DE3425006C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Kopiergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Gerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift 58-57139 bekannt und in Fig. 1 dargestellt. Dieses Gerät ist im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben.

Eine auf einen Vorlagenträger 1 aufgelegte Vorlage wird mittels eines an sich bekannten optischen Belichtungssystems 2 belichtet, und das von der Vorlage reflektierte Licht wird durch ein an sich bekanntes Dreifarbentrennfilter 3 aufgetrennt. Der jeweils getrennte Lichtanteil wird auf ein Bildleseelement 4 eines photoelektrischen Wandlers geworfen, der eine Ladungsverschiebevorrichtung (CCD), als Festkörper-Abbildungsvorrichtung oder Bildabtaster bezeichnet, oder eine Reihe bzw. Kette lichtempfindlicher (z. B. Silizium-)Elemente aufweist. Die drei Farbanteile können somit in entsprechende elektrische Signale umgesetzt werden, die dann einem Speicher/Datenverarbeiter 5 eingegeben werden. Anschließend werden die Signale über einen Ausgangs- oder Ausgabekreis 6 zu optischen Bildabtasteinheiten 9, 10 und 11 überführt, die jeweils eine Laser(element)-Reihe oder -Kette, eine Leuchtdiodenreihe oder -kette oder eine Flüssigkristall-Blendenanordnung aufweisen. Ein elektrophotographischer lichtempfindlicher Körper oder Element 8 als Bildträger oder -aufnehmer, durch eine Aufladeeinheit 7 auf ein vorbestimmtes Potential V1 aufgeladen, wird mittels der optischen Abtasteinheiten 9-11 belichtet. Bei diesem Abtast/Belichtungsvorgang werden drei optische Ausgangssignale (rot, blau und gelb in diesem Fall wegen der Verwendung des Dreifarbtrennfilters), die entsprechend den durch das Trennfilter 3 getrennten Farbkomponenten oder -anteilen erhalten wurden, in Form von Strahlen 9a, 10a und 11a mit einer Abtastbewegung geführt. Eine über einem Potential VR1 des Belichtungsabschnitts liegende Entwicklungsvorspannung VB wird an elektrophotographische Entwicklungseinheiten 12, 13 und 14 entsprechend den Farben der Belichtungslichtstrahlen angelegt, um eine Umkehrentwicklung durchzuführen und damit ein Mehrfarbbild aus drei Farben zu erzeugen. Das auf dem lichtempfindlichen Körper oder Element 8 erzeugte Farbbild wird mittels einer Übertragungs-(Korona-)Entladeeinheit 16 auf ein aus einer Vorratskassette 15 zugeführtes Aufzeichnungs- oder Kopierpapier(blatt) P übertragen. Letzteres wird dann mittels einer Trenneinheit 17 vom Element 8 getrennt. Das auf dem Papierblatt P erzeugte Bild wird in einer Fixiereinheit 18 mittels Wärme fixiert, und das Papierblatt P wird zu einem an der Außenseite des Geräts angeordneten Ausgabefach 19 ausgegeben, worauf der Kopiervorgang abgeschlossen ist. Zwischenzeitlich wird der an der Entwicklung nicht beteiligte, auf dem Element 8 verbliebene Entwickler mittels einer Reinigungseinheit 21 entfernt, nachdem das lichtempfindliche Element 8 vorher mittels einer Entladungslampe 20 entladen worden ist. Danach ist das Element 8 für den nächsten Kopierzyklus bereit. Beim beschriebenen elektrophotographischen Gerät kann ein Ausgang einer externen Ausgabevorrichtung, z. B. eines Rechners und eines Wortprozessors, an einen Eingangs- oder Eingabeteil 22 des Geräts angeschlossen sein. Das Gerät ist somit auch als Mehrfarbdrucker für das Ausdrucken eines mehrfarbigen Bilds nach Maßgabe von Farbsignalen einsetzbar.

Erfindungsgemäß durchgeführte Untersuchungen dieses vorstehend beschriebenen, bisherigen elektrophotographischen Geräts nach verschiedenen Punkten ergaben die folgenden Probleme:

Das durch die Aufladeeinheit 7 aufgeladene lichtempfindliche Element 8 muß seine Ladung behalten, bis es an der dritten Entwicklungseinheit 14 vorbeigelaufen ist. In der Praxis kann jedoch das Element 8 kaum aus einem lichtempfindlichen Material geformt sein, das für eine derart lange Zeitspanne gleichmäßig aufgeladen bleibt. Auch wenn das Element 8 aus einem lichtempfindlichen Material, wie reinem Selen, besteht, zeigt dieses Material mangelhafte Lichtempfindlichkeitseigenschaften und eine Einschränkung bezüglich der Farbempfindlichkeit. Selbst wenn diese letztere Einschränkung nicht besteht, wird die Bildgüte durch Ladungsdämpfung oder -abschwächung (attenuation) erheblich verschlechtert. Zur Vermeidung einer solchen Verschlechterung der Bildgüte wurde vorgeschlagen, Nachladeeinheiten 23-a und 23-b zum Wiederaufladen des lichtempfindlichen Elements 8 vor der Belichtung für die einzelnen Farbkomponenten der zweiten und der dritten Entwicklungseinheit 13 bzw. 14 vorzuschalten, um damit eine Ladungsdämpfung ΔV am Element 8 zu kompensieren. Durch diese Nachladeeinheiten 23-a und 23-b soll das erforderliche stabile Potential für die Entwicklung gewährleistet werden.

