"Werkwijze en inrichting voor elektrostatische kleurendruk"
Bekende werkwijzen en inrichtingen voor het vervaardigen van
kleurkopieën van gekleurde originelen, gebruikmakend van elektrostatische technieken, vergen het optisch projecteren van in kleuren ontlede beelden van het origineel op een enkel geladen elektrofotografisch element of een aantal geladen elektrofotografische elementen, en
<EMI ID=1.1>
elektrostatische beelden, het ontwikkelen van elk elektrostatisch beeld
met zijn eigen kleur en het vervolgens fixeren van de beelden over
elkaar. De op de elektrofotografische elementen geprojecteerde beelden
worden verkregen door het daarop projecteren van het origineel via een
aantal kleurseparatiefilters, een voor elke ter reproduceren kleur.
Afhankelijk van het gebruikte stelsel wordt het uiteindelijk verkregen samengestelde beeld ofwel direkt gevormd op een enkel elektrofotografisch element, danwel overgedragen van een of meer elektrofotografische elementen naar een laag dragermateriaal, zoals normaal papier. Hoewel reeds vele verschillende elektrostatische stelsel zijn voorgesteld en gerealiseerd zijn ze alle onbevredigend gebleven. De reden daarvoor is dat het resulterend apparaat te groot is, een te complexe constructie heeft, duur te vervaardigen en te bedrijven is, onbetrouwbaar is, of
niet in staat is om beelden te leveren met een kwaliteit of resolutie vergelijkbaar met die verkregen met de fotografische en/of lithografische technieken. Bovendien ontbreekt de mogelijkheid om veranderingen in kleur, afmeting of kleurschakering in de uiteindelijke kopie aan te brengen, tenzij via moeilijk uit te voeren en dure processen.
Thans is commercieel een elektrofotografische film beschikbaar die eigenschappen en kwaliteiten heeft welke aanzienlijk beter zijn dan die van andere bekende elektrofotografische films. Bedoelde film heeft een fotogeleidende bekleding die geheel anorganisch is, microkristallijn, elektrisch anisotroop van aard, geen reciprociteitseff ecten of effecten. resulterend uit intermitterend bedrijf vertoont, bij lage spanningen kan worden gebruikt, zeer gevoelig is en uitgaande van analoge of digitale informatie tonerbeelden met bijzonder hoge kwaliteit kan leveren.
Deze elektrofotografische film is goed geschikt voor het van kleuroriginelen vervaardigen van kleurkopieën met een zeer hoge resolutie gebruikmakend van elektrostatische technieken en kan worden gebruikt op
een wijze die met de tot nu toe bekende films, niet realiseerbaar was.
Door de zeer hoge responsiesnelheid van de bekleding (die in nanosekonden kan worden belicht) kan een inrichting waarin een dergelijke film wordt'toegepast met hoge snelheid werken.
Voor de stand der techniek"betreffende elektrostatische kopieer-en druktechnieken wordt verwezen naar de Amerikaanse octrooi-
schriften 3.399.611, 3.690.756, 3.832.170, 4.095.879, 4.120.577 en
4.124.286.
De uitvinding verschaft een werkwijze van elektrostatische kleurdruk waarbij de individuele kleuren van een uit deelkleuren opgebouwd beeld digitaal worden opgeslagen in een rekeninrichting en separaat kunnen worden opgeroepen voor het met behulp van een laser beschrijven van een elektrofotografisch element, gebruikmakend van een roterende elektrofotografische trommel en een overdrachtrol waarbij een ontvangend materiaal samenwerkt met de roterende elektrof otografische trommel, en de trommel wordt geladen, belicht met een beeld van een deelkleur, dit beeld van toner wordt voorzien en het tonerbeeld op het ontvangend materiaal wordt overgebracht,
welke volgens de uitvinding daardoor wordt gekenmerkt dat de belichting bestaat uit het oproepen en met behulp van een laser inschrijven van het beeld en al deze stappen in een omwenteling van de trommel worden uitgevoerd met een gelijktijdige enkele omwenteling van de overdrachtrol terwijl het laden, inschrijven, van toner voorzien en overdragen voor elke aparte kleur van het uit kleuren samengesteld beeld wordt herhaald gedurende elke daarop volgende omwenteling van trommel en overdrachtrol totdat alle kleuren in de juiste
stand ten opzichte van elkaar over elkaar op het ontvangend materiaal zijn overgedragen dat daarna van de overdrachtrol wordt verwijderd en wordt vervangen door een ander, waarna bovengenoemde stappen worden herhaald.
Bij voorkeur wordt deze werkwijze zodanig uitgevoerd dat elk latent elektrostatisch beeld corresponderend met een van de kleurcomponenten van...het kleurorigineel wordt gevormd gedurende een omwenteling van het roterend element en elk op deze wijze gevormd latent elektrostatisch beeld wordt ontwikkeld met het materiaal waarvan de kleur correspondeert met de kleurbeeldcomponent van het latente elektrostatisch beeld door het successievelijk bewegen van een aantal ontwikkeleenheden, die elk een verschillend kleurmateriaal bevatten, langs het elektrofotografisch element en in een bestuurde tijdopeenvolging, een en ander zodanig dat elke ontwikkeleenheid onafhankelijk een resp.
latent elektrostatisch beeld zal ontwikkelen gedurende de omwenteling daarvan en elk zo ontwikkeld beeld wordt overgedragen op een vel dragermateriaal met de verschillende beelden over elkaar en met evenveel kleur en als er omwentelingen van het roterend element zijn.
