CS209845B2 - Electrophotographic copying machine - Google Patents

Description

Vynález se týká elektroíotografického' kopírovacího stroje, který obsahuje otáčivý buben s fotoelektricky vodivým isolačním povrchem, dále ústrojí pro nanášení rovnoměrného' elektrostatického náboje na povrch ' bubnu, ústrojí, kterým se rovnoměrný elektrostatický nábojový obrazec vystavuje * světelnému obrazu originálu, čímž se vytvoří na povrchu bubnu latentní elektrostatický obraz originálu, jakož i vyvolávací pomůcky pro· vedení elektroskopického' vyvolávacího' materiálu v kaskádě přes latentní elektrostatický 'obraz a přenášecí a taviči stanici.

Bylo již ' navrženo mnoho elektrofotografických kopírovacích strojů k provádění elektrostatického' postupu, při kterém na vodivý ' ' podklad, nesoucí fotoelektricky vodivou ' isolační vrstvu, se nanese elektrostaticky obraz tím, že se nejdříve jeho' povrch rovnoměrně nabije a pak se nabitý povrch exponuje obrazcem aktivujícího elektromagnetického' záření, například světla. Obrazec záření selektivně rozptýlí elektrostatické náboje v osvětlených oblastech na fotoelektricky vodivém povrchu za vytvoření latentníhú' elektrostatického obrazu v neosvětlených oblastech. Tento' latentní elektrostatický oůraz může být vyvolán pro' vytvoření viditelného obrazu tím, že se na něj ulo2 ží vyvolávací materiál nejrůznějšími vyvolávacími technikami, z nichž nejobvyklejší je ' kaskádní vyvolávání, při kterém se tuhý vyvolávací materiál vede v kaskádě po' latentním obrazu. Pevné ·vyvolávací materiály jsou obvykle dvousložkové soustavy, které obsahují jemně rozdělené zbarvené částice, nazývané obyčejně „barvič“ .a poměrně hrubší větší zrna, obyčejně nazývaná „nosná zrna“. Vyvolaný obraz barviče se 'přenese na definitivní podklad, například obyčejný papír, a to' elektrostatickým přenosem, · tlačným stykem, nebo' jinak. Po' přenesení se obraz barviče přitaví nebo' ustálí na definitivním podkladu ' teplem, parou rozpouštědla, fixačním povlakem, atd.

Je žádoucí, aby shora popsané kopírovací stroje vyráběly 'kopie rychle, avšak elektrofotografické kopírovací stroje pracující s vysokou rychlostí, jak jsou dosud dostupné, mají řadu rysů, které by měly být zlepšeny. Rychlé kopírovací stroje jsou obvykle velké objemné .. stroje, které ' spotřebují velké množství energie. Kromě' toho je jakost kopie na takových strojích často· horší, zejména pokud' jde o pozadí. Je žádoucí vytvářet kopie s minimálními úrovněmi pozadí, tj. s minimálním množstvím' vyvolávače v neobrazových oblastech, avšak u většiny rychloběžných strojů , není možné toho· dosáhnout.

Tento· · problém je podle vynálezu řešen tím, že ' kaskádní vyvolávací pomůcky obsahují člen, umístěný těsně u povrchu fotoelektricky vodivého· bubnu, vymezující s ním úzké vyvolávací pásmo· a mající zdrsněný povrch obrácený · · k povrchu fotoelektricky vodivého· · bubnu, a že přenášecí a tavící stanice je vytvořena jako elektrostatický mezilehlý nekonečný pás, který se v přenášecím místě dotýká fotoelektricky vodivého bubnu, za kterýmžto· místem, vztaženo na směr postupu pásu, je umístěno· zahřívací zařízení · pro· ohřev sálavým teplem před místem styku přeneseného· práškovaného· obrazu s podložkou pro· tento· obraz.

Podle výhodného· provedení vynálezu sestávají pomůcky pro· nanášení elektroskopického vyvolávacího· materiálu z kaskádní vyvolávací soustavy, která zasahuje do· kaskádního toku vyvolávacího· materiálu ve vyvolávacím · pásmu · ···pro zvýšení · radiální složky · rychlosti · částic vyvolávacího materiálu. · · . · · \

Tato^ ·kaskádní vyvolávací · soustava obsahuje s výhodou vyvolávací elektrodu těsně sousedící s povrchem bubnu, přičemž povrch této elektrody, obrácený k bubnu, je zdrsněn.