In diesem Fall besitzt jedoch das lichtempfindliche Element 8 die Potentialverteilung gemäß Fig. 2, bei welcher das Potential VR1 eines mittels des Belichtungsstrahls 9a belichteten Bereichs oder Abschnitts E und das Potential V1 eines unbelichteten Bereichs (in Fig. 2 jeweils in gestrichelten Linien dargestellt) nach Durchführung der Wiederaufladung auf die in ausgezogenen Linien eingezeichneten Potentiale VR2 bzw. V2 übergehen. Dabei darf an den bereits entwickelten Bereich E kein Entwickler angetragen werden, wenn ein zweiter und folgende Farbumkehrentwicklungszyklen stattfinden. Aus diesem Grund muß die elektrostatische Kontrastgröße (VB-VR2) für die Entwicklung kleiner sein als die Entwicklungsempfindlichkeit des Entwicklers. In der Praxis kann jedoch das Potential des einmal (bereits) belichteten Bereichs nicht auf das ursprüngliche Potential, d. h. auf das Potential des nicht belichteten Bereichs, zurückgeführt werden, auch wenn das anfängliche Potential V1 des Elements 8 konstantgehalten wird. Aus diesem Grund wird der mittels der ersten Entwicklungseinheit 12 entwickelte Bereich durch die Entwicklungseinheiten 13 und 14 erneut entwickelt, was zu einer Farbüberlappung oder -vermischung führt. Infolgedessen kann die gewünschte Farbe nicht erhalten werden.

Dieses Problem beruht auf der Tatsache, daß zufriedenstellende Ergebnisse nur dann erzielt werden können, wenn das lichtempfindliche Element 8 vollständig entladen und (dann) wieder aufgeladen wird. Folglich muß zusätzlich zu den Nachladeeinheiten 23-a und 23-b eine Latentbild-Löschlichtquelle vorgesehen werden, so daß das Gerät insgesamt nicht kompakt ausgebildet werden kann. Die wiederholte Belichtung des Elements 8 im Bereich der Nachladeeinheiten 23-a und 23-b ist auch nicht erwünscht, weil sie zu einer Ermüdung des Elements 8 führt. Durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, daß sich die Ermüdungserscheinung eines höchst lichtempfindlichen Körpers oder Elements aus einer lichtempfindlichen Selen-Tellur-Legierung oder amorphem Silizium verstärkt, wenn das lichtempfindliche Element mehrfach belichtet wird.

Bei einer Wiederaufladung wird ein Toner der ersten Farbe oder der zweiten Farbe durch Koronaentladung aufgeladen. Ein schließlich entwickelter und nicht durch Koronaentladung aufgeladener dritter Toner weist eine von den Ladungen des ersten oder zweiten Farbtoners stark verschiedene Ladung auf. Die Übertragungsleistung des ersten oder zweiten Farbtoners unterscheidet sich somit nach Betätigung der Übertragungs-(Korona-)Entladungseinheit 16 von derjenigen des dritten Farbtoners. In manchen Fällen kann, je nach den Tonerfarben, praktisch überhaupt kein Übertragungsvorgang durchgeführt werden. Wenn daher der herkömmliche Kopierprozeß zur Herstellung einer Farbkopie wiederholt durchgeführt wird, erweist sich diese beschriebene Erscheinung der Unmöglichkeit einer Übertragung als großer technischer Nachteil.

Es ist auch ein elektrophotographisches Kopiergerät bekannt (DE-OS 24 05 287), bei welchem mit Naßentwicklung gearbeitet wird und bei welchem für die Erzeugung eines Bildes einer einzelnen Farbe die das Aufzeichnungspapier tragende Trommel eine volle Umdrehung ausführt. Dementsprechend wird vor jedem einzelnen Bilderzeugungsvorgang das Aufzeichnungspapier mittels der einzigen Koronaaufladeeinheit gleichmäßig aufgeladen, wonach ein Belichten mit der entsprechenden Farbkomponente erfolgt, wodurch ein latentes Bild dieser Farbe erzeugt wird. Zum Entwickeln dieses Bildes wird das Aufzeichnungspapier in eine entsprechende Entwicklerlösung eingetaucht, wonach die Oberfläche des Aufzeichnungspapiers gereinigt wird. Dann gelangt das Aufzeichnungspapier erneut zu der Koronaaufladeeinheit, in der eine erneute Aufladung erfolgt, wozu die Aufladespannung des Aufzeichnungspapiers im Bereich ihres Sättigungswertes gewählt wird. Hierdurch soll ein Ausgleich dafür geschaffen werden, daß zwischen dem ersten und dem zweiten und jedem folgenden Bilderzeugungsvorgang die Ladekennlinie des empfindlichen Aufzeichnungspapiers unterschiedlich ist, was unter anderem darauf beruht, daß auf der Oberfläche des empfindlichen Aufzeichnungspapiers, das dem zweiten oder den folgenden Bilderzeugungsvorgängen unterzogen wird, eine flüssige Schicht des Dispersionsmittels verbleibt, das den beim vorhergehenden Bilderzeugungsvorgang während des Entwicklungsschrittes zugeführten Entwickler enthält.

Es ist schließlich auch ein elektrophotographisches Farbkopiergerät bekannt (US-PS 40 53 217), bei welchem mit Trockenentwicklung gearbeitet wird und die lichtempfindliche Trommel für jeden Bilderzeugungsvorgang eine volle Umdrehung ausführt, so daß wiederum nur eine einzige Aufladeeinrichtung in Form eines Skorotrons vorhanden ist, mittels welcher vor jedem Bilderzeugungsvorgang in einer der mehreren Farben nach einem Entladen eine im wesentlichen gleichmäßige Ladung auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel aufgebracht werden soll. Über die Art und das Ausmaß der Ladung vor jedem Bilderzeugungsvorgang finden sich keine Ausführungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrophotographisches Farbkopiergerät der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart auszuführen, daß mit einer kompakten Geräteausführung einwandfreie Mehrfarbenkopien erhalten werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1.

Es ist gefunden worden, daß bei Verwendung eines Skorotrons und entsprechender Steuerung der durch das Skorotron der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel erteilten Aufladung auch die im vorhergehenden Bilderzeugungsvorgang belichteten Teile der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel auf ein Potential aufgeladen werden, bei dem bei der nachfolgenden Entwicklung das im vorhergehenden Bilderzeugungsvorgang entwickelte Bild nicht nochmals entwickelt wird.