De uitvinding verschaft voorts een inrichting voor het uitvoeren van bovenomschreven werkwijze, omvattende een roterend elektrof otografisch element, aandrijfmiddelen voor het roterend aandrijven daarvan in een cyclus langs achtereenvolgens een serie bewerkingsstations die
<EMI ID=2.1>
belichtingsstation, een ontwikkelstation en een beeldoverdrachtstation, en met middelen voor het aanbrengen van een uniforme elektrostatische lading op een deel van het elektrofotografisch element in het laadstation, welke volgens de uitvinding wordt gekenmerk door:
A. middelen voor het achtereenvolgens vormen van een aantal latente elektrostatische beelden op het elektrofotografisch element in het belichtingsstation gedurende de rotatie van dit elektrofotografisch element, waarbij elk van deze elektrostatische beelden correspondeert met een verschillende der kleurbeeldcomponenten van het gekleurd origineel en elk beeld gedurende een cyclus wordt gevormd;
B. een ontwikkelinrichting, ingericht voor beweging door het ontwikkelstation volgens een baan die in hoofdzaak tangentieel is ten opzichte van het roterend elektrofotografisch element, en welke ontwikkelinrichting bestaat uit een aantal in een rij aangebrachte ont-wikkeleenheden ingericht om achtereenvolgens door het ontwikkelstation te bewegen, waarbij elke ontwikkeleenheid is gevuld met ontwikkeld en tonermateriaal waarvan de kleur correspondeert met de kleurbeeldcomponent van een van de latente elektrostatische beelden;
C. aandrijfmiddelen voor het stapsgewijs bewegen van de ontwikkelinrichting volgens de tangentiële baan door het ontwikkelstation in een tijdbestuurde relatie ten opzichte van de vorming van de corresponderende latente kleurbeelden en voor het brengen van de ontwikkeleenheden in de toneroverdragende stand ten opzichte van het elektrof otografisch element wanneer elke eenheid in het station is, waarbij de aandrijfmiddelen stapsgewijs de ontwikkeleenheid brengen in het ontwikkelstation, deze daar gedurende een voldoende lange werkperiode houden en vervolgens de ontwikkeleenheid uit het ontwikkelstation brengen waarbij tegelijk de volgende eenheid in het station wordt gebracht,
terwijl het gedeelte van het elektrofotografisch element dat een corresponderend latent kleurbeeld van elke ontwikkeleenheid bedraagt geheel door het ontwikkelstation wordt bewogen gedurende de werkperiode waarin de resp. ontwikkeleenheid zich in dit station bevindt; en door
D. een overdrachtinrichting voor het overdragen van elk ontwikkeld beeld op een vel dragermateriaal waarbij de beelden over elkaar
<EMI ID=3.1>
gedurende de resp. cyclus daarvan, en waarbij er evenveel cycli als kleuren, en op elk vel evenveel afdrukken als cycli zijn.
De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening.
De tekening toont, gedeeltelijk in perspectief en gedeeltelijk in blokschemavorm, een inrichting volgens de uitvinding voor het vervaardigen van kleurdrukken uitgaande van kleuroriginelen.
De elektrofotografische kopieerinrichting volgens de uitvinding is in het geheel aangegeven met het verwijzingscijfer 11.
Het te kopiëren origineel wordt aangebracht op een vlak aftastbed 13 waar het beeld snel wordt afgetast en ontleed in drie of vier kleurseparaties, vastgelegd als digitale informatie. De aftaster 13
kan zijn opgebouwd met een witte lichtbron, een optische aftasteenheid, een rood, een groen en een blauw filter voor het vormen van de drie kleurseparaties en een analoog-digitaal omzetter voor het omzetten van de analoge informatie in digitale data. De drie of vier kleurseparaties kunnen simultaan worden gevormd door het gelijktijdig projecteren van beelden van het origineel door de drie filters; een speciaal filter of aftaststelsel kan worden gebruikt voor zwarte pigment.
De op deze wijze verkregen data wordt ingevoerd in een rekeninrichting 15 waar de data wordt opgeslagen, permanent of tijdelijk, en verder verwerkt. Dit verder verwerken omvat het omzetten van de rode, groene, blauwe en zwarte digitale data in resp. waarden voor cyaan, magenta, geel en zwart. Deze verdere verwerking kan ook bestaan uit bewerkingen zoals lineaire schaalverandering, uitvergroten, dichtheidsverschuiving,gammamodificatie, het wijzigen der kleurbalans, omkeren van kleuren, het voorzien van aanduidingen etc.
Een gr afisch display eindstation 17 verbonden met de rekeninrichting 15 maakt het mogelijk de daarin opgeslagen beelden constant te controleren.
Een laserstelsel 19 voor het schrijven van beelden door gebruikmaking van de digitale data is met de rekeninrichting 15 verbonden. Het laserstelsel 19 kan bestaan uit een aftastprisma, een laser een
een akoestisch- optische modulator voor het moduleren van de uitgaande bundel der laser in overeenstemming met digitale informatie. Het laserstelsel 19 bestrijkt een bepaalde hoek. In plaats van een enkele laser kunnen ook een aantal lasers worden gebruikt, elk voor 'het bestrijken van een deel van bovengenoemde hoek.
