DE1597902A1 - Verfahren und Vorrichtung zur elektrostatischen Farbreproduktion - Google Patents

Description

DR. MDLLER-BORi DIPL.-ING. GRALFS DR. MANITZ

PATENTANWÄLTE

Braunschweig, 10. Juli 1967 Unser Zeichen: Fi/Be - S

SUN CHEMICAL CORPORATION
750 Third Avenue,
New York/ N.Y.
U. S. A.

Verfahren und Vorrichtung zur elektrostatischen Farbreproduktion

Priorität: U. S. A. vom 14. Juli 1966 Nr. 565 284

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen Farbdrucken.

Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind in den U.S.A.-Patentschriften 5-220.851 und 5.220.855 beschrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine gleichmäßig geladene, photoempfindliche Fläche mit Licht-

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33BRAUNSCHWElG₁AMBoRGERPARKe β (0531) 28487 8 MÜNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1 ® (0811) 225110

Form 20/5 2000 12.64 BAD OftfQJNAL

bildern einer ausgewählten, zu reproduzierenden Farbe belichtet, wodurch ein elektrostatisches latentes Bild oder Ladungsmuster erzeugt wird. Das Ladungsmuster wird mit einem geeigneten trockenen Druck- oder Markierungsmaterial (zur Sichtbarmachung dienendes Material) von der erforderlichen Farbe gepulvert, und dieses Druckmaterialbild wird durch einen Luftspalt auf ein zu bedruckendes .Medium projeziert, welches dann vorzugsweise durch Fixierungseinrichtungen geführt wird, um das übertragene Pulvermaterial zu befestigen.

Vorzugsweise wird das Drucken in den Primärfarben nacheinander durchgeführt, um eine FärbVermischung zu vermeiden. Die photoleitende Fläche wird gleichförmig aufgeladen, und auf diese Fläche wird ein erstes Primärfarbenbild projeziert. Das Bild wird mit einer ersten Farbe gepulvert, das Pulver wird dann durch den Luftspalt überführt und schließlich auf dem zu bedruckenden Papier oder anderem Material fixiert. Dann werden die zweiten und dritten Primärfarbenbilder in der gleichen Weise aufgebracht, so daß die resultierende Reproduktion alle Farben, Schatten und hellen Stellen eines wahrheitsgetreu wiedergegebenen Druckes aufweist.

Bei Büro-Reproduktionsmaschinen wird unter Umständen eine bessere Reproduktion erreicht, wenn die vorstehend angeführte Folge zusätzlich ein schwarzes Bild aufweist, da dadurch feiner Druck und ähnliches mit äußerster

Genauigkeit wiedergegeben wird.
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Eb wurde festgestellt, daß beim Anfertigen üblicher Bürokopien wahrheitsgetreuere Kopien erhalten werden, wenn die Farbfolge schwarz, blau, rot, gelb verwendet wird. Das Farbbild, das dem am wenigsten lichtdurchlässigen Druckmaterial (schwarz) entspricht, wird als erstes auf das Netz projeziert und anschließend mit einem geeigneten Toner entwickelt. Das zweite, das dritte und das vierte Farbbild werden dann auf die photoleitende Fläche projeziert und mit einem Trocken-Druckmaterial in geeigneter Weise entwickelt, wobei das lichtdurchlässigste Material als letztes in der Folge verwendet wird.

Die Anordnung kann auch dazu verwendet werden, Farbtransparente zu reproduzieren, und es wurde festgestellt, daß für diese Arbeitsweise die gleiche Farbfolge ein optimales Drucken gewährleistet. Gewöhnlich kann die schwarze Farbe weggelassen werden.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Beseitigung der üblicherweise bei der Farbreproduktiön, und dabei insbesondere bei der Vervielfältigung von festen Blöcken oder Farbelementen auftretenden Randeffekte ermöglicht wird. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Vorrichtung werden die Hohlräume oder Leerstellen beim Drucken von Blöcken beseitigt, da die photoleitende Fläche unterbrochen und als Gitter,

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Netz oder ähnliches Element ausgebildet ist, so daß praktisch ein Teilflächen-Farbdruck (ähnlich wie bei Halbtönen) erreicht wird und nicht von dem Prinzip des Großflächendrucks Gebrauch gemacht wird.

In geeigneter Weise unterbrochene photoleitende Flächen sind in den bereits angeführten Patentschriften beschrieben. Eine dieser Flächen besteht aus einem Drahtgitter oder Netz, das mit üblichem photoleitenden Material überzogen ist. Das Drahtgitter oder Netz bildet eine Elektrode des Luftspaltes der Druckvorrichtung, in der eine weitere, vorzugsweise ebene, leitende Platte vorgesehen ist, die in einem Abstand von dem Netz angeordnet ist und die andere Elektrode bildet. Es wird somit in der Luft ein elektrostatisches Feld ausgebildet, in das ein Papier oder ein anderes zu bedruckendes Material eingebracht wird. Dieses Material nimmt das Markierungsmaterial auf, das von der photoleitenden Fläche in Richtung des ebenen Leiters entlang der elektrostatischen Kraftlinien bewegt wird. Ein derartiges Netz oder Gitter kann auch als mechanische Auswahleinrichtung verwendet werden, um zu gewährleisten, daß nur feinkörniges Markierungsmaterial zum Pulvern des auf der gegenüberliegenden Seite des Netzes ausgebildeten Ladungsbildes durchgelassen wird. Das Bild kann selbstverständlich auch direkt von der Seite, auf der es ausgebildet ist, gepulvert werden, wobei der Siebvorgang entfällt.

