DE2454335A1

DE2454335A1 - Elektrostatographisches kopiersystem

Info

Publication number: DE2454335A1
Application number: DE19742454335
Authority: DE
Inventors: Walter C Allen
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1973-12-03
Filing date: 1974-11-15
Publication date: 1975-06-05
Also published as: US3830589A; CA1033804A; JPS5090337A; GB1475551A

Description

Xerox Corporation
Xerox Square

Rochester, New York 14644
USA

Elektrostatographisches Kopiersystem

Die Erfindung betrifft ein elektrostatographisehes Kopiersystem, bei dem ein Bild auf einer Abbildungsfläche geformt und in einer Übertragungsstation mit Hilfe elektrischer Übertragungsfelder, die von einer elektrischen Übertragungeeinrichtung erzeugt werden, auf ein Kopieblatt übertragen wird, das von einer Transporteinrichtung durch die Übertragungsstation transportiert wird·

In der Xerographie wird in der üblichen Übertragungsstation Toner von dem Photoreaeptor (der ursprüngliche Träger mit Abbil~ dungsfläehe) auf das Kopieblatt (eier endgültige Bildträger) übertragen, line derartige Übertragung von Entwicklerroaterial ist auch in anderen elelctrostatographischen Verfahrensschritten notwendig, beispielsweise bei einer elektrophoretischen Entwicklung. In der Xerographie erfolgt die Übertragung des Entwicklers gemeinhin durch elektrostatische Kraftfelder, die von Gleichstromlaäungen erzeugt werden, die auf die Rückseite des Kopieblattes (d.i. die zum Kontakt mit dem tonertragenden Photorezeptor entgegengesetzte Seite) in ausreichendem Maß aufgebracht werden, um die den Toner am Photoreseptor festhaltenden Ladungen au überv/inden und den größten Teil des Toners auf das

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Papier herüberzuziehen. Diese xerographischen Übertragungs£el~ der werden im allgemeinen auf zweierlei Weise erzeugt., nämlich entweder durch lonenemission von einem Übertragungscorotron auf das Papier, wie in der US-PS 2 807 233 beschrieben, oder mittels einer mit Gleichspannung vorgespannten Übertragungsrolle bzw. eines Bandes, die bzw. das auf der Papierrückseite entlang-rollte Beispiele für Übertragungssysteme mit vorgespannter Bolle sind in der US-Patentanmeldung Serial Hr. 309 562, eingereicht o-i p/ 11 iQ7i> ( dt.Patentanm. P 2j5 42 856.0 \ _nYiA ^_{n Ann}

folgenden US-PS'n gegeben: 2 807 233; 3 043 684} 3 267 840? 3 328 193; 3 598 580; 3 625 146; 3 630 591; 3 691 993; 3 702 482; 3 684 364. Darunter beschreibt die PS 3 328 193 ein Übertragungssystem mit mehreren beabstandeten Rollen auf unterschiedlichen Spannungshöhen.

Die elektrostatischen Übertragungsfelder und der Kontaktdruck bei der Übertragung sind für eine gute Bildqualitat des übertragenen Bildes wesentlich. Dies gilt auch für die Registerhaltigkeit des Blattes. Ferner nimmt das Kopieblatt im typischen Fall eine haftende Ladung an und auch die Abbildungsfläche trägt eine ladung. Das Kopieblatt muß daher am Ausgang von der Übertragungsstation oder am Ende des Übertragungsprozesses von der Abbildungsfläche mechanisch oder elektrostatisch abgestreift oder sonstwie getrennt werden, und dies ohne das übertragene Bild au stören, das im typischen Pail zu diesem Zeitpunkt noch nicht fixiert ist und daher leicht durch mechanische oder elektrische Kräfte zerstört werden kann. Ein zweckmäßiges System zur Handhabung des Kopieblattes bei der Übertragung sieht daher ein Band vor, auf dessen Oberfläche das Kopieblatt auf seinem gesamten Weg durch die Übertragungsstation festgehalten wird. Ein derartiges System ist genauer in der US-Patentanmeldung (..4tl·.. Patentanmeldung P 24 53 431.4 .