De inrichting is voorzien van een elektrofotografisch element
in de vorm van een draaibare elektrofotografische trommel 21 met een
as 23 die draaibaar wordt ondersteund in een frame 25 en kan roteren
in de richting aangegeven met de pijlen. Het dragend frame 25 is weggebroken getekend en de verschillende legers, ondersteuningen en bevestigingen zijn eenvoudigheidshalve niet weergegeven. De trommel 21 wordt aangedreven door een motor 27 waarvan de uitgaande as mechanisch is gekoppeld, zoals aangegeven bij 22, met de as 23. De omtrek van de trommel 21 draagt een fotogeleidende bekleding op een geleidend substraat. Dit geleidend substraat kan een huls zijn, aangebracht op
de trommel 21, of een deel zijn van de trommel 21. Er kan een metalen substraat met de fotogeleidende bekleding op het oppervlak, of een vel isolerend materiaal met een geleidende laag tussen dit materiaal en de fotogeleidende bekleding aangebracht zijn. Het metalen substraat of de geleidende laag moeten elektrisch kunnen worden verbonden met een oplaadketen met een corona spanningsbron. Op de fotogeleidende bekleding kunnen met zeer hoge snelheid latente elektrostatische beelden worden gevormd door beschrijven met een laserstraal welke beelden vervolgens kunnen worden ontwikkeld tot afdrukken met een zeer goede kwaliteit en een hoge resolutie. Een dergelijke bekleding is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.025.339.
Aangebracht rond de baan van het omtrekoppervlak der trommel 21 bevinden zich achtereenvolgens aangebracht een laadstation 31, een belichtingsstation 33, een ontwikkelstation 35, een overdrachtsstation 37 en een ultrasonisch of anders werkend reinigingsstation 39. Het ontwikkelstation 35 bevindt zich recht onder de trommel 21. Het laad-station 31 bevat een laadinrichting 41 met behulp waarvan een uniforme elektrostatische lading kan worden gebracht op het fotog eleidend oppervlak van de trommel 21. De laadinrichting kan zijn opgebouwd uit een aantal coronadraden verbonden met een omschakelbare corona span-
<EMI ID=4.1>
<EMI ID=5.1>
geroteerd om een uniforme lading op het oppervlak te brengen.
Wanneer het gedeelte van het oppervlak dat in het laadstation 31 is geladen het belichtingsstation 33 passeert, wordt een latent elektrostatisch beeld, corresponderend met een van de vier kleurcomponenten van het origineel, bij voorbeeld cyaan, magenta, geel of zwart geschre-
<EMI ID=6.1>
Deze bundels zijn met streeplijnen aangegeven.
Wanneer het latente elektrostatische beeld beweegt door het ontwikkelstation 35 wordt het ontwikkeld met het corresponderend gekleurd ontwikkelmateriaal (toner) afkomstig van de ontwikkelinrichting 43.
De ontwikkelinrichting 43 omvat een vier individuele ontwikkel-
<EMI ID=7.1>
bracht. Elk ontwikkeleenheid heeft een houder waarin een hoeveelheid van verschillend gekleurd vloeibaar toner ontwikkelmateriaal is aangebracht, en heeft een tonertoevoerrol, die gedeeltelijk in deze houder is ondergedompeld. De kleur van de vloeibare toner in de houderruimte correspondeert met een van de vier kleuren van het in kleuren te ontleden beeld van het origineel. De kleuren van de toner in de vier houders zullen dus zijn cyaan, magenta, geel en zwart.
Het frame 53 is aangebracht op een stevige hulpwagen 54 die is geleid op leidingen 55 zodat het geheel stapsgewijs tangentieel ten opzichte van de trommel 21 kan worden bewogen, bij welke beweging de ontwikkeleenheden 45, 47, 49 en 51 achtereenvolgens naar het ontwikkelstation 35 worden gevoerd. Het frame 53 en de hulpwagen 54 worden aangedreven door een schroef en moercombinatie via een geprogrammeerde stapmotor 57 waarvan de as is gekoppeld met de schroef 59 die samenwerkt met een moer op de wagen 54. De moer kan zijn uitgevoerd als een van binnenschroefdraad voorziene lip 61 uitstekend vanuit de wagen 53. De motor 57 kan zijn aangebracht op, en de as 59 kan zijn geleid in een blok 62 dat is verbonden met de drager 25. De elektrische verbinding zijn in de tekening niet weergegeven.
<EMI ID=8.1>
wagen 53 en wel in de volgorde waarin de vier ontwikkelde beelden op de ontvanger in het overdrachtsstation 37 moeten worden overgedragen. Wanneer de ontwikkelde beelden worden overgedragen in de volgorde:
cyaan, magenta, geel en zwart zullen dit ook de tonerkleuren in de resp, houders van de ontwikkeleenheden 45, 47, 49 en 51 zijn, aannemend
<EMI ID=9.1>
die de bewegingsrichtingen van de wagen 53-54 aangeeft.
Wanneer een meerkleuren. beeld moet worden gereproduceerd moet de inrichting zodanig zijn gesynchroniseerd en geprogrammeerd dat de wagen 53 steeds één stapbeweging naar links doet waardoor de tonertoevoerrol van de ontwikkeleenheid 45 reeds in aanraking komt met het
<EMI ID=10.1>
beeld dat in het belichtingsstation 33 is opgebracht. Dit geeft de
<EMI ID=11.1>
toner op te nemen uit de houder en een goede ontwikkeling te geven.
De toevoerrollen kunnen ook langzaam continu draaien om de toner over de roloppervlakken te laten vloeien. Een geschikte wrijvingsaandrijving waarin eventueel slip kan optreden kan worden gebruikt voor het roterend aandrijven van de toevoerrollen.