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Eine andere Aus führungs form einer photoleitenden Fläche besteht aus einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Drähten, die in eine isolierende Rückplatte eingebettet sind und deren Spitzen mit photoleitendem Material überzogen sind, so daß diese Nadelspitzen die Bildladungen tragen. Bei dieser Konstruktionsart ist es erforderlich, eine leitende Rückplatte, wie eine Folie oder ein ähnliches Element, an der Basis oder an der isolierenden Trägerrückplatte vorzusehen, um zu gewährleisten, daß die photoleitende Elektrode eine Grenze für das elektrostatische Druckfeld bilden kann.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind mit im Handel erhältlichen Materialien realisierbar. Die Farbbilder werden beispielsweise unter Verwendung von Wratten-Filtern in Form von dünnen Gelatineschichten ohne Benutzung von geklebten Filtern oder Glasfiltern hergestellt. Die Bildprojektionseinrichtung und die Überführung des Materials von dem Photoleiter auf das Papier ermöglichen die Herstellung einer direkten Bildreproduktion. Die Überführung hat eine Umkehrung des Bildes zur Folge, die durch eine ungeradzahlige Anzahl von Umkehrungen in der Projektion oder im optischen System kompensiert wird. Wie im einzelnen noch erläutert wird, werden sogenannte Umkehrfilter für die einzelnen monochromen Bilder verwendet, um die Schwierigkeiten des Hintergrund-Farbdruckens zu überwinden.

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Die Vorrichtung kann mit Druckplatten ausgestattet sein oder bei Verwendung in Büro-Beproduktionsmaschinen als automatisch arbeitende Anordnung ausgebildet sein. In dem letzteren Falle besitzt der Photoleiter die Form eines endlosen Bandes, das als Förderband oder Trommel vorliegt, welches das Ladungsbild aufnimmt und es zunächst zu einer Pulverstation und dann zu dem elektrostatischen Druckfeld bringt, wo das Bild auf das zu bedruckende Medium übertragen wird und anschließend durch eine einfache Wärmequelle eine Fixierung erreicht wird.

Ein Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß geriffeltes oder rauh strukturiertes Papier, Pappe, Gewebe oder andere Materialien kontinuierlich bedruckt werden können, da die elektrostatischen latenten Bilder kontinuierlich erzeugt werden können und auf Grund der über den Luftspalt erfolgenden Übertragung eine Berührung zwischen dem Bildträger und dem zu bedruckenden Material vermieden wird, wodurch Verschmutzung, Verzerrung und Farbverwischung vermieden wird.

Ein Ziel der Erfindung ist somit die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur aufeinanderfolgenden Farbreproduktion unter Verwendung des elektrostatischen Drückens.

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Ferner sollen durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, bei denen elektrostatisch latente Bilder und eine Übertragung des Markierungsmaterials über einen I/uftspalt benutzt werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Erzielung eines genauen Mehrfarbendrucks ohne Farbvermischung.

Schließlich soll durch die Erfindung eine Farbreproduktion ermöglicht werden, bei der die Randeffekte beseitigt sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigtt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer handgesteuerten Vorrichtung zur Farbreproduktion,

Fig. 2 eine teilweise im Aufriß und teilweise im Schnitt dargestellte Vorrichtung zur automatischen oder halbautomatischen Durchführung des Farbdruckvorganges,

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Teiles der Vorrichtung gemäß Fig. 2,

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Pig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil eines Bildträgers, Fig. 5 eine Schnittansicht entsprechend der Ebene 5-5 in I¹Ig. 3,

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung des "bekannten Blockdruckes,

Fig. 7 eine Ansicht eines Teiles eines Wechselträgers,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines Teiles des Wechselträgers,

Fig. 9 ein Schaltbild zur automatischen oder halbautomatischen Steuerung der Vorrichtung gemäß Fig. 2, und

Fig.10 einen Wählknopf für die Vorrichtung nach Fig.

Zum besseren Verständnis wird das Verfahren zunächst anhand der schematisch manuell betätigten Vorrichtung nach Fig. 1 erläutert. Ein lichtdichtes Gehäuse 11 umgibt alle erforderlichen Elemente, und die Zugänge bestehen aus einer öffnung 13 und dem Papierschlitz Das in Farbe zu reproduzierende Original wird in den Schlitz 15 eingeführt, und von einer beliebigen Lichtquelle 17 kommendes Licht geht durch einen Filter 19 und wird von dem Original 21 über eine Lochplatte 23,

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eine Fokussierlinse 25 und Spiegel 27 und 28 auf den Bildträger 31 reflektiert, der als Bildträger von der Netz- oder Gitterart dargestellt ist. Das Papier, der Karton, das Gewebe oder ein anderes Material, das zur Aufnahme der Farbreproduktion bestimmt und bei 33 dargestellt ist, wird durch einen Papierhalter 35 gehalten, der aus einem rechteckigen Rahmen besteht und an einem Ständer 37 mittels eines Ringes 39 schwenkbar befestigt ist. Ein senkrechter Stab 41 weist einen oder mehrere Anschläge 43 auf, um zu gewährleisten, daß das Papier bei jedem Farbschritt wieder in seine genaue Lage zurückgeführt wird.

Das Papier 33 und der Halter 35 werden bei jeder Belichtung des Gitters 31 über die öffnung 13 aus der Lichtbahn geschwenkt.

Eine transparente, leitende Rückplatte 45 bildet eine Platte für das elektrostatische Feld, und der andere Leiter wird von dem Gitter 31 gebildet. Zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes in der Luft zwischen dem Schirm 31 und der Platte 45 wird zwischen die Klemme 47 und Erde 49 ein positives Gleichstrompotential in der Größenordnung von I5OO Volt pro 2,54 mm (l/lO inch) -Spalt angelegt. Durch dieses Feld wird das zur Sichtbarmachung dienende Material (Markierungsmaterial) durch den Luftspalt bewegt, so daß es zu dem zu bedruckenden Material 33 gelangt.

