DE2060146C3 - Elektrophotographisches Superpositionsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Superpositionsverfahren, bei dem mehrere Tonerbilder jeweils verschiedener Farbe auf ein und derselben photoleitenden Aufzeichnungsschicht nacheinander einander wenigstens teilweise überlagernd entwickelt werden, wobei jeweils ein Tonerbild einer bestimmten Farbe durch gleichmäßige elektrostatische Aufladung und bildmäßige Belichtung der Aufzeichnungsschicht mit einem Farbauszug und Entwicklung der Aufzeichnungsschicht mit einem Toner vorbestimmter Farbe erzeugt wird.

Ein derartiges Verfahren mit Supcrpositionsenlwicklung kann beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden. Ein panchromatisches Elektrofaxblatt weißer Farbe wird in Dunkelheit elektrostatisch gleichmäßig aufgeladen und dann der Projektion eines mehrfarbigen Bildes durch ein Grünfilter hindurch ausgesetzt, um ein latentes elektrostatisches Bild zu erzeugen. Dieses wird dann mit magentafarbenem Toner als magentafarbenes Bild entwickelt. Dann wird das Elektrofaxblalt nochmals elektrostatisch gleichmäßig bei Dunkelheit aufgeladen und der Projektion des mehrfarbigen Bildes durch ein Rotfilter hindurch ausgesetzt, wobei das Bild auf das magentafarbcne Bild ausgerichtet ist. Dadurch entsteht ein latentes Bild, das dann mit cyanfarbenem Toner entwickelt wird In ahnlicher V/eise wird das Elektrofaxpapier dann nochmals elektrostatisch in Dunkelheil iufgcladen, einer Bildbelichlting durch ein Blattfilter hindurch atisgesetzt und rrik gelbem Toner entwickelt, so daß sich dann die Reproduktion des mehrfarbigen Bildes ergibt.

Die angegebene Reihenfolge der Farben grün, rot Hfld bläu für die Bilderzeugung kann auch geändeff werden-

Ein Verfahren der vorstehend beschriebenen Art weist mehrere Nachteile auf. Bei der zweiten gleichmäßigen elektrostatischen Aufladung für das zweite Teilbild und der danach erfolgenden Teilbildbelichtung und Bildentwicklung mit dem Toner der zweiten Farbe auf dem Elektrofaxblatt wird derjenige Teil des Blattes, auf dem bereits der Toner des ersten Teilbildes vorhanden ist, elektrostatisch auf eine höhere Spannung aufgeladen als die vom Toner des ersten Teilbildes

ίο freien Bereiche. Die elektrostatische Ladung des mit Toner bereits versehenen Bereiches wird bei Belichtung nicht vollständig abgeleitet, so daß infolge der fehlenden Photoleitfähigkeit de^r> Tonerbildes eine Restspannung bleibt, während die Ladung in den tonerfreien

■•3 Bereichen, die von Licht bei der zweiten Belichtung getroffen werden, abgeleitet wird. Dieser Effekt führt zu einer fehlerhaften Verteilung des Toners der zweiten Farbe insofern als die Tonerschicht der zweiten Farbe über der Tonerschicht der ersten Farbe eine größere Dicke aufweist, als die Tonerschicht der zweiten Farbe über solchen Teilen, die von Teilen der ersten Tonerschicht frei sind und hierdurch wird ein Farbfehler erzeugt. Dieselbe Erscheinung ergibt sich auch bei der Erzeugung des dritten Teilbildes auf dem zweiten Teilbild und wird hier sogar noch ausgeprägter. Eine derartige Erscheinung kann theoretisch durch eine Regelung der elektrischen Eigenschaften des jeweiligen Toners beseitigt werden. Ein derartiges Verfahren verursacht jedoch in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten, so daß eine Reproduktion mehrfarbiger Bilder mit hoher Qualität unmöglich ist, wenn die beschriebenen Erscheinungen nicht vollständig beseitigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein elektrophotographisches Superpositionsverfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem auch bei jedem zweiten und weiteren Tonerbild verschiedener Farbe Tonerschichteii gleichmäßiger Dicke über den gesamten Bildbereich abgelagert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß eine photoleitende Aufzeichnungsschicht verwendet wird, die nur mit Ladungen einer ersten Polarität aufladbar ist. daß nach der Entwicklung jeweils eines Tonerbildes einer bestimmten Farbe die Aufzeichnungsschicht mit Jem oder den darauf entwickelten Tonerbildern gleichmäßig mn Ladungen einer /weilen Polarität aufgeladen wird und dann anschließend und vor der bildmäßigen Belichtung mil einem nächsten Farbauszug die Aufzeichnungsschicht mit dem oder den darauf entwickelten Tonerbildern bis /um Erreichen eines gleichmäßigen Potcniials sowohl auf der Aufzeichnungsschicht wie auf den Tonerbildbereiehen gleichmäßig mit Ladungen der ersten Polarität aufgeladen wird.