Podle dalšího provedení vynálezu je členem umístěným' těsně u povrchu fotoelektricky vodivého· bubnu vyvolávací elektroda.

Mezilehlý pře.nášeci pás sestává účelně z tenkého· silikonového nebo· elastomerového· přenášecího pásu, jehož hustota tepelné kapacity je nejvýše 12,979.10^-3 J. K^-1. . cm^-2.

Podle účelného provedení vynálezu sestává · elastomerový přenášecí pás z materiálu vybraného· ze skupiny tvořené silikonovým · kaučukem a fluoroelastomery.

Elektrofotografický kopírovací stroj podle vynálezu je kompaktní, rychle vyrábí kopie vysoké jakosti a vyžaduje menších množství energie, než je obvyklé u rychloběžných kopírovacích strojů. Vyvolávací přístroj zasahuje do normálního toku vyvolávače· tím způsobem, že zvyšuje radiální rychlost · částic barviče oproti rychlosti obvyklé· u obvyklých kaskádních vyvolávacích přístrojů. Vyvolaný obraz barviče se přenese · z fotoelektricky · vodivého bubnu mezilehlým · elastomerovým pásem. Znamenité tepelné účinnosti se dosáhne tím, že pás má nízkou · tepelnou kapacitu v důsledku toho, že · se· užije zářivého· topného- tělesa, a že se dopravní · soustava · pro· papír upraví tak, že udržuje styk mezi pásem a papírem po poměrně · dlouhá období. Kombinace vysoce účinného· ¹ · vyvolávacího· přístroje, zejména přístroje, · který vyvolávacímu materiálu uděluje značně velké radiální složky rychlosti, · spolu s elastomerovým přenášecím pásem, zejména pásem sestávajícím ze · silikonových kaučuků, fluoroelastomerů nebo jejich · ekvivalentů, vede ke· kopiím· majícím výjimečně nízké · pozadí.

Na · výkresu je schematicky znázorněn e

Sšgektrofotografický kopírovací stroj podle · ^vynálezu, u něhož je užito· zdokonalené kaskádní vyvolávací soustavy s tepelně ůčin/ nou, přenášecí, tavící a manipulační sousta^; vou pro· papír.

Fotoelektricky vodivý buben 10 sestává z vodivého· kovového podkladu 11, například hliníku, který je na vnějším povrchu povlečen vrstvou 12 z fotoelektricky vodivého isolačního materiálu, zejména sklovitého selenu. Buben 10 se otáčí kolem ' své osy a podle vyobrazení proti směru hodinových ruček, čili dolů.

Čisticí stanice 20 odstraňuje zbytkový barvíc s fotoelektricky vodivého* bubnu 10 před zahájením každého· dalšího zobrazovacího sledu. Čisticí stanice 20 zahrnuje kožešinový čisticí kartáč 21, uložený na posuvném členu 22, takže kartáč může být uváděn do činnosti podle -potřeby.

Rovnoměrný elektrostatický náboj se na povrchu bubnu 10 vytváří koránovou nabíjecí stanicí 30. Tato stanice obsahuje koránový člen 31, který je elektricky spojen se zdrojem energie, například baterií 32 a se zemí.

Rovnoměrně nabitý fotoelektricky vodivý · buben 10 pak prochází zobrazovací stanicí 40. Světelné zdroje 41 osvětlují originál · 42, který se zobrazuje zobrazovací čočkou 43 a štěrbinou 44 za vytvoření elektrostatického latentního· obrazu originálu na · povrchu· fotoelektricky vodivého· bubnu 10. Lze také užít přebíhajících čili skenujících optických soustav, avšak pro udržení kompaktnosti jsou výhodnější pevné optické soustavy.