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Das Markierungsmaterial wird mittels getrennter Gebläsemotoren 51 (von denen nur einer dargestellt ist) über Leitungen 53 und Venturi-Düsen 55 zugeführt. Das Markierungsmaterial kann in bekannter Weise geladen sein, und zur Erzielung einer gleichförmigen Ladung kann das Netz der Oorona-Entladung einer Quelle 57 ausgesetzt sein.

Im Betrieb wird das bevorzugte erste Filter von der Bedienungsperson durch Drehen des am Ständer 63 angebrachten Knopfes 61 ausgewählt. Der Ständer 63 trägt 3 oder 4- Farbfilter wie 19 und 67. Im folgenden wird beispielsweise angenommen, daß zur Reproduktion eines Druckes die drei Primärfarben - blau, rot und gelb verwendet werden. Als erstes Filter wird bevorzugt das Blaufilter ausgewählt, das in der Kodachrome-minus-G-ruppierung das Filter Nr. 47B ist, für das ein gelber Toner in Form eines trockenen Markierungsmaterials verwendet wird.

Die Quelle 17 schickt Licht durch das Blaufilter, und das Bild wird auf das gleichförmig geladene Netz 31 projeziert, wobei das Papier 33 aus dem Kasten oder Gehäuse oder zumindest aus der Lichtbahn geschwenkt ist. Das Netz 31 wird entsprechend dem auftreffenden Licht entladen, und das Bestäuben mit dem Gelbtoner wird mittels eines geeigneten Motors 51 durchgeführt. Das

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Rapier 33 wird dann wieder in die dargestellte Lage zurückgeschwenkt, -und der Schalter 71 wird geschlossen, um in dem Luftspalt die Projektion oder das elektrostatische Feld auszubilden, so daß das Ladungsbildmuster der Gelbtonerteilchen auf das Papier 33 übertragen wird.

Das Netz 31 wird mit im Handel erhältlichen photographischen Substanzen überzogen. Wird beispielsweise Selen verwendet, dann wird negativ geladenes Pulver benutzt, iiir einen Zinkoxyd-Überzug wird jedoch positiv geladenes Pulver verwendet. Eine weitere, der Quelle 57 ähnliche Corona-Quelle ist in der Leitung 53 vorgesehen, um eine geeignete Ladung des Pulvers zu gewährleisten. In der Praxis ist es einfacher, das Pulver negativ aufzuladen, so daß Selen oder ein anderer gleichwertiger Photoleiter bevorzugt wird.

Anschließend wird das Papier 33 aus dem Gehäuse (oder dem Lichtweg) ausgeführt, und das Markierungsmaterial wird durch Wärme fixiert, die durch den Widerstandsdraht 77 bei Schließen aes Schalters 79 der zur Heizung bestimmten Potentialquelle 81 erzeugt wird.

Während dieser Zeit wird das Rotfilter unter der Lichtquelle 17 mittels des Knopfes 61 in Stellung gebracht, und der geeignete Gebläsemotor 51 für den Zyantoner

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wird ausgewählt. In diesem Beispiel ist das bevorzugte Rotfilter die Nr. 25 minus.

Das Netz Jl wird mittels eines Vakuummotors 82 von dem Pulvermaterial gesäubert und durch die Corona-Quelle 57 gleichmäßig aufgeladen. Anschließend erfolgt eine Belichtung, das Zyantonermaterial wird auf das elektrostatische latente Bild aufgebracht und das Papier 53 wird in die frühere Lage zurückgeführt, wo es am Anschlag 43 anliegt.

Ein Ausrichten auf 2,54 χ 10" ⁵ cm (1/1000 inch) führt zu einer zufriedenstellenden Kopie ohne Farbvermischung.

Das durch die Quelle 47 erzeugte elektrostatische Feld überträgt dann das Markierungsmaterial, und die Farbe wird fixiert, während der Grünfilter Nr. 58 ausgewählt wird, welcher zusammen mit Magenta-Tonerpulver verwendet wird, das von einer geeigneten Quelle wie 51 zugeführt wird. Wenn die dritte Farbe aufgebracht und in der vorstehend geschilderten Weise fixiert wurde, weist die reproduzierte Kopie alle Farben und Farbtöne, hellen Bildstellen und Schatten des Originals auf.

Auf Grund der inneren elektrostatischen Kraftlinien, die in dem latenten Bild durch die Ladungsverteilung entstehen, ergaben sich bei den bisher bekannten Systemen große Schwierigkeiten während des Entwicklungsschrittes,

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wenn versucht wurde, die konzentrierten Ladungen zu "beseitigen, deren !folge es ist, daß in den reproduzierten Kopien leere Mittelbereiche und verstärkte Ränder auftreten, wie dies beispielsweise bei dem Buchstaben N in Fig. 6 dargestellt ist. Üblicherweise wird eine Art einer Entwicklungselektrode benötigt. Derartige Elektroden haben zumindest eine Oberfläche aus leitendem Material, die leicht vorgespannt ist oder auf dem gleichen Potential wie die Platte oder das leitende Rückelement liegt, um außerhalb des Bildes und weg von der Rückplatte elektrostatische Felder zu erzeugen und dadurch die Verzerrung zu minimieren.

Gemäß der Erfindung werden diese Probleme im wesentlichen dadurch vermieden, daß ein starkes Entwicklungsfeld mit definierten Kraftlinien in dem Luftspalt zwischen zumindest dem Bild und dem Übertragungsmedium oder dem zu bedruckenden Material aufgebaut wird. Die Schwierigkeiten werden ferner dadurch verringert, daß eine Zwischenübertragung des elektrostatischen latenten Bildes vermieden wird, wodurch ein Handhaben der Ladungsbilder, das bisher zu Verschmutzungen führte, entfällt.