) unter dem Titel "Bandübertragungssystem" beschrieben.

Unter den weiteren Vorschlägen für BandÜbertragungssysteme ist in der US-PS 3 332 328 eine xerographische Übertragungsstation offenbart, die ein Band in einer in sich geschlossenen Schleife

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enthält, auf dem die Kopieblätter durch die Ubertraguhgsstsrbion geführt und mit'der xerographischen Trommel in Eontakt gcbx-ae&t· werden, sowie eine JCoronaladungselnrichtung, die auf lter Rück-' eeite des endlosen Übertragungsbandes eine Übertragungsladung anbringt.

Auch das System der US-PS 3 357 325 enthält diese wesentlichen Merkmale und zusätzlich noch eine weitere Koronalaöungseinriehtung zum Aufladen des Kopieblattes auf dem Band vor der Übertragung, um das Papier auf dem Band elektrostatisch festzuhalten. Dabei ist jedoch zu beachten, daß ein derartiges'Aufladen des Papiers (oder Bandes) zum gesamten Übertragungspotential beiträgt, was im allgemeinen unerwünscht ist, es sei denn, diese zusätzliche Ladung kann konstant gehalten werden. Ein Übertragungskoronagenerator ist relativ zur Rückseite des Bandes gekippt, um das Eichorn-Übertragungsfeld vorzusehen.

In der US-PS 3 647 292, ausgegeben am 7.-3.1972, ist ein gleichmäßiges Übertragungsband system beschrieben, das ein Kopieblatt durch die Übertragungsstation transportiert, sowie eine Vakuumeinrichtung zum Festhalten des Kopieblattes auf dem Band, und eine Einrichtung zum Erzeugen des Übertragungsfeldes, die in einem Ausführungsbeispiel aus mehreren stationären Übertragungselektroden in einer stationären, unterteilten Platte mit unterschiedlichen (zunehmenden) angelegten Potentialen, die auf die Rückseite des Übertragungsbandes einwirken, besteht. Diese Form kommt der vorliegenden Erfindung am nächsten.

In der US-PS 3 644 034, ausgegeben am'22.2.1972, ist ein Übertragungsband in Form eines in Segmente unterteilten, breiten, leitenden Bandes beschrieben, an das von zwei Stützrollen auf die über die Rollen laufenden Segmente zwei unterschiedliche Potentiale angelegt werden. Die leitenden Segmente sind durch isolierende Segmente von T,6 mm (1/16 Zoll) voneinander getrennt.

Die erstrebenswertesten Eigenschaften eines Übertragungssysteiiia -sind eine hohe Übertragungseffizienz ohne Mangel des Bildes

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und eine hohe Zuverlässigkeit im Betriebj v/o zu eine liohkeit gegenüber veränderlichen Umv/eltfaktoren (relative Feuchtigkeit, Papierart usw.) gehört, wobei diese Eigenschaften mit einer möglichst einfachen Bauart und möglichst niedrigen Kosten erreicht werden sollen. Ein wichtiger Gesichtspunkt für die Betriebssicherheit des Übertragungssystems ist eine zuverlässige PapieriLandhabung. Hier au gehört ein guter Kontakt des Papiers mit dem Photoleiter vor dem Anlegen eines zur Übertra~ ' gung tauglichen Feldes. Ein Übertragungssystem mit einem vorgespannten Band bietet die Möglichkeit einer zuverlässigen Papierhandhabung mit hoher Übertragungseffizienz und weniger Bildrnängeln. Ein Bandübertragungssystem kann verschiedene Formen haben. Sein Hauptcharakteristikum ist das Vorhandensein eines Bandes, an dem das Papier zuverlässig haftet und dann durch das Übertragungssystem und eventuell weiter sum Schmelzsystem transportiert wird.

