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Elektrophotographische Kopiervorrichtung Die Erfindung bezieht sich
auf eine elektrophotographische Kopiervorrichtung mit einer rotierenden Trommel,
die an ihrer Umfangsoberfläche eine photoleitfähige Schicht aufweist, ferner mit
einer Einrichtung zur elektrischen Aufladung der photoleitfähigen Schicht, einer
Einrichtung zur Projektion einer zu kopierenden Vorlage auf den geladenen Bereich
der photoleitfähigen Schicht, einer Einrichtung zur Entwicklung eines Ladungsbildes
zu einem Tonerbild sowie einer Einrichtung zur Übertragung des Tonerbildes.
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Derartige Kopiervorrichtungen sind beispielsweise in den USA: Patentschriften
2 297 691, 2 357 809 beschrieben.
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Diese Kopiervorrichtungen wurden bisher entsprechend folgenden Arbeitsvorgängen
aufgebaut: 1. Ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einer photoleitfähigen
Schicht auf einem leitenden Schichtträger wird in einer dunklen Zone aufgeladen;
2. anschließend wird bildmäßig belichtet, wodurch ein Ladungsbild entsteht; 3. das
Ladungsbild wird mit einem Tonerpulver von dem Ladungsbild entgegengesetzter Polarität
entwickelt; 4. das Tonerbild wird dann auf einen Papierbogen übertragen und dort
durch Wärmeeinwirkung fixiert. Man erhält auf diese Weise auf dem Papier eine originalgetreue
Kopie einer Vorlage.
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Wie in Verbindung mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch im einzelnen erläutert wird, weisen bisher
bekannte elektrophotographische Kopiervorrichtungen mit einer rotierenden Aufzeichnungstrommel
unter anderem den Nachteil auf, daß durch die notwendige hin- und hergehende Bewegung
der Lichtquelle und des Linsensystems keine allzu große Arbeitsgeschwindigkeit erzielt
werden kann. Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung
dieses Nachteiles eine Kopiervorrichtung zu entwickeln, die bei einfachem Aufbau
und hoher Kopiergenauigkeit eine große Arbeitsgeschwindigkeit gestattet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Anzahl
von Linsen auf einem angetriebenen endlosen Band angeordnet ist, das zwischen einem
parallel zur Achse der rotierenden Trommel angeordneten Träger der Kopiervorlage
und der Trommel angeordnet ist, so daß die Linsen von diesem endlosen Band parallel
zur Oberfläche der Kopiervorlage und senkrecht zur Achse der Trommel bewegt werden,
daß ferner eine entsprechende Anzahl von Lichtstrahlern auf einem zweiten endlosen
Band angeordnet ist, das um den Träger der Kopiervorlage herumgeführt ist, wobei
jeder Lichtstrahler eine Lichtquelle; einen Reflektor und einen senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Lichtstrahlers verlaufenden Schlitz aufweist, daß weiterhin parallel zur Achse
der Trommel nahe der Trommeloberfläche ein feststehender länglicher Schlitz angeordnet
ist und daß zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit VS der Lichtstrahler, der Bewegungsgeschwindigkeit
VL der Linsen, der Umfangsgeschwindigkeit VP der photoleitfähigen Schicht, dem Abstand
a zwischen der Kopiervorlage und den Linsen sowie dem Abstand b zwischen den Linsen
und der photoleitfähigen Schicht folgende Beziehungen bestehen:
In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten elektrophotographischen
Kopiervorrichtung, F i g: 2 eine entsprechende Schemadarstellung der erfindungsgemäßen
Kopiervorrichtung.
Im folgenden wird zunächst der Aufbau und die
Funktion einer üblichen Kopiervorrichtung erläutert. Ein typisches Ausführungsbeispiel
einer solchen Kopiervorrichtung ist in der USA.-Patentschrift 3 062109 beschrieben.
Sie ist schematisch in F i g.1 wiedergegeben. Die rotierende Trommel l mit einer
elektrisch leitenden Beschichtung und einer Barüberliegenden photoleitfähigen Schicht
wird von einem Elektromotor angetrieben. Die Vorrichtung enthält ferner eine Korona-Entladeeinrichtung
2, die die photoleitfähige Schicht auflädt. Eine Lichtquelle 3 beleuchtet die zu
kopierende Originalvorlage. Das von dieser Originalvorlage reflektierte Licht wird
durch eine Linse 5 fokussiert und auf die geladene photoleitfähige Schicht projiziert,
so daß dort ein Ladungsbild entsteht. Ein Toner 6 wird mittels eines Becherförderwerks
7 gleichmäßig auf die das Ladungsbild tragende Fläche aufgestreut und entwickelt
das Ladungsbild zu einem Tonerbild. Ein Papierbogen 8 wird durch eine Fördereinrichtung
9 zugeführt. Das Tonerbild wird mittels einer Übertragungseinrichtung 10 auf den
Papierbogen übertragen. Der Papierbogen passiert dann eine Heizeinrichtung 11, die
das Tonerbild auf dem Papierbogen fixiert.