Durch Verwendung eines elektrostatischen latenten Bildes wird gemäß der Erfindung die Verwendung von Schablonen vermieden. Dadurch wird ein kontinuierliches Drucken von sich wiederholenden Mustern oder Bildern von ge-

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drucktem oder gemaltem Material möglich. Zusätzlich zu diesem Vorteil werden "bei Verwendung eines Luftspaltes zur Bildübertragung die Nachteile der Druckübertragung vermieden, bei der ein gleichförmiger Kontakt bei gleichzeitiger Verwendung von Netzmitteln erforderlich ist. Es kann somit ein gleichförmiger, nicht abfärbender Druck erhalten werden, und zwar sogar auf einem geriffelten Übertragungsmedium.

Ein ungewöhnliches Merkmal der Anordnung mit Luftspalt-Ladungsübertragung, die ein Drucken auf rauhes oder geriffeltes Papier gestattet, besteht darin, daß die Möglichkeit geschaffen wird, einen Tiefen-eindruck zu erzeugen. Geprägtes oder speziell gekerbtes Papier kann auch in den Einkerbungen bedruckt werden, so daß auf dem Papier der Eindruck eines' dreidimensionalen Bildes entsteht.

Es soll demnach gemäß der Erfindung auch eine Vorrichtung geschaffen werden, deren Anzahl an mechanischen Elementen möglichst gering ist und deren Arbeitsweise auf der elektrostatischen Übertragung durch einen Luftspalt auf das Übertragungsmedium ohne Netzmitteln beruht und mittels der auch schwierige Drucke ausgeführt werden können.

Das vorstehend erläuterte Verfahren kann kontinuierlich oder schrittweise zur Einzelbildreproduktion durchge-

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führt werden. Im ersteren Falle wird das Muster auf ein Gewebe gedruckt oder ein Film von Bildern wird kontinuierlich reproduziert. Im letzteren Falle werden die Bilder nacheinander reproduziert, wie dies bei Büromaechinen oder ähnlichen Einrichtungen der Fall ist.

Zur Herstellung xerographischer Platten zur Verwendung in anderen Anordnungen kann das beschriebene Verfahren von Hand, teilweise maschinell oder vollmaschinell durchgeführt werden.

Das Gitter oder Netz 31 kann entweder die in den Fig. H- und 5 oder die in den Fig. 7 und 8 gezeigte Form eines Trägers aufweisen. Beide Träger sind im einzelnen in den U.S.-Patentschriften 3.22O.Ö31 und 3.220.833 beschrieben. Im folgenden sollen jedoch nochmals kurz die wesentlichen Merkmale dieses Gitters oder Netzes erläutert werden.

Nach Fig.'4 bildet ein Drahtgitter die Basis des Trägers, und vorzugsweise besteht das Netz aus 133 Linien pro 2,5**· cm (pro inch) in jeder Richtung. Die Anzahl der Linien kann jedoch zur Erzielung einer höheren Auflö.sung beim Drucken auf 250 oder noch weiter erhöht werden, und es ist auch möglich, die Anzahl der Linien zu verringern, um einen gröberen Druck zu erhalten. Die einzelnen leitenden Drähte sind bei 101 und 103 dargestellt, und mit 105 ist ein photoleitender Überzug be-009835/1522

zeichnet, der auf die Drähte aufgebracht ist. Um zu gewährleisten, daß das Netz oder Gitter auf einem gleichförmigen Potential liegt, ist ein Leiter 107 vorgesehen. Der elektrische Anschluß des Leiters 107 erfolgt durch die Rolle 109 und die Leitung 110, die zur Erde 48 führt (Fig. l).

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das Gitter statisch und die Rolle 109 kann aus einer einfachen Klemme bestehen. In der Vorrichtung nach Fig. 2, bei der ein endloses Förderband verwendet wird, wird die Rolle 109 benützt.

Bei der alternativen Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 besteht eine xerographische Platte 111 oder ein Endlosbandträger 113 aus einer Mehrzahl von Nadeln 113, die an einem biegsamen Kunststoff oder einem anderen nicht leitenden Element 115 befestigt sind und an der der Befestigungsstelle gegenüberliegenden Seite mit einem aluminisiertem Film oder leitendem Material versehen sind. Auch in diesem Falle wird die gewünschte Auflösung proportional zur Anzahl der Nadeln oder Stäbe 113 pro 6,45 cm (pro square inch) erhöht. Die Anzahl der Nadeln liegt vorzugsweise im Bereich von 150 bis 250, wobei jede Nadel elektrisch von den übrigen Nadeln isoliert ist, jedoch aus Metall oder einem anderen leitenden Material besteht. Die Nadelspitzen sind mit

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photoleitendem Material 113' (entsprechend 105) überzogen, -und das elektrostatische latente Bild wird auf den Nadelüberzügen gebildet.

Aus S¹Xg. 7. ist zu entnehmen, daß das zu bedruckende Papier 119 geriffelt ausgebildet ist und daß das leitende, ebene Element 45' in einem Abstand von den Nadelspitzen angeordnet ist. Die elektrostatischen Kraftlinien sind bei 121 dargestellt, und es ist zu erkennen, daß diese Kraftlinien parallele Bahnen für die geladenen Teilchen bilden, die in Richtung der Platte 45' bewegt werden müssen und von dem Papier 119 aufgenommen werden.

Während die in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen sowohl in der Vorrichtung gemäß Pig. I als auch in der Vorrichtung gemäß !Fig. 2 verwendet werden können, ist darauf hinzuweisen, daß die Platte 111 besonders für die Vorrichtung nach Fig. 1 und der Endlosträger 115 speziell für die Vorrichtung gemäß Fig. 2 geeignet ist.