Das vorgespannte Band kann die optimale Raumform haben, um au bewirken, daß das Papier nach der Übertragung von dem Photoleiter abgestreift wird, wodurch Wechselwirkungen zwischen Übertragung und Abstreifen, wie sie in üblichen Übertragungssystemen mit Koronaentladung oder vorgespannter Rolle auftreten, reduziert werden. Auch durch den Bandtransport in die Übertragungszone kann der kritische Einfluß der Konfiguration der Papiereinführung, wie man sie in Koronasystemen findet, beseitigt werden. Ein kontinuierlicher Papiertransport auf dem Band in und durch den Übertragungsbereich reduziert die Gefahr von Defekten aufgrund einer 3?ehlanpassung der Geschwindigkeit auf ein Minimum« Das Problem, auch für dicke Papiere und kleine Radien des Photoleiters in Koronaübertragungssystemen mit Sicherheit einen guten Kontakt zwischen dem Papier und dem Photorezeptor herzustellen, entfällt bei Bandsystemen, weil bei diesen das Papier lediglich an dem unendlichen Radius des praktisch ebenen Bandes haften muß, nicht am Photoleiter. Außerdem lassen sich bei Bandsystemen geringere Spaltdrücke herstellen mit mehr Flexibilität als bei Übertragungssystemen mit vorgespannter Rolle. Das spätere Abstreifen des Kopieblattes von dem Band kann mittels einer

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scharf gekrümmten Austrittsbahn erfolgen, indem man boioplvlovv.d se das Band um eine Rolle mit kleinem Radius laufen läßt und die dem Eopietolatt eigene Biegesteifigkeit für eine öelusttätlge Abstreifung ausnützt.

Heben solchen Vorteilen für den Papiertransport bietet ein B&nrl·*· übortragungssyetem noch spezielle Möglichkeiten. .-Dasu ^shöreMs Gleichseitiges doppelseitiges Kopieren, indem zunächst das Tonerbild auf das Band übertragen und dann die Ladung dos Toners (durch Koronabehandlung) umgekehrt wird, bevor die nächste Übertragung stattfindet? direkter Transport des Papiers zu oder durch die Schmelseinrichtungj und BiIdkonservierung, cLfcu mehrere Kopien von dem gleichen latenten Bild.

•Die Schwierigkeiten für eine erfolgreiche Bildübertragung sind bekannt. Im Vorspaltbereich, d.i. in dem Bereich vor der Übertragung, bevor das Kopiepapier mit dem Bild in Kontakt kommt, ist das Bild, wenn die Übertragungsfelder hoch sind, für eine Übertragung durch den Luftspalt empfänglich, was zu einer schlechteren Auflösung und im allgemeinen zu flauen Bildern führt. Wenn zudem eine Vorspaltionisation vorhanden ist, kann dies zu "Verblitzen", Verlust von Übertragungseffizienz oder einer unsauberen Übertragung und einer geringeren Funktionsbreite des Systems führen. Im Nachspaltbereich, d.ic im Bereich αor Trennung des Papiers vom Photoleiter, können bei niedrigen Übertragungsfeldern (etwa unter 12 Volt pro Mikron für Striche und 6 Volt pro Mikron für volle Flächen) hohle Zeichen entstehen, insbesondere bei glattem Papier, großen Tonerschichthöhen und hohen Spaltdrucken (über etwa 0,07 at). Wenn andererseits die Felder im Nachspaltbereich untauglich sind, kann die resultierende Ionisation eine Instabilität des Bildes verursachen. Um eine hohe Übertragungseffizienz und eine »permanente" Übertragung zu erzielen, müssen im Spaltbereich selbst die Übertragungsfelder so stark wie möglich sein (größer als etwa 20 Volt pro Mikron). Derartig unterschiedliche Felder in benachbarten Bereichen reproduzierbar und mit geeigneten Übergängen herzustellen.,. ist schwierig. Die Erfindung will dies erreichen«

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Si ο rocht hi ex-« u ein cliiktrootato^raphifJOliGB' Kopiersyüton ~?τ-λ'_¥ \'xe Cü !ι.·, komv;-eiichr;.cndcn io.il des ersten Anspruchs öcrgwlc^.·;ι:

Das erfiiHlurgc^ür.iäße Übcrtragimgooystem kann in jecle.r gewünsebten }J;ihn_v Orientierung oder Konfiguration verwendet werden« Eb kann ir^i:¹ Übertragung in Verbindung mit einer Abbildungsfläöhο dienen_y 6ie irgendeine} gevmiischtG ii'orm hat,, etwa ein Zylinder oöcr e.ln Band ist. Photoleitor rait "banäförDiger Abbild ungsf Iac ho in elolLtroßre-pliiBohen Kopiersystemen sind "beispielsweise in den US-PS·η 3 092 039» 3 70? 138 und 3 719 165 Tießohriöben.