<EMI ID=12.1>
tact met de trommel 21 gedurende een bepaalde periode totdat het complete aangebrachte latente beeld van die bepaalde kleur der eenheid 45 van toner is voorzien. De trommelrotatie doet tevens de aanbrengrol roteren. In het vrije oppervlak zonder latent beeld, gedurende een fractie van
de rotatie der trommel 21, wordt de wagen 53 stapsgewijs naar links bewogen, waardoor de opbrengrol van de tweede ontwikkeleenheid 47 in contact komt met het bodemoppervlak der trommel 21. De opbrengrol van
<EMI ID=13.1>
de trommel 21 brengen voor het van toner voorzien van het tweede latente beeld dat door het laserstelsel 19 is opgebracht. De ontwikkeleenheid 47 blijft gedurende dezelfde werkperiode op deze plaats.
Het eerste, cyaan, tonerbeeld wordt op de trommel 21 naar het overdrachtsstation 37 gebracht waar het wordt overgedragen op het
<EMI ID=14.1>
achterblijft op het oppervlak der trommel 21 wordt in het station 39 door een reinigingsinrichting 67 verwijderd; hier kan bij voorbeeld gebruik worden gemaakt van een vacuumzuigmond of van een ultrasoon
<EMI ID=15.1>
gereed is voor het volgend, gedurende de eerstvolgende omwenteling te
<EMI ID=16.1>
links zijn bewogen om de opbrengrol van de ontwikkeleenheid 47 in contact te brengen met de bodem van de rol 21 kan een gedeelte van het
<EMI ID=17.1>
drachtsstation 37 links van de rol 21, en het volgend beeld kan reeds gedeeltelijk zijn aangebracht in latente vorm aan de rechterkant der trommel 21 en bewegen naar het ontwikkelstation 35.
Zo beweegt de wagen 53 stapsgewijs naar links en blijft bepaalde perioden staan bij elke omwenteling der trommel 21 totdat alle vier
<EMI ID=18.1>
en vier ontwikkelde beelden zijn overgedragen op het papier S.
Dit wordt beschouwd als een complete cyclus, bestaande uit vier stappen en vier rustcycli na verloop waarvan een compleet meerkleurenbeeld is verkregen. Een omwenteling van de overdrachtrol 65 kan worden gebruikt voor het verwijderen van het ontvangend vel S terwijl de trommel 21 vrij van de ontwikkeleenheden roteert. De motor 57 kan zijn geprogrammeerd om in deze tijdperiode de schroef 59 terug te draaien
<EMI ID=19.1>
brengen. Dit behoeft geen stapsgewijze beweging te zijn. Bij voorkeur wordt gedurende deze teruggaande slag contact en/of toneroverdracht
<EMI ID=20.1>
en de trommel 21 anderzijds voorkomen. Zo kan bij voorbeeld de gehele
<EMI ID=21.1>
weer direkt door de schroef 59 wordt aangedreven. Een eenvoudige nok, relais, hefboom en dergelijke kan worden gebruikt om de wagen 53 enigs-
<EMI ID=22.1>
deze laatste naar rechts, dus naar de uitgangsstand beweegt.
Ook is het mogelijk de trommel 21 en de overdrachtrol 65 tijdens de teruggaande beweging enigszins omhoog te brengen.
Een andere mogelijkheid is het toestaan van contact tussen de opbrengrollen en de trommel 21 gedurende de teruggaande beweging en het gebruik van middelen 63 voor het verwijderen van toner van de trommel 21 die tijdens deze beweging op enig deel van de trommel 21 zou zijn overgebracht.
Nog een ander alternatief, doch minder gunstig, is de volgorde van de overdracht van gekleurde beelden op verschillende vellen papier S om te keren. Het laserstelsel 19 moet dan zodanig worden be-
<EMI ID=23.1>
gekleurde beelden en ontwikkelen van latente beelden wordt: 51, 49,
47 en 45 op de teruggaande slag van de hulpwagen 54 en de wagen 53 van links naar rechts en stapsgewijs.
In elk geval moeten de verschillende componenten onderling gesynchroniseerde bewegingen uitvoeren terwijl ook hun werking zodanig moet zijn gesynchroniseerd dat, wanneer een bepaald kleurbeeld is ingeschreven door het laserstelsel 19 op de trommel 21, het het ontwikkel-
<EMI ID=24.1>
eenheid van deze zelfde kleur in contact is met het bodemoppervlak van de trommel 21. Zo wordt elk latent elektrostatisch beeld ontwikkeld met zijn eigen toner van de juiste kleur en in de goede volgorde.
Nadat het latente elektrostatische beeld is ontwikkeld op het ontwikkelstation wordt toneroverschot verwijderd van het oppervlak van de trommel 21 wanneer het ontwikkelde beeld wordt bewogen naar het overdrachtsstation door middel van een vacuummes 63 dat is aangebracht langs de bewegingsbaan tussen deze twee stations. Op het overdracht- station 37 wordt het ontwikkelde beeld overgedragen op een vel dragermateriaal S dat normaal papier kan zijn, afkomstig van een voorraad die is aangegeven met 64.
Op het overdrachtstation 37 bevindt zich de overdrachtrol 65 die kan draaien in de met de pijlen aangegeven richting en op een geschikte wijze met dezelfde lineaire omtreksnelheid als de trommel 21 wordt aangedreven. Een vel dragermateriaal S wordt toegevoerd via de geleiding 67 door middel van een toevoermechanisme waarvan de vacuum- <EMI ID=25.1>
zich bevindt rond de overdrachtrol 65 beweegt het oppervlak van de
<EMI ID=26.1>
In dit station wordt toneroverschot dat is achtergebleven op het oppervlak van de trommel 21 na de overdracht verwijderd door een reinigingsinrichting 67 die bij voorbeeld een vacuummondstuk kan zijn of een ultrasoon werkende inrichting die de resterende toner verwijdert.