Gleichzeitig ist gewährleistet, daß die Oberflächenpotentiale der einzelnen Farbtoner auf eine gleichmäßige Spannung gebracht sind, wodurch die Qualität der Übertragung verbessert ist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines bekannten elektrophotographischen Farbkopiergerätes,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Oberflächenpotentialverteilung eines lichtempfindlichen Elementes zur Verdeutlichung der Probleme beim Stand der Technik,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines elektrophotographischen Farbkopiergerätes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 und 5 eine Seitenansicht bzw. eine perspektivische Darstellung einer optischen Abtasteinheit,

Fig. 6 und 7 eine Schnittansicht bzw. eine (teilweise weggebrochene) perspektivische Darstellung einer Nachladeeinheit,

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Oberflächenpotential eines lichtempfindlichen Elementes und einer Spannung von einer ersten Strom- oder Spannungsquelle für den Fall einer Änderung einer an einen Korona(entladungs)draht angelegten Spannung,

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Oberflächenpotential eines lichtempfindlichen Elements und einer Spannung von einer ersten Strom- oder Spannungsquelle für den Fall, daß die an einen Koronadraht angelegte Spannung fest(gelegt) ist,

Fig. 10 eine graphische Darstellung von Oberflächenpotentialen belichteter und nicht belichteter Bereiche, sowohl vor als auch nach dem Nachladen oder Wiederaufladen, bei Verwendung einer Nachladeeinheit des Scorotron-Typs,

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Wellenform einer an Nachladeeinheiten angelegten Spannung,

Fig. 12 ein Schaltbild einer Spannungszufuhrvorrichtung zur Erzeugung der Spannung mit der Wellenform nach Fig. 11,

Fig. 13 eine graphische Darstellung der Oberflächenpotentialverteilung an verschiedenen Stellen eines lichtempfindlichen Elements,

Fig. 14 eine Schnittansicht einer Nachladeeinheit gemäß einer ersten Abwandlung der (Ausführungsform der) Erfindung,

Fig. 15 eine Schnittansicht einer Nachladeeinheit gemäß einer zweiten Abwandlung der Erfindung,

Fig. 16 eine perspektivische Darstellung einer Nachladeeinheit gemäß einer dritten Abwandlung der Erfindung und

Fig. 17 eine perspektivische Darstellung einer Nachladeeinheit gemäß einer vierten Abwandlung der Erfindung.

Nachdem die Fig. 1 und 2 eingangs bereits erläutert worden sind, sind im folgenden Ausführungsbeispiele des elektrophotographischen Verfahrens und Gerätes gemäß der Erfindung zunächst anhand der Fig. 3 bis 11 beschrieben.

Zur Lösung der sich beim Stand der Technik ergebenden Probleme müssen die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sein: Zunächst muß ein Aufladungs- oder Ladepotential VP an den jeweiligen entwickelten Stellen eines lichtempfindlichen Elementes ausreichend hoch sein, um eine unerwünschte Farbvermischung zu verhindern. Zweitens muß das Potential in dem zuvor belichteten Bereich des lichtempfindlichen Elementes auf ein Potential aufgeladen werden, welches höher als die Entwicklungsvorspannung ist, bevor der nächste Belichtungsvorgang stattfindet. Beispielsweise muß, wie in Fig. 13 dargestellt, der Bereich, dessen Oberflächenpotential im vorhergehenden Bilderzeugungsvorgang auf VR1 gefallen ist, durch die zweite Nachladeeinheit 32 auf das Potential VR2 aufgeladen werden, welches höher als die Entwicklungsvorspannung (750 V) ist, bevor dieser Teil des lichtempfindlichen Elementes die zweite Entwicklungseinheit 33 erreicht. Als Ergebnis verschiedener durchgeführter Versuche ist gefunden worden, daß eine geeignete Nachladeeinheit eine Skorotron-Ladeeinheit mit einem Gitterelement zum Anlegen einer Vorspannung ist. Fig. 3 veranschaulicht ein elektrophotographisches Farbkopiergerät unter Verwendung einer solchen Nachladeeinheit.

Das in Fig. 3 dargestellte elektrophotographische Gerät 27 weist als Bildträger ein lichtempfindliches Element bzw. eine Trommel 28 auf, das bzw. die entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar ist. Um die Trommel 28 herum sind in deren Drehrichtung nacheinander eine Aufladeeinheit 29, eine erste Abtasteinheit 30, eine erste Entwicklungseinheit 31, eine erste Nachladeeinheit 32, eine zweite Abtasteinheit 33, eine zweite Entwicklungseinheit 34, eine zweite Nachladeeinheit 35, eine dritte Abtasteinheit 36, eine dritte Entwicklungseinheit 37, eine dritte Nachladeeinheit 38, eine vierte Abtasteinheit 39 und eine vierte Entwicklungseinheit 40 zur Erzeugung eines Farbbilds auf der lichtempfindlichen Trommel 28 angeordnet.

Die erste Abtasteinheit 30 dient zur Erzeugung eines Latentbilds entsprechend einer schwarzen Komponente eines Bilds auf der lichtempfindlichen Trommel 28. Die erste Entwicklungseinheit 31 liefert einen schwarzen Entwickler zur Trommel 28. Die zweite Abtasteinheit 33 dient zur Erzeugung eines Latentbilds entsprechend einer roten Komponente des Bilds auf der Trommel 28. Die zweite Entwicklungseinheit 34 liefert einen roten Entwickler zur Trommel 28. Mittels der dritten Abtasteinheit 36 ist auf der Trommel 28 ein Latentbild entsprechend einer blauen Bildkomponente erzeugbar. Die dritte Entwicklungseinheit 37 liefert einen blauen Entwickler zur Trommel 28. Die vierte Abtasteinheit 39 dient zur Erzeugung eines Latentbilds entsprechend einer gelben Bildkomponente auf der Trommel 28, während die vierte Entwicklungseinheit 40 einen gelben Entwickler zur lichtempfindlichen Trommel 28 liefert.