Die oben erwähnten Veröffentlichungen lehren u*a.- Einzelheiten verschiedeno!* geeigneter xerographischer Eanstruktionen, Materialien u.nd Funktionen« Vfeitere Beisspiele Bind in den Büchern "IDlectrophotüßrspliy" von E₀H. Schaf fort und "Xerography and Related Processes" von John H. DesDauer und Harold E. Clark, "bei de erstmals 1965 erschienen "bei IOoa.1 Press Ltd., London, beschrieben·

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Torteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden "Beschreibung eines Ausführungsbei£spi anhand der Zeichnungen« Darin zeigen;

Pig.1 eine Schnittansicht eines erfindungsgonäßen elektrostatographischen Bildübertragungssystems in einer AuGführimgsformj

Figt2 eine Draufsicht des Systems der Fig.1_e

Ia den Fig.1 und 2 ist ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Über tragung ssystems 10 dargestellt. Das System 10 bietet die obon beschriebenen Vorzüge eines vorbestimmten, passend zugeBCihnitte- neu Übertragungsfeldes, wobei die Übertragungsfelder durch die gesamte Übertragimgsstation 12 entlang der Bahn des durch die Übertrn^un.crsrstation laufenden Kopieblattes 14 J-rontiiiuicrli.c;.-} auf die gewünschte Höhe augeschnitten werden können* Dion geschieht hier durch einen einsigon_f als integrale Einheit au^c-bildeten Übertragungsblock 16, der sich für eine MasaenproduJr-·

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tion mit herkömmlichen ForDiungsverfahren ala ein integrales Gußoder Formstück eignet«, Im Betrieb ist der Übertragungsbloclc 16 in seiner Lage fixiert und enthält keine bewegten Teile.

Der Übertragungsblock 16 enthält in dem vorliegenden Beispiel nur drei parallele, beabstandete Leitungsschienen, die in ein Widerstandsaater-ial 17 eingegossen sind; das Widerstandsmateri&i kann Gummi, Preßkohle, mit Widerstand behafteter Kunststoff oder ein sonstiges geeignetes Y/ider Standsmaterial sein. Die drei Leitungesehienen bilden eine Vorspaltelektrode 20, eine Spaltelektrode 22 und eine ÜTachspaltelektrode 24 und sind dementsprechend relativ zu dem zwischen dem Kopieblatt 14 und der photoleitenden Abbildungsflache 25 gebildeten Bildtibertragungsspalt angeordnet.

Der gesamte Übertragungsblock 16 einschließlich der Elektroden 20, 22 und 24 h.at quer zur Bewegungsrichtung des Kopieblattes 14 eine gleichmäßige Konfiguration. D.h. der Querschnitt der Fig.1 wäre der gleiche in jeder beliebigen senkrechten Ebene durch den Block (durch Pig.2) in Bewegungsrichtung des Kopieblattes.

Das Kopieblatt 14 kann mit Hilfe einer beliebigen geeigneten Transporteinrichtung durch die Übertragungsstation transportiert werden. Das gezeigte dielektrische Transportband 30 ist besonders zweckmäßig. Das Festhalten des Kopieblattes kann elektrostatisch oder durch Saugkraft geschehen. Ein Vorzug der Anordnung mit Transportband 30 besteht darin, daß das Transportband die Lage des Papiers zwangsläufig steuert und Unterschiede in der Papierdicke usw. ausgleicht. Der Übertragungsblock 16 wird vorzugsweise in einem kleinen Abstand hinter dem Band stationär fixiert und ist mit einer glatten ebenen Fläche versehen, auf der das Band mit seiner Rückseite ohne weiteres entlanggleiten kann, falls es mit dem Block "in Kontakt kommen sollte. Bei dieser Anordnung ist der Abstand zwischen jeder Stelle des Blockes 16 _ und der benachbarten Stelle auf der Abbildungsfläche 25 stets konstant, da die Abbildungsfläche ebenfalls praktisch ortsfest