In Fig. 2 ist eine automatische oder halbautomatische Vorrichtung zur Farbreproduktion dargestellt. Das endlose Transportband 31 ist vom gleichen Typ wie das Netz 31 in Fig. 2, das im einzelnen in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Der Motor 131 liefert die Antriebskraft für das Band 31, und zwar über ein Kettenzahnrad 133 (über geeignete, nicht dargestellte Getriebeuntersetzungen}

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das in ein Kettenband 135 eingreift. Der Kettenantrieb wird verwendet, um zusammen mit einem noch, zu beschreibenden anderen Mechanismus die Ausrichtung des Bandes zu gewährleisten.

Obwohl die in Fig. 2 gezeigte Maschine eine gewöhnliche Büro-Kopiermaschine sein kann (unter Verwendung der Optik von Fig. l), wurde sie als Maschine zur Reproduktion von Farbtransparenten dargestellt. Demnach wird ein Farbtransparent 137 in einer Halterung 139 angeordnet, wobei ein Zugang zu dem lichtdichten Gehäuse 141 über einen Klappdeckel 14-3 und eine öffnung 14-5 möglich ist. Die Lichtquelle 14-7 ist am Gehäuse 141 angebracht und gewährleistet ein Durchleuchten des Transparentes 137 unter Zwischenschaltung eines geeigneten Farbfilters 149. Zwischen dem Transparent 137 und dem Band 31 ist eine einfache Fokussierlinse 151 angebracht. Es wird somit eine sehr einfache optische Anordnung erhalten, die jedoch in der Lage ist, einen Positivdruck zu erzeugen, und zwar durch eine Umkehrung mittels der Linse 151 und eine kompensierende Umkehrung an dem elektrostatischen Bildüberführungsspalt, wo die Teilchen auf das Aufnahmematerial, wie das Papier 161, aufgebracht werden.

Das zu bedruckende Papier, Gewebe oder andere Material 161 ist in der Halterung 163 (Fig. 3) angebracht und

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wird in das Gehäuse 14-1 über den Klappdeckel 165 und die öffnung 167 eingeführt. Das geeignete Filter 14-9 wird mittels des Knopfes 169 ausgewählt, und der Motor 131 wird zur Belichtung des Bandes 31 durch das Transparent 137 angehalten.

Sie elektrische Steuerung wird noch im Zusammenhang mit den Fig. 9 "und 10 im einzelnen "beschrieben, so daß es vorerst genügt, zu wissen, daß der Antrieb intermittierend erfolgt, wobei das Band sowohl zur Belichtung als auch zur Überführung des Markierungsmaterials angehalten wird. Das Band 31 wird von vier Trommeln 175 getragen, wobei das Antriebs-Kettenband 135 mit den Antriebs-Kettenradansätzen 177 gekuppelt ist. Die Trommeln 175 sind in üblicher Weise in dem Gehäuse 141 gelagert.

]?ür die bevorzugte Ausführungsform nach Fig. 2 ist die rechteckige Anordnung für das erfindungsgemäße Verfahren am besten geeignet, da dabei zwei vertikale Bereiche zur Be-lichtung und zur Überführung erhalten werden. Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß auch eine dreieckförmige Ausgestaltung, eine Trommelanordnung (mit zwei einfach nebeneinander stehenden Rädern entsprechend der U.S.-Patentschrift 3.220.831) oder eine andere Ausgestaltung anstelle der dargestellten Anordnung verwendet werden kann.

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Im Betrieb wird das Transparent 137 und ebenso das zur Aufnahme der Farbreproduktion dienende Material 161 in Stellung gebracht. Die Belichtung findet statt und das Band bewegt sich weiter, wobei der richtige Motor zur Pulverzuführung in Tätigkeit gesetzt wird. Die Behälter 190, 192 und 193 sind für die verschiedenen Farbtoner vorgesehen, und es kann selbstverständlich ein vierter Behälter vorgesehen werden, wenn in dem Verfahren noch Schwarz verwendet wird.

Die Rollenbürsten 194· in den Behältern werden unabhängig von-einander zur Bewegung des Pulvers in Umdrehung versetzt. Das Pulver ist in trichterförmigen Behältern 195 eingeschlossen, so daß das Pulvermaterial durch das Band 31 gestaubt und in den geeignet geladenen Bereichen für das zu entwickelnde spezielle Bild zurückgehalten wird. Ein zusätzliches Aufladen des Pulvers kann erforderlichenfalls mittels einer geeigneten Corona-Quelle vorgenommen werden.

Das Band 31 wird durch die Gorona-Röhre 1971 die mit einer Potentialquelle 198 verbunden ist, gleichförmig aufgeladen. Das Potential der Quelle 198 liegt in der Größenordnung von 8000 - 12000 Volt, und der Abstand zwischen der Corona-Röhre 197 und dem Band 31 beträgt etwa 0,6 - 1,26 cm (1/4 - 1/2 inch).

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In der Nähe des Überführungsspaltes ist an dem Gehäuse ein Mikroschalter 201 angebracht und derart ausgebildet, daß er von einem Hebel 203 betätigt wird, der an dem

ten Band 31 vorgesehen ist. Durch den von dem Hebel 203betätig-Mikroschalter 201 wird der Motor 131 in der Stellung für das Teilchenfeld angehalten, das von einer an die Leitung 205 (Fig. 3) angelegten und durch die Rolle 109 geerdeten Potentialquelle erzeugt wird, um das Material ausgerichtet auf das Papier 161 zu überführen.

An einer bezüglich des Bandes 31 anderen Stelle ist ein weiterer Mikroschalter 207 angeordnet, so daß der von dem Band getragene Hebel 203 diesen Mikroschalter 207 in der Weise betätigt, daß das Transportband in einer zweiten Stellung zur Belichtung angehalten wird. Die Belichtung kann jedoch auch in einer !farbe vorgenommen werden, während die Überführung in einer anderen Farbe erfolgt, so daß das Transportband für jede Farbe nur einmal angehalten wird. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist jedoch sichergestellt, daß das Band 31 gleichmäßig durch die Corona-Quelle 197 direkt vor der Belichtung gsladen wird.