Het laden, de beeldvorming, het ontwikkelen, de overdracht en het reinigen zijn stappen die voor elk van de in kleur ontlede beelden wordt herhaald. Wanneer er drie zijn is het totaal aantal beelden dat
<EMI ID=27.1>
kleurenbeelden zijn moeten er in het totaal vier beelden worden overgedragen. Deze beelden moeten nauwkeurig in rapport zijn wat met de inrichting volgens de uitvinding gemakkelijk kan worden gerealiseerd. Kleurmenging voor het verkrijgen van een reproductie door het gebruik van toner met verschillende basiskleuren zoals cyaan, magenta geel en zwart moet rekening houden met de transparant en eventuele met andere belangrijke eigenschappen; dit is op zich bekend. Uiteraard moeten de eigenschappen van de toner in aanmerking worden genomen om de meest realistische.resultaten te-bereiken.
Daar het uiteindelijk samengesteld kleurbeeld uit de individuele kleurbeelden wordt gevormd op het ontvangend vel via een serie overdrachtbewerkingen van de verschillende kleurbeelden totdat het uiteindelijke kleurbeeld is verkregen roteren de rollen 21 en 65 met dezelfde snelheid. Deze rollen hebben een gelijke diameter zodat het aantal omwentelingen van elk der rollen ter verkrijging van een enkel samengesteld kleurbeeld op het vel S gelijk is en gelijk is aan het aantal kleuren waaruit het uiteindelijk beeld is samengesteld. Normaliter is dit vier en het vel S wordt op de omtrek van de rol vastgehouden totdat het
hele proces is gecompliceerd.
Wanneer op deze wijze het samengestelde beeld is gecompliceerd
en alle, het beeld vormende kleuren, zijn overgedragen op het vel S bestaat het beeld uit een serie van, bij voorbeeld 4, tonerbeelden die nog niet zijn gefixeerd en over elkaar liggen. In deze fase van de werking van de inrichting, ofwel voordat het vel S wordt vrijgegeven van de rol 65 dan wel direkt daarna, wordt het samengesteld kleurtonerbeeld gefixeerd door het vel langs een fixeerinrichting 69 te leiden. Deze kan bestaan uit een verwarmingsinrichting of een andere geschikte tonerfixeerinrichting. Zo is het mogelijk cm niet alleen warmte toe te voeren doch ook een beschermende bekleding bestaande uit een kunststoflaag op het gecompliceerde samengestelde beeld aan te brengen. Er zijn
<EMI ID=28.1>
bestendig zijn en die kunnen worden gebruikt voor het beschermen van tonerbeelden. Bij voorkeur zal men een glanzend oppervlak vormen om
het resulterend beeld enige diepte te geven. Het gecompleteerde vel S wordt vervolgens naar links bewogen en in de schaal 73 gedeponeerd.
Nadat de ontwikkelinrichting 43 terug is bewogen naar de uitgangsstand, dus naar rechts, is een complete werkcyclus afgelegd en
kan een andere samengestelde kopie worden gevormd met dezelfde informatie afgeleid uit de rekeninrichting of uitgaande van andere informatie.
Extra toner voor de ontwikkeleenheden kan zijn opgeslagen in de reservoirs 75, 77, 79 en 81 aangebracht op de bodem van het frame 25;
zij kunnen via pompen en flexibele verbinding zijn verbonden met de resp. houders der ontwikkeleenheden.
Het is duidelijk dat de inrichting volgens de uitvinding ook kan worden gebruikt voor het maken van zwart-wit kopieën.
Het programmeren van de functies van de verschillende componenten is mogelijk met behulp van geschikte programmeringsmiddelen zoals programmeringsrelais, assen, nokken en dergelijke. Bij voorkeur wordt
<EMI ID=29.1>
bij geschikte besturings- en/of vrijgeefsignalen via de schematisch aangegeven lijnen 100 aan de verschillende organen van de inrichting worden toegevoerd.
Het in rapport aanbrengen van de over elkaar gelegen deelbeelden op het papier S is een kwestie van nauwkeurige constructie en synchronisatie van de bewegende delen van de inrichting 11 waarbij een bijstelling denkbaar is of bij voorbeeld met behulp van handbediende mechanische middelen, automatische aftastinrichtingen, laserpatroonbijstellingen en/of een combinatie daarvan.
<EMI ID=30.1>
ling van de trommel 21 en de overdrachtrol 65 gedurende welke een kleurdruk wordt gevormd en overgedragen. Voor een uit vier kleuren samengesteld beeld zijn er dus vier dergelijke cycli nodig; het gehele proces of de totaalcyclus is dan gecompleteerd nadat het vel S is vrijgegeven, het samengestelde beeld is gefixeerd en/of met een bovenlaag bedekt, het vel in de opneemschaal is gedeponeerd, de ontwikkelinrichting is terugbewogen naar de uitgangsstand en de inrichting gereed is voor de eerstvolgende serie cycli of omwentelingen.
"Method and device for electrostatic color printing"
Known methods and devices for manufacturing
color copies of colored originals, using electrostatic techniques, require the optical projection of color-decomposed images of the original onto a single charged electrophotographic element or a number of charged electrophotographic elements, and
<EMI ID = 1.1>
electrostatic images, developing any electrostatic image
with its own color and then fixing the images over
each other. The images projected onto the electrophotographic elements
are obtained by projecting the original onto it via a
number of color separation filters, one for each color to be reproduced.