Der vierten Entwicklungseinheit 40 (d. h. zwischen letzterer und Aufladeeinheit 29) sind in Drehrichtung der lichtempfindlichen Trommel 28 eine weitere Nachladeeinheit 41 (nachstehend als Steueraufladeeinheit bezeichnet), eine Übertragungs-Koronaaufladeeinheit 42, eine Trenneinheit 43, eine Entladungs- oder Löschlampe 44 und eine Reinigungseinheit 45 nachgeschaltet, wobei diese Einheiten die Bildübertragung von der lichtempfindlichen Trommel 28 auf das Papierblatt P und die Reinigung der Trommel nach dem Übertragungsvorgang durchführen.

Die vier Abtasteinheiten 30, 33, 36 und 39 sind jeweils so angeordnet, daß eine Reihe oder Kette 46a (im folgenden als Leuchtdiodenkette bezeichnet) von 16 Leuchtdioden 46b pro 1 mm mit einer Leuchtdiodenkettenlinse ("selbstfokussierende" Linse) 46c gekoppelt ist. Die Leuchtdiodenkette 46 ist zusammen mit einem integrierten Treiberschaltkreis 46e und Stiften 46f an einem Keramiksockel 46d montiert. Das konvergierende photoleitende Element bzw. die Linse 46c ist gemäß den Fig. 4 und 5 mittels zweier Halter 46g (von denen nur einer dargestellt ist) am Keramiksockel 46f angebracht.

Die vier Entwicklungseinheiten 31, 34, 37 und 40 bestehen jeweils aus an sich bekannten Magnetbürsten-Entwicklungseinheiten.

Auf der Oberseite eines Gehäuses 46 des elektrophotographischen Geräts 27 befindet sich ein Vorlagenträger 47 (Fig. 3). Unter dem Vorlagenträger 47 ist im Gehäuse 46 ein an sich bekanntes optisches Belichtungssystem 48 zur Belichtung der Vorlage geradlinig hin- und herbewegbar angeordnet. Ein im optischen Belichtungssystem 48 vorgesehenes, an sich bekanntes Dreifarbentrennfilter 49 dient zur Abnahme des von der Vorlage reflektierten Lichts und zur Auftrennung dieses Lichts in drei Farbkomponenten bzw. -anteile. Neben dem Trennfilter 49 befindet sich ein Bildleseelement 50. Die durch das Trennfilter 49 getrennten Lichtstrahlen werden auf das Bildleseelement 50 geworfen und (durch dieses) in elektrische Signale umgesetzt, die jeweils den betreffenden drei Farbkomponenten entsprechen.

Eine im Gehäuse 46 angeordnete Verarbeitungseinheit 51 ist mit dem Bildleseelement 50 verbunden. Die Verarbeitungseinheit 51 speichert die vom Bildleseelement 50 gelieferten elektrischen Signale und verarbeitet diese Signale. An die Verarbeitungseinheit 51 ist ein Ausgangskreis 51 zur Erzeugung von Ansteuer- oder Treibersignalen für die Ansteuerung der vier Abtasteinheiten 30, 33, 36 und 39 nach Maßgabe der von der Verarbeitungseinheit 51 gelieferten Steuersignale angeschlossen. Vier Spannungsanlege- bzw. -zufuhrvorrichtungen 53, 54, 55 und 56 sind jeweils mit den Nachladeeinheiten 32, 35 und 38 bzw. der Steueraufladeeinheit 41 verbunden, um diesen Einheiten 32, 35 und 38 sowie 41 auf noch zu beschreibende Weise vorbestimmte Spannungen zuzuführen.

An der einen Stirnseite des Gehäuses ist eine Papiervorratskassette 57 zur Aufnahme eines Stapels von Aufzeichnungs- oder Kopierpapierblättern P herausnehmbar eingesetzt. Über der Kassette 57 befindet sich an der Stirnfläche des Gehäuses ein Ausgabefach 58 zur Aufnahme der fertigen Kopien P. In einem Raum zwischen dem Übertragungsteil (zwischen Übertragungsaufladeeinheit 42 und Trommel 28) und Kassette 57 befindet sich ein erster Fördermechanismus 59 zur Förderung der Papierblätter P zum Übertragungsteil. Ein zweiter Fördermechanismus 60 ist zwischen dem Übertragungsteil und dem ersten Fördermechanismus 59 angeordnet und dient zur Förderung der durch die Trenneinheit 43 von der Trommel 28 getrennten bedruckten Papierblätter P zum Ausgabefach 58. Im zweiten Fördermechanismus ist eine Fixiereinheit 61 zum Fixieren des Tonerbilds auf dem Papierblatt P angeordnet.

Bei 62 und 63 sind eine Anzeigeeinheit sowie eine Steuer- oder Bedientafel für Bildverarbeitung angedeutet. Die Nachladeeinheiten 32, 35 und 38 besitzen jeweils denselben Aufbau, so daß im folgenden nur die erste Nachladeeinheit 32 beschrieben zu werden braucht.

Gemäß den Fig. 6 und 7 weist die erste Nachladeeinheit 32 ein leitfähiges Gehäuse 64 mit einer der lichtempfindlichen Trommel 28 zugewandten Öffnung 64a auf. Das Gehäuse 64 erstreckt sich zumindest über die gesamte axiale Breite bzw. Länge der Trommel 28. Im Inneren des Gehäuses 64 verläuft mindestens ein Korona(entladungs)-draht 65 in Axialrichtung der Trommel 28. Das eine Ende des Koronadrahts 65 ist gegenüber dem Gehäuse 64 isoliert und erstreckt sich aus dem Gehäuse 64 heraus. Das andere Ende des Koronadrahts 65 ist mit einem Anschluß verbunden, der am Gehäuse 64 elektrisch isoliert ist.