Anschließend an jede Materialübertragung werden die Heizlampen 209 und 211 angeschaltet, um das Material vor dem Aufbringen der nächsten Farbe zu befestigen.

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Im folgenden werden die Einzelheiten eines geeigneten elektrischen Steuerkreises zusammen mit einer "bestimmten Ausrichteinrichtung in einer automatischen Anordnung, wie sie in einer Büro-Kopiermaschine oder einer ähnlichen Vorrichtung verwendet wird, beschrieben. Selbstverständlich kann die in Pig. 2 angeführte Ausführungsform aus einer derartigen Standard-Büromaschine bestehen, wob.ei jedoch zur Gewährleistung der Farbwiedergabe die farbdurchlässige Optik durch die Optik von Pig. I ersetzt ist.

Nach Fig. 9 liegt eine Betriebspotentialquelle E, von beispielsweise 110 Volt Gleichspannung an den Klemmen 301 und 303. Der Erdleiter 305 ist bei 307 geerdet. Ist ein Transparent oder ein Original in die Maschine eingebracht, so kann sie von Hand (wenn gewünscht) mittels eines Ein-Aus-Schalters 3091 der in der Leitung 311 vorgesehen ist, in Tätigkeit gesetzt werden.

Das Schließen des Schalters 309 führt zu einer Erregung der Relaisspule 313» so daß der Schalter 315 für den Gorona-Draht 197 zurErregung der Corona-Quelle E geschlossen wird. Diese Quelle stellt eine unabhängige Hochspannungsquelle für die Corona-Aufladung des Bandes 31 dar. Gleichzeitig wird ein Vakuum-Motor 317 in Tätigkeit gesetzt, so daß in der Vakuumkammer 321 (Fig. 2) eine kontinuierliche Reinigung des Bandes 31 von überschüssigem Pulver erfolgt. Die Vakuumkammer 321 weist

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lediglich, eine Bürste oder eine Matte an der Innenseite des Bandes 31 und einen Trichter oder eine Saugvorrichtung an der Unterseite des Bandes auf, so daß das Vakuum ein Abziehen und Entladen der Teilchen aus der Vorrichtung bewirkt.

Diese Vorrichtung ist während des Betriebs der Maschine bei geschlossenem Schalter 309 stets wirksam.

Der restliche Ablauf geht aufeinanderfolgend vor sich, und zwar insbesondere unter der Steuerung eines Zykluszeitgebers 321, der im Handel in Form von Zeit- oder Folgegebern erhältlich ist, wobei üblicherweise Schrittschalter oder mit-einander verbundene Relais verwendet werden.

Die Vorrichtung kontnt schließlich am Anschlag 201 (,Fig. 2) zum Halt, wo sie durch den Zykluszeitgeber nach dem letzten der drei oder vier Farbreproduktionsschritte abgeschaltet wird. Wird die Vorrichtung aus der Haltestellung am Anschlag beziehungsweise Ausschalter 201 gestartet, so wird der Zykluszeitgeber durch Niederdrücken des Startknopfes 323 des Zeitgebers 321 in Tätigkeit gesetzt. Dadurch wird der Schalter 309 für den gesamten Vorgang automatisch geschlossen. Dabei wird auch der Wählknopf 169 gedreht, bis die Trommel 325 in eine Stellung gelangt, wo ihr 327 den Schalter 329 für die erste Farbe betätigt. Der Schalter 329

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bewirkt, daß der Zykluszeitgeber 321 den Motorschalter 331 von dem Hauptantriebsmotor 131 in seine normalerweise geschlossene Stellung über die gestrichelt dargestellte Steuerleitung 333 bringt. Das Schließen des Schalters 331 hat zur Folge, daß das Band zum Haltepunkt 207 gelangt, wo der normalerweise geschlossene Motorschalter 357 mechanisch durch den Arm 207 geöffnet wird, wodurch der Motor wieder angehalten wird. Durch diese Bewegung des Bandes 31 wird sichergestellt, daß das Band durch die Gorona-Quelle 197 in der Belichtungsfläche gleichmäßig geladen wird.

Während der Motor 131 mit dem Arm 203 gegen den Anschlag 207 angehalten wird, findet somit die Belichtung statt. Der normalerweise geöffnete Schalter 361 der Lichtquelle 147 wird mechanisch durch den Anschlag 207 geschlossen, um zu gewährleisten, daß die Lichtquelle 14-7 während des Anhaltens des Bandes 31 Licht abgibt.

Der Zykluszeitgeber 321 öffnet den Belichtungskreis für die Lichtquelle 14-7 mittels der zum Schalter 361 führenden Leitung 360 durch das gleiche Signal, das ihm von dem langsam anziehenden Relais 365 zugeführt wird.