Kopírovací stroj znázorněný na obrázku je kompaktní, ale pracuje s vysokou rychlostí. Jeho velikost je poměrně malá v důsledku použití fotoelektricky vodivého bubnu 10 s malým průměrem. Průměr · bubnu 10 může být například 127 mm, což postačí pro· vytváření běžných kopií obvyklých originálů, jako normalizovaných strojem psaných stránek. Jelikož buben 10 je malý, musí být otáčen poměrně vysokými rychlostmi, aby vytvářel kopie rychle; to znamená, že buben 10 musí být pohybován rychlostí přibližně 254 mm za sekundu nebo· větší. V · důsledku kratšího· vyvolávacího· pásma a vyšší rychlosti fotoelektricky vodivého bubnu 10 je zapotřebí vysoce účinných vyvolávacích soustav. Kaskádní · vyvolávací soustavy mohou být upraveny na vysoce účinné vyvolávací přístroje, z nichž jeden · je znázorněn na obrázku.

Kaskádní vyvolávací přístroj 50 sestává ze skříně 51, ve které je uložen korečkový zdvižný dopravník, tvořený nekonečným· pásem 52, na kterém jsou korečky 53. Elektrostatický vyvolávací materiál se zvedá z jímky 54 v korečkách 53 k bodu na horním· úseku fotoelektricky vodivého· bubnu 10 a · pak se vede v kaskádě po· povrchu bubnu 10 přívodním vedením 55. Když vyvolávací materiál běží v kaskádě přes buben 10, oddě lují se . částice barvíce od nosných zrn a ukládají se na povrchu bubnu 10 v souhlasu s latentním elektrostatickým obrazem na tomto· bubnu 10, čímž se vytvoří viditelný obraz barviče. Vypotřebovaný vyvolávací materiál se vede zpět do· jímky 54 vedením 56. Vyvolávací elektroda 57, připojená napřed na předpětí, má zdrsněný povrch, čehož lze dosáhnout tím, že se její povrch vroubkuje nebo se v něm jiným způsobem vytvoří výčnělky. Tento zdrsněný povrch zasahuje do normálního toku vyvolávacího materiálu a zejména působí v tom směru, že zvyšuje radiální rychlost barviče při průchodu vyvolávacím pásmem, takže se dostane zvýšená vyvolávací účinnost.

Je možné užít také jiných rychle pracujících vyvolávacích přístrojů; nejdůležitějším parametrem je jejich vysoká vyvolávací účinnost. Lze také užít vyvolávacích soustav s magnetickými kartáči, kožešinovými kartáči, s fluidním ložem, kaskádních vy^^rol^í^vacích soustav s ·pohyblivými · pásy a vzestupných kaskádních vyvolávacích soustav.

Přenášecí á taviči stanice 60 je provedena tak, aby kopírovací stroj zůstal kompaktní, a aby byle· dosaženo mimořádné tepelné účinnosti, čímž se sníží celková spotřeba energie pro kopírovací stroj za vytvoření čistých kopií s malým pozadím. Mezilehlý přenášecí pás 61 prochází v nekonečné smyčce kolem válců . 62, 63, 64, 65, 66 a 67. Pás 61 je poháněn vhodným ústrojím, například motorem 68, který je spojen s válcem 67, který pohání ve směru hodinových ruček. Válec 62 může být nastaven napínací pružinou 69, aby .se vyrovnalo jakékoliv pronesení v mezilehlém přenášecím pásu 61, vyvolané jakýmikoliv rozměrovými změnami v důsledku teplotních změn nebo· podobně. Válec 62 je také s výhodou zhotoven z tvrdého kaučuku, který je elektricky propustný, popřípadě svodový, takže jakékoliv elektrické náboje tvořící . pozadí a vytvořené na mezilehlém. přenášecím· pásu 61, například triboélektrické náboje vytvořené mezi kterýmikoliv z válců a mezi pásem 61, se přirozeně rozptýlí dříve, než mezilehlý přenášecí pás 61 vejde do styku s fotoelektricky vodivým bubnem 10.

Přenos nastává v místě Ti, tj v bodě, na kterém se mezilehlý přenášecí pás 61 dotýká fotoelektricky vodivého bubnu 10, Přenos je řízen přenášecím válcem 70, který je umístěn na zadní straně přenášecího· pásu 61, takže může být pohybován k němu a od něho seřízením napínací pružiny 71.