Von den den beiden Enden der lichtempfindlichen Trommel 28 gegenüberstehenden Enden des Gehäuses 64 stehen erste und zweite Tragzapfen 66 bzw. 67 nach unten ab. Die jeweils elektrisches Isoliervermögen besitzenden Tragzapfen 66 und 67 reichen bis nahe an die Öffnung 64a des Gehäuses 64 heran. Die Tragzapfen 66 und 67 sind jeweils in Drehrichtung der Trommel 28 miteinander ausgefluchtet.

Gemäß Fig. 7 ist ein einziger Draht 68 zwischen ersten und zweiten Tragzapfen 66 bzw. 67 hin- und herverlaufend gespannt. Die verschiedenen, zwischen ersten und zweiten Tragzapfen 66 bzw. 67 verlaufenden Abschnitte des Drahts 68 lassen sich als Gitterdrähte 69 definieren, die jeweils parallel zueinander in Axialrichtung der lichtempfindlichen Trommel 28 verlaufen. Diese Gitterdrähte 69 sind dabei in der Nähe der Öffnung 64a des Gehäuses 64 angeordnet. Die erste Nachladeeinheit 32 bildet somit eine Scorotron-Aufladeeinheit.

Die drei Nachladeeinheiten 32, 35 und 38 sind jeweils mit einer ersten, zweiten und dritten Spannungszufuhrvorrichtung 70, 71 bzw. 72 verbunden. Letztere umfassen jeweils eine erste Gleichspannungsquelle 70a und eine zweite Gleichspannungsquelle 70b. Bei der zweiten Gleichspannungsquelle 70b handelt es sich um eine variable bzw. regelbare Spannungsquelle. Die Plusklemme der ersten Gleichspannungsquelle 70a ist an das eine Ende des Koronadrahts 65 angeschlossen, während ihre Minusklemme an Masse liegt. Die zweite Gleichspannungsquelle 70b liegt mit ihrer Plusklemme am einen Ende des Drahts 68 und mit ihrer Minusklemme an Masse. Es ist zu beachten, daß das andere Ende des Drahts mit dem anderen Anschluß verbunden ist, der seinerseits am Gehäuse 64 elektrisch isoliert ist.

Es wurden verschiedene Versuche durchgeführt, bei denen eine Gleichspannung VDC1 von der ersten Gleichspannungsquelle 70a an den Koronadraht 65 der ersten Nachladeeinheit 32 und eine Gleichspannung VDC2 von der zweiten Gleichspannungsquelle 70b an die Gitterdrähte 69 der ersten Nachladeeinheit 32 angelegt wurden. Fig. 8 veranschaulicht die Beziehung zwischen der dem Koronadraht 65 aufgeprägten Spannung VDC1 und dem Oberflächenpotential an der lichtempfindlichen Trommel 28 bei Einstellung des Oberflächenpotentials auf etwa 1000 V und unter Heranziehung der an die Gitterdrähte 69 angelegten Spannung VDC2 als Parameter. Fig. 9 veranschaulicht die Beziehung zwischen der am Koronadraht 65 liegenden Spannung VDC1 und dem Oberflächenpotential an der Trommel 28 bei Einstellung des Oberflächenpotentials auf etwa 950 V und Einstellung der an die Gitterdrähte 69 angelegten Spannung VDC2 auf 1000 V.

Wenn die an den Koronadraht 65 angelegte Spannung VDC1 auf 7000 V und die an die Gitterdrähte 69 angelegte Spannung VDC2 auf 1000 V eingestellt sind, kann das Potential (entsprechend der graphischen Darstellung von Fig. 8) am belichteten Bereich der Trommel 28 auf eine Spannung von 1000 V angehoben werden, während das Potential (entsprechend Fig. 9) am nicht belichteten Bereich der Trommel 28 auf eine Spannung von 1050 V angehoben wird.

In Fig. 10 stehen die dick ausgezogene Linie für das Oberflächenpotential des unbelichteten Bereichs bzw. Abschnitts vor dem Wiederaufladen, die gestrichelte Linie für das Oberflächenpotential des unbelichteten Bereichs nach dem Wiederaufladen, die einfach strichpunktierte Linie für das Oberflächenpotential des belichteten Bereichs vor dem Wiederaufladen und die doppelt strichpunktierte Linie für das Oberflächenpotential des belichteten Bereichs nach dem Wiederaufladen, jeweils in Umfangsrichtung der Mantelfläche der lichtempfindlichen Trommel gesehen.

Beim Gerät gemäß dieser Ausführungsform seien ein Potential am nicht belichteten bzw. unbelichteten Bereich der lichtempfindlichen Trommel 28 unmittelbar nach dem Passieren der ersten Aufladeeinheit 29 mit V1, das Potential am belichteten Bereich mit VR1, das Potential am unbelichteten Bereich der Trommel 28 unmittelbar nach dem Vorbeigang an der zweiten Aufladeeinheit 32 mit V2 und das Potential am zuvor belichteten Bereich, wiederum nach dem Vorbeigang an der zweiten Aufladeeinheit 32 mit VR2 angenommen. Die Beziehung zwischen den Potentialen V1, VR1, V2 und VR2 wurde untersucht; die Ergebnisse sind in Fig. 10 dargestellt. Wie ersichtlich, liegt das Potential V2 im zuvor unbelichteten Bereich etwas über 1000 V, während das Potential VR2 im zuvor belichteten Bereich etwas über der Entwicklungsvorspannung VB liegt, die etwa 750 V beträgt. Um diese Erhöhung des Potentials VR zu erhalten, hat es sich erfindungsgemäß gezeigt, daß eine an den Koronadraht 65 angelegte Spannung von 7000 V und eine den Gitterdrähten 69 aufgeprägte Spannung von 1000 V zweckmäßig sind. In diesem Fall wurde als lichtempfindliche Schicht auf der Metalltrommel eine Selen-Tellur-Schicht (oder -Film) einer Dicke von 60 µm verwendet, und die lichtempfindliche Trommel 28 wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 130 mm/s in Drehung versetzt.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich, wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß der zuvor belichtete Bereich der lichtempfindlichen Trommel 28 durch Nachladen auf ein Potential oberhalb der Entwicklungsvorspannung aufgeladen werden kann, wobei der zuvor nicht belichtete Bereich entsprechend der Konvergenzwirkung der Gitterdrähte 69 in der zweiten Aufladeeinheit 32 nur geringfügig aufgeladen wurde.