Depending on the system used, the final composite image obtained is either formed directly on a single electrophotographic element or transferred from one or more electrophotographic elements to a layer of support material, such as plain paper. Although many different electrostatic systems have already been proposed and realized, they have all remained unsatisfactory. This is because the resulting device is too large, too complex in construction, expensive to manufacture and operate, unreliable, or
is unable to provide images with a quality or resolution comparable to that obtained with the photographic and / or lithographic techniques. In addition, it is not possible to make changes in color, size or shade in the final copy, except through difficult to perform and expensive processes.
An electrophotographic film is now commercially available which has properties and qualities that are considerably better than those of other known electrophotographic films. Said film has a photoconductive coating which is completely inorganic, microcrystalline, electrically anisotropic in nature, no reciprocity effects or effects. resulting from intermittent operation, can be used at low voltages, is highly sensitive and can provide toner images of particularly high quality based on analog or digital information.
This electrophotographic film is well suited for producing very high resolution color copies from color originals using electrostatic techniques and can be used on
a way that was not feasible with the hitherto known films.
Due to the very high response speed of the coating (which can be exposed in nanoseconds), an apparatus in which such a film is applied can operate at high speed.
For the prior art relating to electrostatic copying and printing techniques, reference is made to the U.S. Pat.
Nos. 3,399,611, 3,690,756, 3,832,170, 4,095,879, 4,120,577 and
4,124,286.
The invention provides a method of electrostatic color printing in which the individual colors of a partial color image are digitally stored in a calculating device and can be separately called up by means of a laser to describe an electrophotographic element, using a rotating electrophotographic drum and a transfer roller in which a receiving material interacts with the rotating electrophotographic drum, loading the drum, exposing it with an image of a partial color, supplying this image with toner and transferring the toner image to the receiving material,
which according to the invention is characterized in that the exposure consists of retrieving and laser-writing the image and all these steps in one revolution of the drum are performed with a simultaneous single revolution of the transfer roller while loading, writing, toner and transfer for each individual color of the color composite image is repeated during each subsequent revolution of drum and transfer roller until all colors are in the correct
have been transferred to the receiving material in relation to one another, which is then removed from the transfer roller and replaced by another, after which the above steps are repeated.
Preferably, this method is performed such that each latent electrostatic image corresponding to one of the color components of ... the color original is formed during one revolution of the rotating element and each latent electrostatic image formed in this way is developed with the material whose color corresponds to the color image component of the latent electrostatic image by successively moving a plurality of developing units, each containing a different color material, along the electrophotographic element and in a controlled time sequence, such that each developing unit is independently one resp.
latent electrostatic image will develop during its revolution and each image so developed is transferred to a sheet of support material with the different images superimposed and of the same color and when there are rotations of the rotating element.
The invention further provides an apparatus for performing the above-described method, comprising a rotating electrophotographic element, driving means for rotatingly rotating it in a cycle along successively a series of processing stations
<EMI ID = 2.1>
exposure station, a development station and an image transfer station, and with means for applying a uniform electrostatic charge to a part of the electrophotographic element in the charging station, which according to the invention is characterized by:
A. means for sequentially forming a number of latent electrostatic images on the electrophotographic element in the exposure station during the rotation of this electrophotographic element, each of these electrostatic images corresponding to a different one of the color image components of the colored original and each image during a cycle is being formed;
B. a developing device adapted for movement through the developing station along a path substantially tangential to the rotating electrophotographic element, and which developing device comprises a plurality of development units arranged in a row arranged to move successively through the developing station, each developing unit being filled with developed and toner material, the color of which corresponds to the color image component of one of the latent electrostatic images;
C. driving means for stepwise moving the developing device along the tangential path through the developing station in a time-controlled relationship with respect to the formation of the corresponding latent color images and for bringing the developing units into the toner transfer position with respect to the electrophotographic element when each unit is in the station, the drive means step by step bringing the developing unit into the developing station, keeping it there for a sufficiently long working period, and then moving the developing unit out of the developing station while simultaneously bringing the next unit into the station,
while the portion of the electrophotographic element which is a corresponding latent color image of each developing unit is moved entirely through the developing station during the working period in which the resp. developer unit is located in this station; and through
D. a transfer device for transferring each developed image to a sheet of support material with the images superimposed
<EMI ID = 3.1>
during the resp. cycle, and where there are as many cycles as colors, and there are as many prints on each sheet as there are cycles.
The invention is elucidated with reference to the drawing.
The drawing shows, partly in perspective and partly in block diagram form, an apparatus according to the invention for producing color prints from color originals.
The electrophotographic copying device according to the invention is indicated in general by reference numeral 11.
The original to be copied is placed on a flat scanning bed 13 where the image is quickly scanned and decomposed into three or four color separations, recorded as digital information. The scanner 13
can be constructed with a white light source, an optical scanning unit, a red, a green and a blue filter to form the three color separations and an analog-to-digital converter for converting the analog information into digital data. The three or four color separations can be formed simultaneously by projecting images of the original simultaneously through the three filters; a special filter or scanning system can be used for black pigment.
The data obtained in this way is input into a computing device 15 where the data is stored, permanently or temporarily, and further processed. This further processing involves converting the red, green, blue and black digital data into resp. values for cyan, magenta, yellow and black. This further processing may also include operations such as linear scale change, magnification, density shift, gamma modification, color balance change, color inversion, labeling etc.