Papír 72 se přivádí ze svitku 73 a uvádí se do styku s obrazem barviče na mezilehlém přenášecím pásu 61 vodícími válci 74 a 75 spolupracujícími s vodícími válci 65 a 66 pásu 61. Stykové pásmo· mezi pásem 61 a papírem 72 se úmyslně provede dostatečně dlouhé, takže papír 72 absorbuje teplo z mezilehlého· přenášecího pásu 61 a odnáší je ven z kopírovacího stroje. Přesná délka tohoto protáhlého· stykového; pásma bude zá viset na mnoha činitelích, jako· je rychlost, kterou se papír 72 a pás 61 pohybují, ale obvykle postačí, aby přenášecí pás 61 a papír 72 zůstaly ve vzájemném styku alespoň 0,5 sekundy.

Teplo se dodává selektivně k obrazu barviče na přenášecím pásu 61 tavicí soustavou 80 pro· ohřev sálavým teplem. Sálavá tavící soustava 80 sestává ze dvou žárovek 81 pro ohřev sálavým teplem, které jsou obklopeny stínítkem 82, které je vhodně isolováno, a · posuvným stínítkem 83. Posuvné stínítko: 83 může být umístěno· přímo· pod žárovkami 81, když kopírovací stroj nepracuje, takže k žárovkám 81 lze dodávat menší množství energie a přitom udržovat komoru žárovek na vysoké teplotě. Při zahájení kopírovacího· děje se posuvné stínítko 83 .posune doleva. V této poloze žárovky 81 vyzařují teplo na přenášecí pás 61, takže kopírování může začít. Jelikož komora žárovek je v nečinném režimu udržována · na vysoké teplotě, lze s kopírováním začít okamžitě, i když žárovky ještě nejsou plně rozžhaveny.

Přenášecí a tavící stanice 60 je upravena pro· tepelnou účinnost požadovanou u rychle pracujících kopírovacích soustav, má-li být zabráněno· nutnosti používání velkých množství energie. Mezilehlý přenášecí pás 61 je například zhotoven ze vhodných _ materiálů poměrně v tenkých vrstvách, aby pás 61 měl nízkou hustotu tepelné kapacity, například nižší než asi 12,979 x 10^_3 JK“1 cm~². Kromě toho může být absorpce tepla v podkladu pro přenášecí pás 61 odstraněna · nebo podstatně snížena tím, že se pás 61 povleče tenkou odraznou vrstvou, například hliníkem. Přenášecí povrch pásu 61 může být vytvořen z velkého· · množství materiálů, přičemž výhodné jsou ‘silikonové kaučuky a některé fluoroelastomery. Typický přenášecí pás sestává z polyamidového podkladu o· tloušťce 0,01270 až 0,254 mna, s odraznou vrstvou hliníku o tloušťce asi 3 x 10“⁸ mas ·.přenášecím* povrchem ze silikonového· kaučuku o· tloušťce 0,00254 až 0,254 mm.

Pro zvýšení tepelné účinnosti lze také použít průhledných pásů, například pásů podle USA pat. spisu č. 3 374 769.

Přenášecí pásy mají mít také určité povrchové vlastnosti, aby byl umožněn účinný přenos barviče. Povrch má být hladký, má mít dobré · odpojivé vlastnosti (například povrchovou volnou energii pod 4.10 ~⁴ ^/cm) a má mít vhodnou tvrdost (například 3 až 70 stupňů tvrdosti na Schoreo stupnici A).

Tavící soustava 80 také přispívá k celkové tepelné účinnosti kopírovacího· stroje. Jak bylo· shora uvedeno, zvolí se sálavá tavící soustava, jelikož sálavé tepoo selektivně zahřívá barvíc na povrchu přenášecího pásu 61. Kromě toho· posuvné stínítko¹ 83 umožňuje, aby stroj spotřeboval méně energie v nečinném stavu, avšak aby ihned po spuštění vytvářel kopie, jelikož stínítko- 83 zadržuje ' .teplo, v komoře žárovek při jejím uzavření.

Tepelná účinnost je také zabudována do. soustavy pro dopravu papíru, jelikož papíry vycházející ze · stroje působí jako tepelná jímka. V důsledku toho· se papír i přenášecí pás udržují ve vzájemném· styku po poměrně dlouhá· časová období. Kromě toho, že · se ze stroje odvádí nežádoucí teplo, odstraňuje tento prodloužený styk také jakékoliv teplo· přítomné v přenášecím · pásu, což zabraňuje zpětnému převodu tepla na fo.toelektricky . vodivý buben 10 v místě Ti.