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Bei dieser bekannten Vorrichtung werden die Lichtquelle 3, das Linsensystem
5 und die Trommel 1 synchron betrieben. Dabei müssen sowohl die Lichtquelle 3, die
die Vorlage einmal pro Kopiervorgang beleuchtet, sowie das Linsensystem 5 hin- und
hergehende Bewegungen ausführen. Da der eigentliche Kopiervorgang nur während einer
Bewegungsrichtung, beispielsweise nur während der Vorwärtsbewegung der Lichtquelle
3 und des Linsensystems 5, erfolgt, ist die bekannte Kopiervorrichtung mit dem wesentlichen
Nachteil behaftet, daß wertvolle Arbeitszeit verlorengeht. Das Linsensystem
5 unterliegt ferner bei jeder Bewegungsumkehr einer erheblichen Stoßbeanspruchung,
die zu unerwünschten mechanischen Beanspruchungen im Linsensystem führt. Die bekannte
Vorrichtung weist daher den weiteren Nachteil auf, daß ihre Arbeitsgeschwindigkeit
und damit auch die Zahl der in einer bestimmten Zeitspanne erhältlichen Kopien sehr
begrenzt sind.
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Die erfindungsgemäße Kopiervorrichtung liefert Kopien bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit,
niedrigen Kosten und hoher Kopiergenauigkeit, ohne daß irgendwelche mechanischen
Stoßbeanspruchungen auftreten. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird sowohl
die Einrichtung zur Projektion eines Lichtbandes auf die Vorlage als auch das Linsensystem
so angetrieben, daß sie sich in gleichbleibender Richtung längs einer endlosen Bahn
bewegen; die Lichtprojektionseinrichtung, das Linsensystem und die rotierende Trommel
werden dabei synchron in einem vorgegebenen Verhältnis angetrieben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in F i g. 2 schematisch veranschaulicht.
Einander entsprechende Elemente sind in den F i g. 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen
versehen.
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Die Vorrichtung gemäß F i g. 2 enthält einen Träger 3 für die Kopiervorlage
4, die durch eine Glasplatte 13 am Träger 12 gehalten wird. Ein Schlitzlichtstrahler
14 enthält eine Lichtquelle 3, einen Reflektor 15 und einen Schlitz 16. Das von
der Lichtquelle 3 ausgehende, am Reflektor 15 reflektierte Licht wird durch den
Schlitz 16 auf die Oberfläche der Kopiervorlage projiziert. Eine Vielzahl derartiger
Lichtstrahler 14 sind in bestimmten Abständen an einem endlosen Band 18 befestigt,
das durch eine Rolle 17 in Richtung des Pfeiles um den Träger 12 herumläuft. Eine
Führungsschiene 9 sichert die richtige Gleitbewegung der Lichtstrahler 14 und verhindert
eine zufällige Verlagerung gegenüber den vorgegebenen Stellungen. Eine Führungsrolle
20 gewährleistet eine glatte Bewegung der Lichtstrahler 14
auf der Führungsschiene
19.
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Die rotierende Trommel t dreht sich in der angegebenen Pfeilrichtung.
Sie ist an ihrem Umfang mit einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial
belegt, wie bei bisher bekannten Kopiervorrichtungen. Die Achse 21 der Trommel
1 ist parallel zur Achse der das endlose Band 18 führenden Rolle 17 angeordnet.
Die Lage der Trommel 1 ist so gewählt, daß sich der richtige Abstand gegenüber dem
die Kopiervorlage 4 tragenden Träger 12 ergibt. Zur Begrenzung des Belichtungsbereiches
der Oberfläche der Trommel t ist ein feststehender Schlitzrahmen 22 vorgesehen.
Die Vorrichtung enthält weiterhin eine Korona-Entladeeinrichtung 2, eine Entwicklereinrichtung
24 sowie eine Übertragungseinrichtung 10, die am Umfang der Trommel 1 ortsfest angeordnet
sind. Das am Umfang der Trommel l vorhandene elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial
wird durch die Korona-Entladeeinrichtung 2 aufgeladen und durch den Schlitz 23 belichtet.