Der Signalschalter 363 wird ebenfalls mechanisch durch den Arm 203 am Anschlag 207 geschlossen. Dadurch wird das langsam anziehende Relais 365 erregt, das über die

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gestrichelt angegebene Steuerleitung 367 an den Zykluszeitgeber 321 ein Signal abgibt. Der Grund dafür, daß als Relais 365 ein langsam anziehendes Relais verwendet wird, besteht darin, daß es damit möglich ist, vor' dem erneuten Starten des Motors 131 voll zu belichten. Der Zykluszeitgeber 321 schließt als Folge des Signals vom Relais 365 den Schalter 357 über die gestrichelt angegebene Steuerleitung 369, wodurch die Bewegung wieder beginnt. Der Zykluszeitgeber 321 schließt über die gestrichelt dargestellte Steuerleitung 379 auch den Schalter 375 für den die Pulverzuführung gewährleistenden Motor 375, der eine der Bürsten 191, 192 oder 193 für den geeigneten Toner der ersten Farbe antreibt. Das während des Belichtungsschrittes gebildete elektrostatische latente Bild wird somit automatisch gepulvert und von dem Band 31 zum Anschlag beziehungsweise zur Haltestelle 201 transportiert. Wenn der Arm 203 gegen den Anschlag 201 schlägt, wird der Hauptmotorschalter 331 geöffnet und der Motor 131 wird abgeschaltet. Der Schalter schließt jedoch einen normalerweise offenen zweiten Kreis, der das langsam anziehende Relais 381 und den Elektromagneten 383 erregt. Der Elektromagnet 383 arbeitet schnell und trifft augenblicklich auf ein aus Weicheisen bestehendes Indexteil 385, das an einer ersten Stelle im Band 31 vorgesehen ist. Dadurch wird eine genaue Ausrichtung (innerhalb eines tausendstel Zolls) für das elektrostatische latente Bild relativ zu dem Papier 167 bei jedem Farbzyklus erreicht, so daß

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eine Farbvermischling vermieden wird.

Ist das Bild ausgerichtet, so schließt das Relais 381 (Pig. 9) den normalerweise offenen Schalter 390 für das elektrostatische Feld, so daß eine Luftspalt-Übertragung des Bildes auf das Papier 161 erfolgt. Zur Fixierung des übertragenen Bildes werden durch Schließen des normalerweise offenen Schalters 391 Fixierungslampen 209 und 211 angeschaltet. Das langsam anziehende Relais schließt auch den Schalter 391 für die Wärme-Fixierungslampen 209 und 211.

Der vorstehend beschriebene Vorgang vollendet eine volle Umdrehung des Bandes 31, und diese Tatsache wird durch das langsam anziehende Relais 401 signalisiert, wenn es durch das mechanische Schließen seines normalerweise offenen Schalters 403 erregt wird. Die langsame Arbeitsweise des Relais 401 ermöglicht die Überführung des Markierungsmaterials und die Fixierung dieses Materials bevor das Relais 401 über die Steuerleitung 405 an den Zykluszeitgeber 321 signalisiert, daß die nächste Teildrehung des Bandes 31 zu beginnen ist.

Der Zykluszeitgeber 321 löst den Schalter 375 für den Pulvermotor 377 aus, wenn der Arm 203 gegen den Anschlag 201 schlägt. Die Kontakte werden getrennt und der Schalter 375 bleibt bis zum nächsten Zyklus bei der Herstellung

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der nächsten Kopie geöffnet. Die Herstellung der nächsten Kopie wird natürlich wieder durch den Auswahlknopf 167 in Gang gesetzt, wenn der Ansatz 327 den Schalter 329 betätigt.

Demgemäß bewegt der Zykluszeitgeber 321 die Trommel 325 des Auswahlknopfes 169 derart, daß der Ansatz 407 den Schalter 409 betätigt, um den beschriebenen Zyklus für die zweite Farbe zu wiederholen. Die gleiche Folge wird für die zweite Farbe mit dem in geeigneter Weise zugeschalteten Pulvermotor 410 durchgeführt, dann für den dritten Toner mit dem Pulvermotor 411, der von dem Ansatz 413 zugeschaltet wird, welcher den Zyklus über den Schalter 415 auslöst, und der vierte Pulvermotor 416 wird automatisch durch den Ansatz 417 eingeschaltet, der den ihm zugeordneten Schalter 418 betätigt, um den Zykluszeitgeber 321 in Betrieb tu setzen.

Nach Beendigung aller vier Druckzyklen öffnet der Zykluszeitgeber 321 den Hauptschalter 309 über die Steuerleitung 420, um anzuzeigen, daß die Kopie fertig ist und aus der Haschine genommen werden kann.

Die Schalter 409, 415, 418 und 329 des Auswahlknopfes 169 schalten verschiedenfarbige Neonlampen (nicht dargestellt) entsprechend der jeweils gesuchten Farbe an, so daß die Bedienungsperson zu jeder Zeit erkennen kann, welcher Stand bei der Farbreproduktion erreicht

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ist und welche Farbe gedruckt wird.

Der Kreis kann durch den Hauptschalter 44-0 in dem
Zykluszeitgeber 321 unterbrochen werden, so daß eine einzelne Farbe oder zwei oder drei Farben zur Verwendung ausgewählt werden können. Durch den Auswahlknopf 169 wird in ähnlicher Weise eine Betätigung von Hand gewährleistet.

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Claims (17)

Patentansprüche

1. Verfahren zum elektrostatischen Farbdrucken, dadurch gekennzeichnet, daß ein latentes elektrostatisches Ladungsbild entsprechend einer ersten Farbe auf einem Gitter entlang der Grenzen seiner Zwischenräume aufgebracht wird, daß das Bild mit Markierungsmaterial gepulvert wird, daß das derart gepulverte Bild in ein in der Luft ausgebildetes elektrostatisches Feld eingeführt wird, um das Markierungsmaterial entlang der elektrostatischen Kraftlinien auf ein zu bedruckendes "Überführungsmedium aufzubringen, daß das so projezierte Markierungsmaterial fixiert wird, daß diese Schrittfolge für ein zweites Farbbild wiederholt wird und daß zur Durchführung der Farbreproduktion die gleichen Schritte anschließend für ein drittes Farbbild durchgeführt werden.