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ist. Menu also ein Fixpunkt auf dem Blöclc 16 mit einem konstanten elektrischen Übertragungspotential belegt wird, bleibt das Übertragungsfeld an dieser Stelle ebenfalls praktisch konstant, und dies im wesentlichen unabhängig von Änderungen in der Loge des Bandοa oder des Kopieblattos, solange keine Ionisation stattfindet. Dies steht im Gegensatz zu einem herkömmlichen Übertragungssystem mit vorgespannter Rolle, bei dem die 'vorgespannte Rolle an der Rückseite -des Kopieblattes abrollt und das Kopieblatt dabei die Abmessung des Übertragungsspaltes bestimmt» 3)er Übertragungsblock 16 könnte natürlich auch beweglich gehaltert sein, so daß er aiii der Rückseite des Bandes 30 entlangläuft .

Die Übertragungselektroden 20, 22 und 24 sind vorzugsweise an verschiedene Abgriffe einer gemeinsamen gebräuchlichen Gleich™ spannungsquelle 32 angeschlossen. Wie man sieht, ist die Vorspaltelektrode 22 auf ein viel niedrigeres Potential (einige hundert Volt oder weniger) vorgespannt als die Spaltelektrode und die Wachspaltelektrode, die z.B. auf 3000 bis 5000 Volt vorgespannt sein können, je nach dem Übertragungsspalt, der Dielektrizitätskonstanten des Bandes usw. Um die Übertragungsvorspannungen verhältnismäßig niedrig zu halten, ist ein ziemlich dünnes Band von weniger als 0,6 mm (25 mil) zweckmäßig.

Der Übertragungsblock 16 sieht eine neuartige, nichtlineare passende Gestaltung der von dem Block 16 in den Bereichen zwischen den Elektroden 20, 22 und 24 erzeugten Übertragungsfelder vor, das sind die Übertragungsfelder auf dem Weg des Papiers. Wenn der Block 16 zwischen diesen Elektroden Widerstandsmaterial 17 mit gleichmäßigem ohmschen Widerstand und gleicher Dicke aufweisen würde, wäre die Spannung an Jeder Stelle zwischen den Elektroden einfach eine lineare Funktion ihres Abstandes von den Elektroden. Durch die vorliegende Anordnung ist jedoch diese Beziehung wesentlich verändert.

Der Block 16 kann aus einem homogenen Widerstandsmaterial 17 geformt oder gegossen sein, aber die Dicke des Materials 17 va-

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riiert, indem die Höhe der Oberfläche des Blockes 16 swisehs/i den Elektroden in Richtung des Papierweges unterschiedlich :lr.·!;* Demgemäß ist der Widerstand "zwischen den Elektroden- bestiBint nicht-linear und ändert sich auch nicht linear mit dem Abstand von der Elektrode. Dementsprechend ändern sich auch die von dem Block 16 erzeugten Übertragungsfelder in der gleichen nicht-linearen Beziehung, die durch die Dicke des .Blocks ..ft-ötgelG^t ist. Zudem sind vorzugsweise diese Widerstände und Übertragung^™· feider unsymmetrisch zur Spaltmittenlinie und zur Spaltelektrode 22j wie dargestellt. Der spezifische Widerstand des Materials 17 selbst ist nicht kritisch, solange er gleichmäßig ist, da er bei konstanter Speisespannung 32 nur die Energieverluste., nicht aber die Spannungen beeinflußt. Die Spannungen längs öeo Blockes werden durch die Blockdicke an der jeweiligen Stelle bestimmt. Bei dem als Beispiel dargestellten Übertragungsblook 16 ist das Material 17 in den Bereichen neben der Spaltelektrode 22 wesentlich dicker, wodurch über diesen Bereichen ein kleinerer Widerstand geschaffen ist, was bewirkt, daß die Vorspannungshöhe auf der Elektrode 22 in diesen Bereichen dominiert. Dagegen erzeugt der dünnere Querschnitt des Blockes 16 bei Annäherung an die Vorspaltelektrode dort einen höheren Widerstand, wodurch das durch die Spaltelektrode in diesen Bereichen angelegte Potential abnimmt.

