DE3524159C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Farbbildes - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines FarbbildesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor
richtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 3
zur Farbbilderzeugung, die für die elektrophoto
graphische Wiedergabe bzw. Vervielfältigung und die
elektrostatische Aufzeichnung geeignet sind.
Bei z. B. einem elektrophotographischen Vervielfälti
gungsgerät vom Abtast-Belichtungstyp wird eine zu ver
vielfältigende Vorlage auf einen Vorlagenträger oder
-tisch aus Glas aufgelegt; nach dem Drücken einer
Vervielfältigungs- oder Kopier-Taste wird eine Be
lichtungslampe zusammen mit einem einen reflektieren
den Spiegel enthaltenen optischen System in einer
vorbestimmten Richtung bewegt, wobei die Lampe ihr
Licht auf die Vorlage wirft. Das der Tonabstufung
(shade) der Vorlage entsprechende reflektierte Licht
wird über das optische System auf ein gleichmäßig auf
geladenes Bildempfangselement (z. B. eine licht
empfindliche Trommel) geworfen, wobei auf dem Bild
empfangselement ein elektrostatisches Latentbild oder
latentes Ladungsbild erzeugt wird. Weiterhin wird auf
der lichtempfindlichen Trommel mittels eines Entwick
lers ein der Tonabstufung der Vorlage entsprechendes
Tonerbild erzeugt. Ein Aufzeichnungsträger (z. B. ein
Kopierpapier) wird von einem Papierzuführer in der
Weise zugeführt, daß er lagenmäßig mit dem Tonerbild
auf dem Bildempfangselement (Trommel) in Überein
stimmung gelangt, bevor er mit dem Tonerbild
in Berührung gebracht wird. Das auf der Oberfläche
des Bildempfangselements erzeugte Tonerbild wird
mittels einer Übertragungselektrode auf das Kopier
papier übertragen. Zwischenzeitlich dreht sich das
Bildempfangselement in einer vorbestimmten Richtung,
wobei das Tonerbild fortlaufend auf das Kopierpapier
übertragen wird. Anschließend wird das das Tonerbild
tragende Kopierpapier vom Tonerbildträger (Bild
empfangselement) getrennt, bevor es einer Walzen-
Fixiervorrichtung zugeführt wird. Letztere besteht
aus zwei Walzen, von denen mindestens eine beheizt
ist, und sie dient zum thermischen Fixieren des durch
den Entwickler auf dem Kopierpapier erzeugten Bilds.
Das Kopierpapier wird hierauf aus dem Vervielfälti
gungsgerät ausgetragen, und das Bildempfangselement
wird nach der Bildübertragung durch Reinigung vom
überschüssigen Tonerpulver befreit. Diese Vorgänge
werden für jeden Vervielfältigungsvorgang wiederholt.
Während ein solches Vervielfältigungsgerät für die
Wiedergabe von monochromatischen Bildern geeignet ist,
wurde auch bereits ein für die Lieferung von Farb
kopien geeignetes, in Fig. 2 dargestelltes Verviel
fältigungsgerät entwickelt.
Das Vervielfältigungsgerät gemäß Fig. 2 ist theoretisch
von dem Vervielfältigungsgerät zur Vervielfältigung
von monochromatischen Bildern nicht sehr verschieden.