2. Verfahren zum elektrostatischen Farbdrucken mit

einer unterbrochenen, photoleitenden Fläche und einer zur Ausbildung eines Luftspaltes in einem Abstand davon angeordneten leitenden Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Fläche gleichmäßig aufgeladen wird, daß nacheinander die verschiedenen Farblichtbilder auf die derart aufgeladene Fläche projeziert werden, um ein elektrostatisches latentes Ladungsbildmuster zu erzeugen, daß jedes der Ladungsmuster mit feinkörnigem Markierungsmaterial gepulvert 009835/1522

wird, daß die derart geladenen Muster nacheinander zusammen mit dem zu bedruckenden Material in den Luftspalt eingeführt werden, daß das Markierungsmaterial in den Luftspalt eingebracht, in Richtung des leitenden Elements bewegt und von dem zu bedruckenden Material aufgenommen wird, und daß das projezierte Markierungsmaterial anschließend an die Projektion einer jeden Farbe fixiert wird.

3. Vorrichtung zum elektrostatischen Farbdrucken, gekennzeichnet durch ein flexibles, unterbrochenes, streifenförmiges, mit einer photoleitenden Oberfläche versehenes Transport'', das entlang eines vorgegebenen Weges geführt ist, Einrichtungen zur gleichmäßigen Ladung der photoleitenden Oberfläche des Transportbandes, Einrichtungen zur aufeinanderfolgenden Projektion von Lichtbildern des zu reproduzierenden Materials auf die photoleitende Oberfläche in den drei Primärfarben, um elektrostatische latente Ladungsbildmuster entsprechend einer jeden Farbe zu erzeugen, Einrichtungen zum Pulvern der jeweiligen Ladungsbilder mit der jeweiligen Farbe entsprechend dem Markierungsmaterial, ein in einem Abstand von der Transportvorrichtung angeordnetes leitendes Element zur Ausbildung eines elektrostatischen Druckfeides zwischen dem Transportband und dem leitenden Element, um das farbige Markierungsmaterial in Richtung des leitenden Elements zu bewegen, so daß es von dem zu bedruckenden Material aufgenommen wird, und Einrichtungen zur aufeinanderfolgenden Fixierung des derart projezierten Markierungs-009835/1522

materials.

4. Vorrichtung zur Farbreproduktion, gekennzeichnet durch einen photoleitenden Träger, Einrichtungen zur gleichmäßigen Ladung des Trägers, Einrichtungen zur aufeinanderfolgenden Projektion von Licht entsprechend den verschiedenen Farbbelichtungen eines auf den Träger zu reproduzierenden Farbbildes, um ein elektrostatisches latentes Bild entsprechend einer jeden Farbbelichtung zu erzeugen, Einrichtungen zum aufeinanderfolgenden Pulvern jedes elektrostatischen latenten Bildes mit pulverförmiges^ Markierungsmaterial entsprechend einer jeden Farbbelichtung, Einrichtungen zur Ausbildung eines elektrostatischen Feldes mit dem Träger und in einem Abstand zu dem Träger, Einrichtungen zur Einführung des zu bedruckenden Materials in dieses Feld, Einrichtungen zur Erregung des Feldes, um das Markierungsmaterial auf das zu bedruckende Material zu projezieren, und Einrichtungen zur aufeinanderfolgenden Steuerung der Vorrichtung zum Drucken in jeder der Farben.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der photoleitende Träger eine unterbrochene Oberfläche zur Aufnahme der Ladung und der Bilder aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem Netz besteht und daß die Oberfläche mit einem photoleitenden Überzug versehen ist.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Pulvern auf einer Seite des Netzes angeordnet ist und daß das latente Bild auf der anderen Seite des Netzes ausgebildet wird, wobei das Markierungsmaterial zur Pulverung des Bildes durch das Netz geht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der photoleitende Träger eine nicht leitende Basis aufweist, daß eine Mehrzahl von nähe beieinanderliegenden Nadeln in diese Basis eingesetzt ist und daß eine leitende Schicht an der den Nadeln gegenüberliegenden Seite der Basis befestigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eine Mehrzahl von in einem Abstand angeordnete Inseln aus photoleitendem Material aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur aufeinanderfolgenden Lichtprojektion eine Belichtungsquelle, auswählbare Farbfilter und Lichtoptiken aufweist, die eine ungerade Anzahl von Bildumkehrungen durchführen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtoptik eine einzige Bildumkehr vornimmt

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und daß die Projektion des Markierungsmaterials durch das Feld eine weitere Bildumkehr gewährleistet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung zur Ausbildung eines elektrostatischen Feldes mit dem Träger eine lichtübertragende, leitende Platte aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Träger aus einem endlosen, unterbrochenen Element besteht und daß die Einrichtung zur aufeinanderfolgenden Steuerung der Vorrichtung einen intermittierenden Antrieb des Trägers gewährleistet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur aufeinanderfolgenden Steuerung der Vorrichtung einen Auswahlknopf besitzt, der für jede zu druckende Farbe einen Abschnitt aufweist, dem jeweils Schalter zugeordnet sind, und daß diese Abschnitte jeweils die Schalter zur Steuerung der Schrittfolge betätigen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur aufeinanderfolgenden Steuerung der Vorrichtung Pulvereinrichtungen für jede Farbe und Zeitgebereinrichtungen zur Betätigung der Pulvereinrichtungen anschließend an die Belichtung mit der

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jeweiligen Farbe aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem endlosen Band besteht, das intermittierend bewegbar ist, daß das Band magnetisierbare Mittel aufweist und daß Einrichtungen zur Ausrichtung des Bandes in einer gegebenen Überführungsstellung unter Ausnutzung der magnetisierbaren Mittel vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem endlosen, intermittierend bewegbaren Band besteht, daß entlang des Weges des Bandes Anhaltevorrichtungen verteilt sind und daß das Band Mittel aufweist, die in diese Anhaltevorrichtungen eingreifen, um die Bandbewegung anzuhalten.

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