Darüber hinaus ergaben sich dabei keinerlei ungünstige Auswirkungen, welche das unfixierte, im ersten Zyklus entwickelte Bild entsprechend den Entladungsbedingungen stören könnten.

Gemäß Fig. 3 ist die vierte Spannungszufuhrvorrichtung 73 mit der Steueraufladeeinheit 41 verbunden, um an diese eine Spannung anzulegen. Die vierte Spannungszufuhrvorrichtung 73 vermag eine Wechselspannung und eine Gleichspannung einander zu überlagern, und sie kann der Steueraufladeeinheit 41 eine Spannung VA aus einer Wechselspannungskomponente VAC (400 Hz) und einer Gleichspannungskomponente VDC (vgl. Fig. 11) liefern.

Die vierte Spannungszufuhrvorrichtung 73 umfaßt gemäß Fig. 12 einen Zusatztransformator 79 und einen Oszillator (OSC) 80 zur Lieferung von schwingenden ersten und zweiten Ausgangssignalen, deren Phasen um 180° voneinander verschieden sind. Jedes Ausgangssignal des Oszillators 80 besitzt eine Frequenz von 400 Hz. Der Zusatztransformator 79 weist eine Primärwicklung 79a und eine Sekundärwicklung 79b auf. Die Ausgangsklemme eines Eingangssteuerteils (RGT) 81 ist mit der Mittelanzapfung der Primärwicklung 79a verbunden. Die Eingangsklemmen des Oszillators 80 und des Eingangssteuerteils 81 sind an einer Stromversorgungsklemme 82 von 24 V zusammengeschaltet. Zwischen die eine Seite der Primärwicklung 79a und Masse ist ein erster Transistor 83 geschaltet, dessen Durchschaltzustand durch das erste Ausgangssignal des Oszillators 80 gesteuert wird. Zwischen die andere Seite der Primärwicklung 79a und Masse ist ein zweiter Transistor 84 geschaltet, dessen Durchschaltzustand durch das zweite Ausgangssignal vom Oszillator 80 steuerbar ist.

Ein erster Kondensator 86 ist so angeordnet, daß seine eine Seite mit der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung 79b und seine andere Seite über eine erste Diode 85 mit der anderen Seite der Sekundärwicklung 79b verbunden ist. Weiterhin ist ein zweiter Kondensator 88 so angeordnet, daß seine eine Seite mit der anderen Seite der Sekundärwicklung 79b und seine andere Seite über eine zweite Diode 87 mit der anderen Seite des ersten Kondensators 86 verbunden ist. Die beiden Dioden 85 und 87 sowie die beiden Kondensatoren 86 und 88 bilden einen Verdopplergleichrichter (doubler rectifier).

Eine Reihenschaltung aus einem variablen bzw. Regelwiderstand 89 und einem Varistor 90 ist zwischen die beiden Seiten des zweiten Kondensators 88 geschaltet. Ein Schleifer des Regelwiderstands 89 ist über einen dritten Kondensator 91 mit der anderen Seite der Sekundärwicklung 79b verbunden und unmittelbar an Masse gelegt. Der Regelwiderstand 89 dient als Gleichspannungs- Steuer- oder -Einstellelement. Aufgrund des beschriebenen Aufbaus der vierten Spannungszufuhrvorrichtung 73 erscheint an einer Ausgangsklemme HV gemäß Fig. 12 eine aus einer Wechselspannungskomponente und einer überlagerten Gleichspannungskomponente bestehende Spannung.

Im folgenden ist die Arbeitsweise des elektrophotographischen Geräts 27 mit dem beschriebenen Aufbau erläutert.

Durch die Aufladeeinheit 29 wird eine positive Gleichspannung von 5,6 kV an die lichtempfindliche Trommel 28 angelegt und diese damit mit einem Oberflächenpotential von 1000 V (V1=1000 V) aufgeladen. Die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 28 wird mittels der ersten Abtasteinheit 30 entsprechend dem optischen Bildsignal abgetastet, welches der schwarzen Bildkomponente entspricht und welches vom Bildleseelement 50 oder vom Eingangsteil 22 zur ersten Abtasteinheit 30 geliefert wird. Auf der lichtempfindlichen Trommel 28 wird dabei ein Latentbild entsprechend der schwarzen Bildkomponente erzeugt. Unter Verwendung des schwarzen Entwicklers (schwarzer Toner) führt die erste Entwicklungseinheit 31 einen ersten Entwicklungsvorgang durch. Durch die erste Spannungszufuhrvorrichtung 70 werden eine Spannung VDC1 von 7000 V und eine Spannung VDC2 von 7000 V an die erste Nachladeeinheit 32 angelegt. Die Trommel 28 wird darauf mittels der zweiten Abtasteinheit 33 in Übereinstimmung mit dem optischen Bildsignal entsprechend der roten Bildkomponente abgetastet, so daß auf der Trommel 28 ein der roten Bildkomponente entsprechendes Latentbild erzeugt wird, das anschließend mittels des roten Entwicklers (roter Toner) durch die zweite Entwicklungseinheit 34 entwickelt wird. Auf dieselbe Weise, wie vorstehend beschrieben, werden der zweiten und der dritten Nachladeeinheit 35 bzw. 38 die jeweiligen Spannungen aufgeprägt und die den blauen Entwickler (blauer Toner) verwendende dritte Entwicklungseinheit 37 sowie die den gelben Entwickler (gelber Toner) verwendende vierte Entwicklungseinheit 40 sequentiell betätigt.