Durch das erfindungsgemaßc Verfahren können nunmehr auch \ arbkopien n.ich dem Superpositions prin/ip mit guter Farbabstimmung hergestellt werden. Das wird /um ersten dadurch erreicht, daß das Material der Aufzeichnungsschicht derart gewählt wird, daß es nur mit Ladungen einer ersten Polarität aufgeladen werden kann, dj h, daß das Material Ladungen einer zweiten Polarität sogleich ableitet. Wenn deshalb die Aufzeichnungsschicht, niil detli darauf entwickelten Tonerbild gleichmäßig mit Ladungen einer zweiten Polarität aufgeladen wird, so tritt eine Aufladung praktisch nur in den mil ToncrpulvcT bedeckten Bereichen auf. Wird sodann im zweiten Schrill eine gleichmäßige Aufladung mit Lädungen der ersten

Polarität durchgeführt, so läßt sich erreichen, daß das Potential in sowohl dem Bereich der Aufzeichnungsschicht wie auch in den mit Tonerpulver bedeckten Bereichen eine gleichmäßige Höhe annimmt.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten überlagerten Tonerbildern und graphischen Darstellungen der Potentialverhältnisse noch näher erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 den Querschnitt einer elektrophotographisehen, lichtempfindlichen Aufzeichnungsschicht und darauf aufgebrachten Tonerschichten in Idealzustand.

Fig.2 einen ähnlichen Querschnitt wie in Fig. 1, jedoch eine Aufzeichnungsschicht, wie sie auf dem bisherigen Verfahren erhalten wird,

Fig.3 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Ladezeit und der Oberflächenspannung der lichtempfindlichen Aufzeichnungsschicht bei dem bisherigen Verfahren

F i g. 4 eine graphische Darstellung des Spannungsabfalls bei Beleuchtung der lichtempfindlichen Aufzeichnungsschicht und

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Änderung der Oberflächenspannung der lichtempfindlichen Aufzeichnungsschicht beim erfindungsgemäßen Verfahren.

F i g. 1 zeigt den idealen Zustand der Superpositionsentwicklung auf einem Elektrofaxpapier 10, das aus einer Unterlage 11 und einer darauf aufgebrachten photoleitfähigen und lichtempfindlichen Schicht 12 besteht. Darauf sind das Tonerbild einer ersten Farbe 13 und das Tonerbild einer zweiten Farbe 14 nacheinander erzeugt. Es sei angenommen, daß diese Tonerbilder gleichmäßige Dichte haben. Das Tonerbüd der zweiten Farbe besteht aus einem Teil 14'. der sich direkt auf der lichtempfindlichen Aufzeichnungsschicht befindet, und aus einem zweiten Teil 14", der sich auf dem Tonerbild der ersten Farbe befindet. Ein idealer Zustand, bei dem die Ablagerungsstärke des Tonerbildes der zweiten Farbe in beiden Teilen gleich ist, wird erreicht, wenn das Tonerbild der ersten Farbe keine Restspannung hat, im praktischen Fall sind die beiden Verteilungsstärken jedoch unterschiedlich, da das Tonerbild der ersten Farbe meistens eine Restspatmung hat.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform, mit der meist gerechnet werden muß, ist die Ablagerungsstärke im Bereich 14" stärker als im Bereich 14'. da eine Restspannung des Tonerbildes der ersten Farbe 13 vorhanden ist. Daher ergibt sich im Bereich 14' eine gegenüber dem Bereich 14" unterschiedliche Färbung.

In der in F i g. 3 gezeigten graphischen Darstellung ist der Zusammenhang zwischen der Oberflächenspannung Kund der Ladezeit fin demjenigen Bereich dargestellt, wo bereits ein Tonerbild auf dem Elektrofaxblatt vorhanden ist Der gestrichelte Bereich zeigt die allein an der Schicht des Tonerbildes 13 abfallende Spannung. während der Wert V, die Spannung an der Oberfläche der lichtempfindlichen Aufzeichnungsschicht ist. Der Wert V, liegt in einem Bereich von einigen Volt bis einigen hundert Voll, was von der Art des verwendeten Toners, der Ablagerungsstärke usw. abhängt. &Q

Fig,4 zeigt eine graphische Darstellung der La^ düngsverfirigcrüng bei Lichlcinwirkühg und Vorharl· dciisein eines Tonerbildes. Auf der Ordinate ist die Oberflächenspannung V, auf der Abszisse die Ladezeit t ähnlich wie in Fig. 3 abgetragen.

Die Oberflächenspannung Vi, die nur von der Art der lichtempfindlichen Schicht abhängig ist, fällt zwar bei Lichieinwirkung ab, jedoch wird die elektrostatische Ladung auf dem Tonerbild infolge dessen fehlender Leitfähigkeit oder Photoleitfähigkeit nicht beeinträchtigt. Die Spannung Vl des Tonerbildes bleibt also praktisch konstant, unabhängig von der Zeit der Lichteinwirkung. Daher ist eine solche Restspannung Vt auch nach der Belichtung noch vorhanden, obwohl die Oberflächenspannung der Aufzeichnungsflache durch die Belichtung den Wert Null erreicht hat. Dadurch wird eine Ablagerung von Toner in Bereichen verursacht, wo eigentlich kein Tonerbild erzeugt werden soll.