A graphic display terminal 17 connected to the computing device 15 makes it possible to constantly monitor the images stored therein.
A laser system 19 for writing images using the digital data is connected to the calculator 15. The laser system 19 may consist of a scanning prism, a laser one
an acousto-optical modulator for modulating the laser output beam in accordance with digital information. The laser system 19 covers a certain angle. Instead of a single laser, a number of lasers can also be used, each for covering part of the above angle.
The device is provided with an electrophotographic element
in the form of a rotatable electrophotographic drum 21 with a
shaft 23 rotatably supported in a frame 25 and rotatable
in the direction indicated by the arrows. The support frame 25 is shown broken away and the various bearings, supports and fixings are not shown for simplicity. The drum 21 is driven by a motor 27, the output shaft of which is mechanically coupled, as indicated at 22, to the shaft 23. The periphery of the drum 21 carries a photoconductive coating on a conductive substrate. This conductive substrate can be a sleeve mounted on
the drum 21, or be a part of the drum 21. A metal substrate with the photoconductive coating on the surface, or a sheet of insulating material with a conductive layer between this material and the photoconductive coating, may be provided. It must be possible to electrically connect the metal substrate or the conductive layer to a charging circuit with a corona voltage source. On the photoconductive coating, latent electrostatic images can be formed at a very high speed by laser beam writing, which images can then be developed into very good quality and high resolution prints. Such a coating is described in U.S. Pat. No. 4,025,339.
Arranged around the path of the peripheral surface of the drum 21, there are successively arranged a loading station 31, an exposure station 33, a developing station 35, a transfer station 37 and an ultrasonic or otherwise operating cleaning station 39. The developing station 35 is located directly below the drum 21. The charging station 31 includes a charging device 41 by means of which a uniform electrostatic charge can be applied to the photoconductive surface of the drum 21. The charging device can be composed of a number of corona wires connected to a switchable corona voltage
<EMI ID = 4.1>
<EMI ID = 5.1>
rotated to bring a uniform charge to the surface.
When the portion of the surface loaded in the charging station 31 passes through the exposure station 33, a latent electrostatic image, corresponding to one of the four color components of the original, for example, cyan, magenta, yellow or black, is written
<EMI ID = 6.1>
These bundles are indicated by dashed lines.
When the latent electrostatic image moves through the developing station 35, it is developed with the corresponding colored developing material (toner) from the developing device 43.
The developing device 43 comprises a four individual developing
<EMI ID = 7.1>
brought. Each developing unit has a container in which an amount of differently colored liquid toner developing material is applied, and has a toner supply roller partially immersed in this container. The color of the liquid toner in the container space corresponds to one of the four colors of the original image to be decomposed. Thus, the colors of the toner in the four holders will be cyan, magenta, yellow and black.
The frame 53 is mounted on a sturdy auxiliary carriage 54 which is guided on lines 55 so that the whole can be moved stepwise tangentially with respect to the drum 21, during which the developing units 45, 47, 49 and 51 are successively conveyed to the developing station 35 . The frame 53 and the auxiliary carriage 54 are driven by a screw and nut combination via a programmed stepper motor 57, the shaft of which is coupled to the screw 59 which interacts with a nut on the carriage 54. The nut may be an internally threaded lip 61 protruding from the carriage 53. The motor 57 may be mounted on, and the shaft 59 may be guided in a block 62 connected to the carrier 25. The electrical connection are not shown in the drawing.
<EMI ID = 8.1>
carriage 53 in the order in which the four developed images are to be transferred to the receiver in the transfer station 37. When the developed images are transferred in the order:
cyan, magenta, yellow and black, this will also be the toner colors in the resp holders of the developing units 45, 47, 49 and 51, assuming
<EMI ID = 9.1>
which indicates the directions of movement of the carriage 53-54.
When a multi-color. image must be reproduced, the device must be synchronized and programmed so that the carriage 53 always moves one step to the left, whereby the toner supply roller of the developing unit 45 already comes into contact with the
<EMI ID = 10.1>
image deposited in the exposure station 33. This gives the
<EMI ID = 11.1>
take up toner from the holder and give good development.
The feed rollers can also rotate slowly continuously to allow the toner to flow over the roll surfaces. A suitable friction drive in which slip may occur can be used to rotate the feed rolls.
<EMI ID = 12.1>
interacts with the drum 21 for a period of time until the entire latent image applied of that particular color of the unit 45 is supplied with toner. The drum rotation also rotates the application roller. In the free surface with no latent image, for a fraction of
the rotation of the drum 21, the carriage 53 is moved stepwise to the left, whereby the application roller of the second developing unit 47 comes into contact with the bottom surface of the drum 21. The application roller of
<EMI ID = 13.1>
bring the drum 21 to toner the second latent image which has been applied by the laser system 19. The developing unit 47 remains in this place for the same work period.
The first cyan toner image is brought on the drum 21 to the transfer station 37 where it is transferred to it
<EMI ID = 14.1>
remaining on the surface of drum 21 is removed in station 39 by a cleaning device 67; here, for example, use can be made of a vacuum suction nozzle or of an ultrasonic
<EMI ID = 15.1>
is ready for the next, during the next revolution
<EMI ID = 16.1>
moved to the left to bring the applicator roll of the developing unit 47 into contact with the bottom of the roll 21, part of the
<EMI ID = 17.1>
pregnancy station 37 to the left of the roller 21, and the next image may already be partially latent on the right side of the drum 21 and move to the developing station 35.