Das auf der lichtempfindlichen Trommel 28 erzeugte Vierfarbtonerbild läuft an der Steueraufladeeinheit 41 vorbei, welche die Ladungsmenge des Toners steuert und welcher eine Spannung aufgeprägt wird. Diese, von der vierten Spannungszufuhrvorrichtung 73 zur Steueraufladeeinheit 41 gelieferte Spannung besteht aus der Wechselspannungskomponente VAC von 5,0 kV und 400 Hz sowie der Gleichspannungskomponente VDC von 1,5 kV. Das auf der lichtempfindlichen Trommel 28 erzeugte Tonerbild wird danach auf das aus der Kassette 57 zugeführte Papierblatt P übertragen, weil an der Übertragungs-Koronaaufladeeinheit 42 eine negative Spannung von -5,5 kV anliegt. Das das Tonerbild tragende Papierblatt P wird durch die Trenneinheit 43 von der Trommel 28 getrennt und in der Fixiereinheit 61 fixiert. Daraufhin wird das fixierte Kopierblatt P in das Ausgabefach 58 ausgetragen. Die nach dem beschriebenen Farbaufzeichnungsverfahren unter den angegebenen Bedingungen erhaltene Farbkopie ist frei von jeder Farbvermischung. Durch die Wirkung der Steueraufladeeinheit 41, die auf dieselbe Weise betrieben wird wie die Nachladeeinheiten 32, 35 und 38, können außerdem die Tonerladungsmengen der einzelnen Farben gleichmäßig gesteuert werden. Dabei wird eine Übertragungs-Koronaentladung durchgeführt, durch welche eine gute Übertragungsleistung gewährleistet wird. Infolgedessen kann auf diese Weise eine vierfarbige Kopie eines ausgezeichneten Übertragungszustands erhalten werden.

Fig. 13 ist ein Histogramm der Oberflächenpotentiale an den einzelnen Stellen der lichtempfindlichen Trommel 28. Die auf der Abszisse aufgetragenen Ziffern entsprechen den Bezugsziffern der Bauteile (Einheiten) gemäß Fig. 3. Die angegebenen Potentiale VR1, VR3 und VR5, die durch Belichtung eines Abschnitts entsprechend der jeweiligen Position mittels der Abtasteinheiten 30, 33 und 36 erreicht werden, werden auf einen höheren Wert als die Spannung von 750 V, bei welcher eine Entwicklung mittels der Entwicklungseinheiten 34, 37 und 40 möglich ist, neu aufgeladen. Die Potentiale V1 bis V3 der unbelichteten Bereiche werden durch die Nachladeeinheiten 32, 35 und 38 um Beträge entsprechend der natürlichen oder Eigenentladung (Dunkelabfall) der lichtempfindlichen Trommel 28 erhöht, so daß die unbelichteten Bereiche während des ganzen Prozesses auf der Spannung von etwa 1000 V gehalten werden können.

Die Potentiale der belichteten Bereiche, die mittels der vier betreffenden Farbtoner entwickelt werden (d. h. die Potentiale der Tonerbereiche des lichtempfindlichen Elements bzw. der Trommel 28), variieren auf die durch den Pfeil A angedeutete Weise entsprechend der Historie der betreffenden Farbtoner. Im nächsten Übertragungsvorgang können daher keine gleichmäßigen Bedingungen gewährleistet werden. Mit anderen Worten: Der erste Entwickler (schwarzer Toner) wird durch die Ladung beeinflußt, die durch die Koronaentladung beim Wiederaufladen hervorgerufen wird. Aus diesem Grund besitzt der erste Farbtoner ein Potential, das von demjenigen des vierten Farbtoners (gelber Toner) stark verschieden ist. In diesem Zustand kann im Betrieb der Koronaaufladeeinheit 42 keine gute Übertragungsleistung bezüglich der einzelnen Toner erzielt werden. Infolgedessen kann ein Teil des Bilds nicht übertragen werden, was ein bedeutendes Problem darstellt.

Da andererseits bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung auf die erwähnte Weise die Spannung an die Steueraufladeeinheit 41 angelegt wird, können die Oberflächenpotentiale der einzelnen Farbtoner auf eine gleichmäßige Spannung von etwa 200 V gebracht werden, die für den Übertragungsvorgang zweckmäßig ist; auf diese Weise wird die Übertragungsleistung verbessert.

Die Erfindung ist vorstehend beispielhaft unter Zugrundelegung optimaler Bedingungen beschrieben. Wie erwähnt, kann jedoch das Potential der lichtempfindlichen Trommel nach Maßgabe einer Kombination aus Trommelumfangsgeschwindigkeit und von der zweiten Gleichspannungsquelle 70b an die Nachladeeinheit angelegter Gleichspannung beliebig eingestellt werden. Zudem ist darauf hinzuweisen, daß das Wiederaufladepotential in Abhängigkeit vom (jeweiligen) Entwicklungssystem gesteuert oder eingestellt wird.

Die Erfindung ist keineswegs auf die spezielle, vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Bei letzterer wird das Umkehrentwicklungsverfahren angewandt, bei dem der Entwickler oder Toner an ein Latentbild angelagert wird. Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, läßt sich jedoch dieselbe Wirkung auch beim normalen Entwicklungsverfahren erzielen. Die Erfindung ist also mit ähnlichen Maßnahmen, wie sie vorstehend beschrieben sind, auf das normale Entwicklungsverfahren anwendbar und daher nicht auf das Umkehrentwicklungsverfahren beschränkt. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird eine Vierfarbwiedergabe bei einer Umdrehung des lichtempfindlichen Elements bzw. der Trommel durchgeführt. Ein Bild kann jedoch auch mit mehreren Undrehungen der Trommel erzeugt werden, vorausgesetzt, daß (dabei) die Reinigungseinheit nicht betätigt wird. In diesem Fall wird ersichtlicherweise die Spannung an die Nachladeeinheit vor dem Entwicklungszyklus mittels der einzelnen Farbtoner angelegt, so daß sich dieselbe Wirkung wie bei der beschriebenen Ausführungsform erzielen läßt. In diesem Fall werden zudem die Übertragungs-Koronaaufladeeinheit 42 und die Steueraufladeeinheit 41 nach Abschluß der letzten oder endgültigen Entwicklung in Betrieb gesetzt.