Dann erfolgt die Entwicklung des Bildes durch die Entwicklereinrichtung 24 und die
Übertragung des entwickelten Bildes auf einen Papierbogen mittels der Übertragungseinrichtung
10. Am Umfang der Trommel 1 folgt dann eine Reinigungseinrichtung
25, die den auf die Trommeloberfläche aufgebrachten Toner vollständig entfernt,
so daß anschließend eine neuerliche gleichmäßige Aufladung der Trommeloberfläche
durch die Entladeeinrichtung 2 gewährleistet ist.
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Am Umfang eines endlosen Bandes 26 ist eine Anzahl von Linsen 5 (und
zwar ebensoviel Linsen wie Lichtstrahler 14 vorgesehen sind) angeordnet. Das Band
26 ist zwischen dem Träger 12 der Kopiervorlage 4 und der zu belichtenden Trommel
1- angeordnet. Der Antrieb des Bandes 26 und der davon getragenen Linsen 5 erfolgt
durch eine Rolle 27 in Richtung des dargestellten Pfeiles. Die Linsen 5 bewegen
sich somit parallel zur Kopiervorlage 4.
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Die Bewegungsgeschwindigkeit der vom Band 18 getragenen Lichtstrahler
14 sei mit VS bezeichnet, die Bewegungsgeschwindigkeit der vom Band 26 bewegten
Linsen 5 mit VL und die Umfangsgeschwindigkeit der aufzuzeichnenden Schichtoberfläche
der rotierenden Trommel l mit Yp. Durch Synchronisation dieser Elemente (beispielsweise
mittels eines nicht veranschaulichten Getriebes) wird folgende Beziehung aufrechterhalten:
Damit bewegen sich auch die Schlitze 16 und die Linsen 5 synchron, so daß je zwei
dieser Elemente und der feststehende Schlitz 23 stets auf einer Geraden liegen.
In den Gleichungen (1) und (2) bedeutet a den Abstand zwischen der Kopiervorlage
4
und der Linse 5 und b den Abstand zwischen der Linse 5 und der photoleitfähigen
Oberfläche der
Trommel 1. Der Abstand c zwischen dem Schlitz 16
und der Kopiervorlage 4 ist in der Praxis sehr klein gegenüber den Abständen
a und b und kann demgemäß vernachlässigt werden. Nimmt man an
a = b
(d. h. Anordnung der Linsen 5 in der Mitte zwischen den Schlitzen
16 und der Trommel 1), so ergibt sich aus den Gleichungen (1) und (2), daß
die Bewegungsgeschwindigkeit VS des Schlitzes 16 gleich der Umfangsgeschwindigkeit
VP der Trommel 1 ist; demgemäß werden die Linsen 5 mit der halben Geschwindigkeit
der Schlitze 16 und damit auch mit der halben Umfangsgeschwindigkeit der Trommel
1 angetrieben. Nachdem somit der vom Schlitz 16 und der zugehörigen Linse 5 begrenzte
Lichtstrahl die Kopiervorlage 4 vollständig abgetastet hat, ist auf der Oberfläche
der Trommel 1 ein latentes Ladungsbild derselben Größe wie die Kopiervorlage
4 vorhanden. Sind nun die weiteren Schlitze 16 und Linsen 5 derart auf den
Bändern 18 bzw. 26 angeordnet, daß jeweils nach Beendigung eines Abtastvorganges
der nächste Abtastvorgang (durch den folgenden Schlitz 16 und die folgende Linse
5) beginnt, so erhält man auf der Trommel t eine kontinuierliche Folge von entsprechenden
Ladungsbildern. Nach Entwicklung werden diese Bilder auf das Band 26 übertragen,
auf dem dann durch die Heizeinrichtung 27 eine Wärmefixierung erfolgt. Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich daher kontinuierlich Kopien mit hoher
Arbeitsgeschwindigkeit herstellen.
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Für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit wesentlich, daß die
Lichtstrahler 14 und die Linsen 5 von den zugehörigen Bändern in gleichbleibender
Richtung angetrieben werden, so daß Stöße, die mit jeder Bewegungsumkehr zwangläufig
verbunden wären, vermieden werden. Auf diese Weise läßt sich eine hohe, mit den
bekannten Vorrichtungen auch nicht annähernd erreichbare Arbeitsgeschwindigkeit
erzielen. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ferner wesentlich, daß die Lichtstrahler
14, die Linsen 5 und die Trommel 1 in der sich aus den Gleichungen
(1) und (2) ergebenden Weise synchronisiert sind, wobei die Anordnung der mit den
Lichtstrahlern 14 wandernden Schlitze 16, der Linsen 5 und des fest angeordneten
Schlitzes 23 derart gewählt ist, daß sich eine kontinuierliche Aufeinanderfolge
beim mehrfachen Kopieren einer Vorlage ergibt.