Thus, the carriage 53 moves stepwise to the left and certain periods remain with each revolution of the drum 21 until all four
<EMI ID = 18.1>
and four developed images have been transferred to the paper S.
This is considered to be a complete cycle consisting of four steps and four rest cycles after which a complete multi-color image has been obtained. One revolution of the transfer roller 65 can be used to remove the receiving sheet S while the drum 21 rotates free from the developing units. Motor 57 may be programmed to reverse screw 59 during this time period
<EMI ID = 19.1>
bring. This does not have to be a stepwise movement. Preferably, during this return stroke, contact and / or toner transfer
<EMI ID = 20.1>
and the drum 21 on the other hand. For example, the entire
<EMI ID = 21.1>
is again driven directly by the screw 59. A simple cam, relay, lever or the like can be used to drive the carriage 53 a little
<EMI ID = 22.1>
the latter to the right, so it moves to the starting position.
It is also possible to raise the drum 21 and the transfer roller 65 slightly during the return movement.
Another possibility is to allow contact between the application rollers and the drum 21 during the return movement and the use of means 63 for removing toner from the drum 21 which would have been transferred to any part of the drum 21 during this movement.
Yet another alternative, but less favorable, is to reverse the order of transfer of colored images to different sheets of paper S. The laser system 19 must then be so controlled
<EMI ID = 23.1>
colored images and developing latent images becomes: 51, 49,
47 and 45 on the return stroke of the auxiliary carriage 54 and the carriage 53 from left to right and stepwise.
In any case, the different components must perform mutually synchronized movements while their operation must also be synchronized such that, when a certain color image is inscribed by the laser system 19 on the drum 21, it develops the
<EMI ID = 24.1>
unit of this same color is in contact with the bottom surface of the drum 21. Thus, each latent electrostatic image is developed with its own toner of the correct color and in the correct order.
After the latent electrostatic image is developed on the developing station, excess toner is removed from the surface of the drum 21 when the developed image is moved to the transfer station by a vacuum knife 63 disposed along the path of travel between these two stations. At the transfer station 37, the developed image is transferred to a sheet of support material S, which may be plain paper, from a stock indicated by 64.
On the transfer station 37 is located the transfer roller 65 which can rotate in the direction indicated by the arrows and is suitably driven at the same linear circumferential speed as the drum 21. A sheet of support material S is fed via the guide 67 by means of a feeding mechanism whose vacuum <EMI ID = 25.1>
located around the transfer roller 65 moves the surface of the
<EMI ID = 26.1>
At this station, any excess toner remaining on the surface of the drum 21 after transfer is removed by a cleaning device 67 which may be, for example, a vacuum nozzle or an ultrasonic device that removes the remaining toner.
Loading, imaging, developing, transfer and cleaning are steps repeated for each of the color-decomposed images. When there are three, the total number of images is
<EMI ID = 27.1>
In total, four images must be transferred. These images must be accurately reported, which can easily be realized with the device according to the invention. Color mixing to obtain a reproduction by using toner of different base colors such as cyan, magenta yellow and black must take into account the transparency and any other important properties; this is known per se. Obviously, the properties of the toner must be taken into account to achieve the most realistic results.
Since the final composite color image from the individual color images is formed on the receiving sheet through a series of transfer operations of the different color images until the final color image is obtained, the rollers 21 and 65 rotate at the same speed. These rolls are of equal diameter so that the number of revolutions of each of the rolls to obtain a single composite color image on the sheet S is equal and equal to the number of colors that make up the final image. Normally this is four and the sheet S is held on the circumference of the roll until it
whole process is complicated.
When the composite image is complicated in this way
and all the image forming colors have been transferred to the sheet S, the image consists of a series of, for example 4, toner images that have not yet been fixed and are superimposed. At this stage of device operation, either before the sheet S is released from the roller 65 or immediately thereafter, the composite color toner image is fixed by passing the sheet along a fixing device 69. This may consist of a heating device or other suitable toner fixing device. It is thus possible not only to supply heat, but also to apply a protective coating consisting of a plastic layer to the complicated composite image. There are
<EMI ID = 28.1>
resistant and can be used to protect toner images. Preferably one will form a glossy surface
give the resulting image some depth. The completed sheet S is then moved to the left and deposited in the scale 73.
After the developing device 43 has been moved back to the starting position, i.e. to the right, a complete work cycle has been completed and
another composite copy may be made with the same information derived from the calculator or from other information.
Additional toner for the developing units can be stored in the reservoirs 75, 77, 79 and 81 mounted on the bottom of the frame 25;
they can be connected to the resp. holders of development units.
It is clear that the device according to the invention can also be used for making black and white copies.
Programming the functions of the various components is possible using suitable programming means such as programming relays, shafts, cams and the like. Preferably
<EMI ID = 29.1>
in case of suitable control and / or release signals, are supplied via the schematically indicated lines 100 to the different members of the device.
Reporting the superimposed sub-images on the paper S is a matter of accurate construction and synchronization of the moving parts of the device 11 whereby adjustment is conceivable or, for example, by means of manual mechanical means, automatic scanning devices, laser pattern adjustments and / or a combination thereof.
<EMI ID = 30.1>
of the drum 21 and the transfer roller 65 during which a color printing is formed and transferred. Thus, for a four-color image, four such cycles are required; the entire process or total cycle is then completed after the sheet S is released, the composite image is fixed and / or topped, the sheet is deposited in the take-up tray, the developing device is moved back to its initial position and the device is ready for the next series of cycles or revolutions.