F i g. 5 zeigt eine graphische Darstellung des Prinzips des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im allgemeinen besteht eine photoleitfähige Aufzeichnungsschicht aus einem Halbleiter, der nur entweder positiv oder negativ geladen werden kann. Beispielsweise kann eine photoleitfähige Selenschicht normalerweise nur positiv aufgeladen werden, während eine Schicht aus Zinkoxidpulver, dispergieri in einem Kunstharzbindemittel, leicht r.tgativ, jedoch praktisch nicht positiv aufgeladen werden kann. Andererseits kann ;,*.r Toner negativ und positiv aufgeladen werden. Unter Ausnutzung dieser Erscheinung ermöglicht die Erfindung ein elektrophotographisches Verfahren mn idealer Superpos'tionsent \\ icklung.

Ir. !-ig. 5 ist eine Ausführungsform mit sogenanntem Elektrofaxpapier dargestellt, auf dem sich eine photoleitfähige Schicht aus Zinkoxidpulver befindet. Das Elektrofaxblatt. auf dem bereits das Tonerbild der ersten Farbe erzeugt ist. wird einer gleichmäßigen positiven Ladung zum Zeitpunkt Null ausgesetzt, die zum Zeitpunkt /ι beendet wird Dadurch wird die Tonerbildschicht 13 auf eine (positive) Spannung Vt aufgeladen, während der nicht mtt einem Bild versehene Bereich nicht geladen wird. Dann wird eine negative Aufladung zum Zeitpunkt U bis zum Zeitpunkt ti durchgeführt, zu dem die elektrostatische Ladung des Tonerbildes neutralisiert ist. Dadurch ergibt sich dieselbe (negative) Oberflächenspannung in den mit Toner versehenen und den tonerfreien Bereichen der Aufzeicnnungsfläche. Eine nachfolgende Bildbelichtung ergibt dann ein fehlerfreies elektrostatisches latentes Bild, das nicht durch das Tonerbild der ersten Farbe beeinträchtigt ist.

Der beim erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende Toner soll positiv und negativ aufiadbar sein, diese Anforderung wird durch die meisten bekannten Tonerarten erfüllt.

Außerdem soll die photoleitfähige und lichtempfindliche Schicht in der einen Richtung leicht, in der anderen Richtung schwer aufladbar sein. Diese Eigenschaft hängt naturlich von der Zusammensetzung der photoleitfähigen Schicht selbst ab. jedoch noch stärker von a'i Kombination der Schicht mit der elektrisch leitfähigen Unterlage oder von den Gleichrichtereigenschaften der Schicht im Obergangsbereich zur Unterlage. Bei einer Zinkoxid-Kunstharzverteilung ist die lichtempfindliche Schicht schlecht positiv aufladbar, wenn die Unterlage elektrisch gut leitfähig und ein hoher Anteil von Zinkoxid vorhanden ist. Eine dünne isolierende Zwischenschicht zwischen der Unterlage und der photoleitfähigen Schicht erleichtert jedoch die positiver Ladung Und liefert relativ langsamen Dunkelabfall, weshalb eine solche Aufzeichnungsschicht für das erfindungsgemäße Verfahren nicht geeignet Wäre.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich lediglich auf die nach dem Prinzip der Toneranziehung erfolgende Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder, wenn der Toner eine zum latenten Bild entgegenge-

setzte Ladungspölafität hat. Das erfindungsgemaßc Verfahren kann jedoch auch nach dem Prinzip der AbstoDungsentwicklung durchgeführt werden, bei dem das latente Bild und der Toner ein und dieselbe elektrische Ladungspolarität haben.

Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrophotographisches Superpositionsverfahren, bei dem mehrere Tonerbilrier jeweils verschiedener Farbe auf ein und derselben photoleitenden Aufzeichnungsschicht nacheinander einander wenigstens teilweise überlagernd entwickelt werden, wobei jeweils ein Tonerbild einer bestimmten Farbe durch gleichmäßige elektrostatische Aufladung und bildmäßige Belichtung der Aufzeichnungsschicht mit einem Farbauszug und Entwicklung der Aufzeichnungsschicht mit einem Toner vorbesümmter Farbe erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine photoleitende Aufzeichnungsschicht verwendet wird, die nur mit Ladungen einer ersten Polarität aufladbar ist, daß nach der Entwicklung jeweils eines Tonerbildes einer bestimmten Farbe die Aufzeichnungsschicht mit dem oder den darauf entwickelten Tonerbildern gleichmäßig mit Ladungen einer zweiten Polarität aufgeladen wird und daß anschließend und vor der bildmäßigen Belichtung mit einem nächsten Farbauszug die Aufzeichnungsschicht mit dem oder den darauf entwickelten Tonerbildern bis zum Erreichen eines gleichmäßigen Potentials sowohl auf der Aufzeichnungsschicht wie auf den Tonerbildbereichen gleichmäßig mit Ladungen der ersten Polarität aufgeladen wird.