Lze také · užít jiných přenášecích nebo tavících soustav za předpokladu, že vedou k požadované tepelné účinnosti. Například přenos v místě Ti se podle vyobrazení provádí tlakovým stykem mezi přenášecím pásem 61 a fotoelektricky vodivým bubnem

10. Avšak lze užít i elektrostaiického přenosu a někdy to· může být dokonce i výhodou, protože se pak dostane tenká vzduchová mezera, která isoluje fotoelektricky vodivý buben 10 proti jakémukoliv zpětnému přenosu tepla. Také · lze užít jiných tavících · soustav například mikrovlnných, . které vedou k selektivnímu přenosu tepla k barvicí a k požadovaným tepelným účinnostem. Podle vyobrazení je definitivní nosný podklad z papíru jako obvykle, avšak místo papíru lze užít i jiné definitivní podkladové · materiály.

Shora uvedeného· kopírovacího stroje může být použito pro práci se zachováním obrazu. To· znamená, že z jedné expozice· lze vytvořit mnoho· kopií. Tento· způsob práce také přispívá k vysoké rychlosti dosažené kompaktním kopírovacím strojem podle vynálezu.

Claims (6)

1. Elektrofotografický kopírovací stroj, který obsahuje otáčivý buben s fotoelektricky vodivým · isolačním povrchem, dále ústrojí pro nanášení rovnoměrného elektrostatického náboje na povrch bubnu, ústrojí, kterým se rovnoměrný elektrostatický nábojový obrazec vystavuje světelnému obrazu originálu, čímž se vytvoří na povrchu bubnu latentní elektrostatický obraz originálu, jakož i vyvolávací pomůcky pro vedení elektroskopického· vyvolávacího· materiálu v kaskádě přes latentní elektrostatický obraz · a přenášecí a taviči stanici, vyznačující se tím, že kaskádní vyvolávací pomůcky (50) · obsahují člen, umístěný těsně u povrchu fotoelektricky vodivého· bubnu (10), vymezující s ním úzké vyvolávací pásmo a mající zdrsněný povrch obrácený k povrchu fotoelektricky vodivého· bubnu (10), a že přenášecí a tavící stanice (60) je vytvořena jako elektrostatický mezilehlý nekonečný pás (61), který se v přenášecím místě (Ti) dotýká fotoelektricky vodivého bubnu (10), za kterýmžto· místem, vztaženo· na směr postupu pásu (61), je umístěno· zahřívací zařízení (80) pro· · ohřev sálavým teplem· před místem styku přeneseného práškového obrazu s podložkou pro tento· obraz.

2. Elektrofotografický kopírovací stroj podle bodu 1 vyznačující se tím, že pomůcky

VYNALEZU (50) pro nanášení elektroskopického· vyvolávacího materiálu sestávají z kaskádní vyvolávací soustavy, která zasahuje do· kaskádního toku vyvolávacího· materiálu ve vyvolávacím pásmu pro zvýšení radiální složky rychlosti částic vyvolávacího- materiálu.

3. Elektrofotografický kopírovací stroj podle bodu 2 vyznačující se tím, že kaskádní vyvolávací soustava (50) obsahuje · vyvolávací elektrodu (57) těsně sousedící s povrchem bubnu (10), přičemž povrch této· elektrody (57), obrácený k bubnu (10), je zdrsněn.

4. Elektrofotografický kopírovací stroj podle bodu 1 · vyznačující · se tím, že členem umístěným těsně u povrchu fotoelektricky vodivého· bubnu (10) je vyvolávací elektroda (57).

5. Elektrofotografický kopírovací stroj podle kteréhokoliv z bodů 1 až 4 vyznačující se tím, že mezilehlý přenášecí pás (61) sestává z tenkého silikonového· nebo· elastomerového přenášecího pásu, jehož hustota tepelné kapacity je nejvýše 12.979.10~³ J. K“i cm2.

6. Elektrofotografický kopírovací stroj podle bodů 1 až 5 vyznačující se tím. že elastomerový přenášecí pás (61) · sestává z materiálu vybraného ze skupiny tvořené silikonovým kaučukem a · fluoroelastomery.