für jede gewünschte Kontur des Übertragungsfeldes kann eine gewünschte Kontur des Blockes auf einfache Weise empirisch oder durch Standardmethoden bestimmt werden. Dann kann die obere Formfläche für den Block 16 übereinstimmend konturiert werden. (Bezüglich Feldkonturen usw. sei auf das Buch "Classical Electrodynamics" von John David Jackson, erschienen 1962 bei John Wiley and Sons, Hew York, verwiesen).

Das beschriebene Übertragungssystem ist als besonders zweckmässig anzusehen. Doch sind im Rahmen der Erfindung Abänderungen möglich.

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Claims

Patentansprüche

M ./Elektrostatographisches Kopiersystem, bei dem ein Bild auf einer Abbildungsfläche geformt und in einer Übertragungsstation mit Hilfe elektrischer Übertragungsfelder, die von einer elektrischen Übertragungseinrichtung erzeugt werden, auf ein Kopieblatt übertragen wird, dadurch gekennzeichnet , daß das Kopieblatt von einer Transporteinrichtung durch die Übertragungsstation transportiert wird, daß die elektrische Übertragungseinrichtung eine Einrichtung (16) zum Erzeugen passend zugeschnittener Übertragungsfelder umfaßt, die zwischen dem Kopieblatt (14) und der Abbildungsfläche (25) an &er Übertragungsstation elektrische Übertragungsfelder in einer Feldverteilung mit vorbestimmter variabler Intensität erzeugt, und die mehrere, auf unterschiedliche Höhe elektrisch vorgespannte Elektroden (20,22,24) aufweist, die in Abständen voneinander entlang dem V/eg des Kopieblattes durch die Übertragungsstation angeordnet sind, sowie ein Element (17) mit variablem Ohmschen Widerstand, das die leitenden Elektroden (20,22,24) miteinander verbindet, so daß längs des Weges des Kopieblattes durch die Übertragungsstation ein sich ändernder Widerstand und daher ein variierendes Übertragungsfeldpotential zwischen den leitenden Elektroden vorgesehen ist.

'2. Kopiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die leitenden Elektroden (20,22,24) und das Element (17) mit variablem Widerstand quer zur Fortbewegungsrichtung des Kopieblattes durch die Übertragungsstation eine praktisch gleichbleibende Abmessung haben.

3. Kopiersystem nach'Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Element (17) mit variablem Widerstand aus einem Widerstandsmaterial mit gleichmäßigem spezi-

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fischen Widerstand, aber selektiv unterschiedlicher Dicke in Fortbewegungsrichtung des Kopieblattes besteht.

4. Kopiersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die leitenden Elektroden aus wenigstens zwei parallelen Schienen bestehen.

5. Kopiersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß drei leitende Elektroden (20,22,24) vorgesehen sind.

6. Kopiersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen leitenden Elektroden an Abgriffe unterschiedlicher' Spannung einer gemeinsamen Energiequelle (32) angeschlossen sind.

7. Kopiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die feiderzeugende Einrichtung (16) aus einem integralen Guß- oder Formteil besteht, in dem die leitenden Elektroden in dem Widerstandsmaterial (I?) eingegossen sind, so daß ein einheitlicher stationärer Block geformt ist.

8. Kopiersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dicke des Widerstandsmaterials asymmetrisch ändert.

9. Kopiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¹zeichnet, daß drei leitende Stäbe (20,22,24) vorgesehen sind, die im Vorspalt, im Spalt bzw. im Nachspalt der Übertragungsstation angeordnet sind.

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