflexionsfähigkeit des Fotoleiters und der Lichtabsorption des Toners ein besonders klarer Kontrast reproduzierbar ist.

Die erwähnte "Selfoc"-Optik liefert eine Bildwiedergabe im Maßstab 1:1, d.h. es tritt weder eine Bildverlängerung noch eine Bildverkürzung in der Stufe auf, in der sie eingesetzt wird.

Die Kopiergeschwindigkeit des Geräts kann in Abhängigkeit von der Grosse und Ausrichtung des angewendeten

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Kopierpapiers und des benötigten zeitlichen Zwischenraumes zwischen aufeinander folgenden Kopien abgestimmt werden. Jedoch ist eine Geschwindigkeit von 1oo Kopien je Minute bei Zuführung des Kopierpapiers in Bahnform als ohne weiteres erreichbar zu erachten. Wenn man als Zwischenraum zwischen aufeinander folgenden Kopien 5o mm annimmt, würde die notwendige Fördergeschwindigkeit bei etwa 4 3 cm/sec. liegen.

Im Rahmen der Erfindung können zahlreiche Abänderungen getroffen werden. So ist es z.B. möglich, an der ersten fotokonduktiven Oberfläche voneinander getrennte, jedoch gekoppelte Entwickler- und Reinigungseinheiten zu verwenden, um eine erneute Verwendung des Entwicklerpulvers zu ermöglichen. Außerdem kann in dem Strahlengang zwischen der ersten fotokonduktiven Oberfläche und dem Original eine "Selfoc"-Optik eingesetzt werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE Dr. rar. nat. D I ETEJ Dipl.-Phys. CLAi. Dipl.-Ing. FSANZ LOHRENTZ Dipl. Phys.WOLFGANG SEGcTH FERDiNAND-MARlA-STR.

81 30 STARNBERO

Gestetner Manufacturing Limited Fawley Road, GB - Tottenham, London N17

2o 664/5 2o/h

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Kopien von einer Vorlage

Ansprüche

ii Verfahren zur Herstellung von Kopien von einer Vorlage, bei dem die Vorlage angestrahlt und davon ein elektrostatisches Bild auf einer fotokonduktiven Oberfläche erzeugt und entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Erzeugung und Entwicklung eines ersten elektrostatischen Bildes auf einer ersten speichernden fotokonduktiven Oberfläche (14) wiederholt weitere elektrostatische Bilder des ersten Bildes auf einer zweiten fotokonduktiven Oberfläche (21) durch Beleuchtung und Abtastung der ersten Oberfläche (14) erzeugt werden, und daß von der zweiten Oberfläche (21) die weiteren Bilder auf Kopiermaterial, z.B. Papier, übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Bilder auf der zweiten fotokonduktiven Oberfläche (21) entwickelt und anschließend auf das Kopiermaterial übertragen werden.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erzeugung und Entwicklung des ersten elektrostatischen Bildes die erste fotokonduktive Oberfläche (14) mit einer kleinen Geschwindigkeit und während ihrer Beleuchtung und bei der Erzeugung der weiteren elektrostatischen Bilder mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die erste fotokonduktive Oberfläche (14) durch eine einzige Einrichtung (16) Entwickler aufgebracht und daraufhin wieder entfernt und gesammelt wird, und daß der Entwickler zur Entwicklung weiterer erster Bilder auf der ersten fotokonduktiven Oberfläche (14) wieder eingesetzt wird,

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4_r dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildübertragung durch Beleuchtung der zweiten fotokonduktiven Oberfläche (21) eine Spiegelreflexion zwischen der ersten fotokonduktiven Oberfläche (14) und dem darauf befindlichen Entwickler angewendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung der weiteren elektrostatischen Bilder die erste fotokonduktive Oberfläche (14) mittels einer Glasfaseroptik (2o) abgetastet wird, deren Fasern bezüglich des Brechungsindex in radialer Richtung abgestuft sind.

7. Einrichtung zur Herstellung von Kopien von einer Vorlage, mit Mitteln zur Übertragung des Vorlagebildes auf eine fotokonduktive Oberfläche, zur Erzeugung

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eines Bildes auf dieser Oberfläche und zur übertragung des Bildes auf Kopiermaterial, z.B. Papier, dadurch gekennzeichnet, daß einer ersten fotokonduktiven speichernden Oberfläche (14) eine zweite fotokonduktive Oberfläche (21) nachgeschaltet ist, daß eine Einrichtung (18, 5o) zur Beleuchtung und eine Einrichtung (2o; 52, 53) zur übertragung des auf der ersten f oto-

konduktiven Oberfläche (14) befindlichen Bildes auf die zweite fotokonduktive Oberfläche (21) vorgesehen ist, und daß der zweiten fotokonduktiven Oberfläche (21) eine Einrichtung (23) zur Entwicklung und eine Einrichtung (33) zur übertragung des darauf befindlichen weiteren elektrostatischen Bildes auf das Kopiermaterial (24) zugeordnet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite fotokonduktive Oberfläche (14/ 21) endlose Oberflächen sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (23) zur Entwicklung der weiteren elektrostatischen Bilder auf der zweiten fotokonduktiven Oberfläche (21) eine Toner-Entwicklereinrichtung ist.

1o. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch, gekennzeichnet, daß die erste fotokonduktive Oberfläche (14) durch einen Antrieb mit niedriger Geschwindigkeit während der Erzeugung und Entwicklung des Vorlagebildes darauf und mit hoher Geschwindigkeit während der Beleuchtung und übertragung des Vorlagebildes auf die zweite fotokonduktive Oberfläche (21) antreibbar ist.

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-A-

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 1ο,- dadurch gekennzeichnet, daß der ersten fotokonduktiven Oberfläche (14) eine kombinierte Entwicklungs- und Reinigungseinheit (16) zur Wiedergewinnung des von der ersten fotokonduktiven Oberfläche (14) abgenommenen Toner-Entwicklernaterials zugeordnet ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die der ersten fotokonduktiven Oberfläche (14) zugeordnete Einrichtung zur Erzeugung eines Bildes eine Entwicklereinrichtung (16) und eine Reinigungseinrichtung umfasst, die relativ zu der ersten fotokonduktiven Oberfläche (14) verstellbar angeordnet sind.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite fotokonduktive Oberfläche (21) aus reinem oder dotiertem Selen, Zinkoxid oder Kadmiumsulfid besteht.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des auf der ersten fotokonduktiven Oberfläche (14) befindlichen Vorlagebildes die Einrichtung (5o) zur Beleuchtung und die Einrichtung (52, 53) zur Übertragung zur Ausnutzung einer Spiegelreflexion ausgebildet sind.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste fotokonduktive Oberfläche (14) aus Selen oder einer Selenlegierung besteht und das Entwicklermaterial zur Entwicklung des Vorlagebildes darauf Lichtstrahlen zerstreut und absorbiert.

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16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (19) zur Beleuchtung der ersten fotokonduktiven Oberfläche (14) und die Einrichtung (2o) zur Übertragung des Vorlagebildes von der ersten fotokonduktiven Oberfläche (14) auf die zweite fotokonduktive Oberfläche (21) jeweils eine Glasfaseroptik beinhaltet, deren Fasern jeweils bezüglich des Brechungsindex in radialer Richtung abgestuft sind.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung des Entwicklers auf dem Kop^rmaterial eine Fixiereinheit (27) in Form von Walzen vorgesehen ist, die mit einem Material mit positivem thermischen Widerstandzunahme-Koeffizient beschichtet sind.

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