Die Spannungszufuhrvorrichtung für die Nachladeeinheiten 32, 35 und 38 ist beispielsweise nicht auf die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung 70 beschränkt. In einer ersten Abwandlung dieser Ausführungsform kann z. B. auf die in Fig. 14 gezeigte Weise eine Wechselstromquelle 92 an den Koronadraht 65 angeschlossen sein. Hierbei wird dem Koronadraht 65 eine Wechselspannung aufgeprägt. Bei der zweiten Abwandlung der beschriebenen Ausführungsform gemäß Fig. 15 können weiterhin eine Gleichspannungsquelle 93 und eine Wechselspannungsquelle 94 mit dem Koronadraht 65 in Reihe geschaltet sein. In diesem Fall wird dem Koronadraht 65 eine durch Überlagerung der Wechselspannung mit der Gleichspannung erhaltene Spannung aufgeprägt, womit dieselben Wirkungen wie bei der beschriebenen Ausführungsform erzielt werden.

Die Zahl der Gitterdrähte 69 unterliegt ebenfalls keinen Einschränkungen. Das Gitter selbst braucht nicht aus Drähten zu bestehen, sondern kann unter Gewährleistung derselben Wirkungen, wie oben beschrieben, eine Sieb- bzw. Lochplatte umfassen.

Bei der in Fig. 16 dargestellten dritten Abwandlung der beschriebenen Ausführungsform besteht das Gehäuse 64 der Nachladeeinheit nicht ausschließlich aus (massiven) Platten, vielmehr können die Langseiten des Gehäuses aus Maschendrahtplatten (mesh plates) bestehen. Durch diese Ausgestaltung wird die Wärmeableitwirkung verbessert. Bei der vierten Abwandlung der beschriebenen Ausführungsform gemäß Fig. 17 kann das Gehäuse 64 vollständig aus einem Maschendrahtgewebe bzw. Lochplatten bestehen. Hierbei wird die Wärmeableitwirkung noch weiter verbessert.

Claims (9)

1. Elektrophotographisches Farbkopiergerät, umfassend

• - eine lichtempfindliche Trommel (28), die in einer vorbestimmten Richtung drehbar ist,
• - eine erste Bilderzeugungseinrichtung mit einer Aufladeeinheit (29) zum Aufladen der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel, einer ersten Abtasteinheit (30) zum Belichten der lichtempfindlichen Trommel, derart, daß auf der aufgeladenen Oberfläche der Trommel ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt wird, und einer ersten Entwicklungseinheit (31) zum Entwickeln des elektrostatischen latenten Bildes in einer Farbe,
• - wenigstens eine zweite Bilderzeugungseinrichtung, die in Drehrichtung der lichtempfindlichen Trommel hinter der ersten Bilderzeugungseinrichtung angeordnet ist und eine erste Nachladeeinheit (32) zum Aufladen der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel, eine zweite Abtasteinheit (33) zum Belichten der lichtempfindlichen Trommel, um ein zweites elektrostatisches latentes Bild auf der aufgeladenen Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel zu bilden, und eine zweite Entwicklungseinheit (34) aufweist zum Entwickeln des zweiten elektrostatischen latenten Bildes in einer anderen Farbe, und
• - eine Übertragungseinheit (42) zum Übertragen der entwickelten Bilder auf ein Papierblatt (P);

dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite und jede weitere Bilderzeugungseinrichtung eine Skorotron-Nachladeeinheit (32, 35, 38) aufweist mit einem Gehäuse (64) mit einer der lichtempfindlichen Trommel zugewandten Öffnung (64a), einem sich im Inneren des Gehäuses (64) erstreckenden Koronaentladungsdraht (65), mit dem eine erste Spannungszufuhreinheit (70a) verbunden ist, und zwischen dem Gehäuse (64) und der lichtempfindlichen Trommel (28) angeordneten Gitterdrähten (69), die mit einer zweiten Spannungszufuhreinheit (70b) verbunden sind, daß die an die Gitterdrähte (69) angelegte Spannung derart gewählt ist, daß die von ihnen abgegebene Ladung die von dem Koronaentladungsdraht (65) abgegebene Ladung derart begrenzt, daß die die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel (28) erreichende Ladungsmenge dem anfänglichen Oberflächenpotential der lichtempfindlichen Trommel (28) entspricht, und
daß zwischen der Skorotron-Nachladeeinheit (38) der letzten Bilderzeugungseinrichtung und der Übertragungseinheit (42) eine weitere Nachladeeinheit (41) vorgesehen ist zum Aufladen des ersten und der weiteren sichtbaren Bilder, derart, daß das Potential des ersten sichtbaren Bildes praktisch demjenigen der weiteren sichtbaren Bilder gleich wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungszufuhreinheiten (70a, 70b) je eine Gleichspannungsquelle umfassen.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannungszufuhreinheit (70a) eine Wechselstrom- oder -spannungsquelle (92) aufweist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannungszufuhreinheit (70a) eine Wechselstrom- oder -spannungsquelle (93) und eine mit dieser in Reihe geschaltete Gleichstrom- oder -spannungsquelle (94) aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die verschiedenen Gitterdrähte (69) (längs) über die Öffnung (64a) des Gehäuses (64) erstrecken.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (64) zwei gegenüberliegende Seitenwände aufweist, die jeweils aus Maschendraht- oder Gitterwänden bestehen.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (64) aus Maschendraht oder einem Gitter hergestellt ist.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Nachladeeinheit eine Koronaladeeinheit (41) und eine mit dieser verbundene Spannungszufuhrquelle (73) aufweist, um der Koronaladeeinheit (41) eine Wechselspannung zuzuführen, die um ein vorbestimmtes Ausmaß in Richtung gegen die Polarität verschoben ist, die der Polarität der an die Übertragungseinheit (42) angelegten Spannung entgegengesetzt ist.