Bei einem Vervielfältigungsgerät zur Erzeugung von
monochromatischen (oder Schwarzweiß-)Bildern wird das
Licht einer Belichtungslampe auf eine Vorlage ge
worfen, wobei das von der Vorlage reflektierte, ihrer
Tonabstufung entsprechende Licht mittels eines einen
reflektierenden Spiegel enthaltenden optischen Systems
auf einen Tonerbildträger (Bildempfangselement) auf
gestrahlt wird, um auf letzterem ein latentes Ladungs
bild zu erzeugen; bei einem Farb-Vervielfältigungsge
rät wird dagegen das von einer Vorlage reflektierte
Licht zum Ausziehen von monochromatischem
Licht durch ein Filter aufgetrennt und nur das vom
Filter durchgelassene Licht auf das Bildempfangsele
ment geworfen. Beim Farb-Vervielfältigungsgerät nach
Fig. 2 ist ein Filtersatz 2 vorgesehen, der drei Arten
von Filtern unterschiedlicher Farben enthält, so daß
von jedem Filter aus dem von der Vorlage reflektierten
Licht jeweils ein unterschiedliches monochromatisches
Licht gewonnen werden kann. Beispielsweise wird
mittels eines Grünfilters eine erste Farbe getrennt
oder ausgezogen, wobei mittels einer Belichtungsvor
richtung 12 auf dem Bildempfangselement ein latentes
Ladungsbild unter Heranziehung des das Filter passie
renden Lichts erzeugt wird, bevor dieses Ladungsbild
durch eine Entwicklungsvorrichtung 3B mit dem in einer
Entwicklungseinheit 3 gespeicherten Magenta-Toner ent
wickelt wird. Durch letzteren wird dabei auf dem Bild
empfangselement 1 ein sichtbares Bild erzeugt. Von
einer Papiervorrats-Kassette 8 wird ein Übertragungs- oder
Kopierpapier(blatt) 7 zugeführt, auf das, während
es um eine Übertragungstrommel 4 herumgewickelt wird,
das sichtbare Bild mittels einer Übertragungselektrode
10 übertragen wird.
Nach der Bildübertragung wird die Ladung des Bild
empfangselements 1 durch eine Ladungsbeseitigungselek
trode 11 beseitigt. Nach der Entfernung des Rest
toners mittels einer Reinigungs- oder Putzvorrichtung
5 wird das Bildempfangselement durch eine Aufladeelek
trode 5 erneut aufgeladen. Bei diesem Vorgang wird
das durch ein Blaufilter hindurchgetretene Licht für
die bildmäßige Belichtung benutzt, und das ent
sprechende Bild wird durch eine gelben Toner ent
haltende Entwicklungsvorrichtung 3A entwickelt, so
daß auf dem Bildempfangselement 1 ein sichtbares
gelbes Bild erzeugt wird, das dann auf die oben be
schriebene Weise auf das Kopierpapier 7 übertragen
wird. Anschließend wird für die Bildbelichtung das
durch ein Rotfilter hindurchgetretene Licht benutzt,
und das so erzeugte Bild wird durch eine einen Cyan-
Toner enthaltende Entwicklungsvorrichtung 3C zu einem
sichtbaren Cyan-Bild auf dem Bildempfangselement 1
entwickelt, worauf dieses Bild auf das Kopierpapier
7 übertragen wird.
Das Kopierpapier 7 bleibt um die Übertragungstrommel
4 herumgewickelt, bis alle sichtbaren farbigen Bilder
vollständig übertragen worden sind, und es wird nach
der Übertragung zu einer Fixiervorrichtung 6 über
führt und nach dem Fixieren ausgetragen.
Beim beschriebenen Farb-Vervielfältigungsgerät werden
somit Farbkopien dadurch hergestellt, daß das von der
Vorlage reflektierte Licht mittels Filtern in mono
chromatische Lichtanteile aufgetrennt wird, die mit
dem jeweiligen monochromatischen Licht erzeugten
Ladungsbilder mittels einer Entwicklungsvorrichtung,
die Toner einer Farbe entsprechend jeder Licht(an
teils)farbe enthält, entwickelt werden und die Über
tragung der Bilder auf das Kopierpapier wiederholt
wird.
Obgleich mit einem derartigen Farb-Vervielfältigungs
gerät Farbkopien hergestellt werden können, ist dieses
Vervielfältigungsgerät dennoch mit den folgenden
Problemen behaftet:
- 1. Wenn eine Kopie in einer vorgegebenen, von den Farben der einzelnen Entwicklungsvorrichtungen ver schiedenen Farbe erzeugt werden soll, müssen die Farb toner jeder Entwicklungsvorrichtung aufeinanderfolgend auf das auf der Übertragungstrommel 4 (Fig. 2) befind liche Kopierpapier übertragen werden, so daß die Über tragungszeit bzw. der -takt für jede Farbe berück sichtigt werden muß. Bei diesem Vorgang können mithin Deckungsfehler bei der Übertragung auftreten.
- 2. Neben dem Problem der Deckungsfehler kann beim beschriebenen Vorgang auch die Auflösung infolge der Farbabgleich-Bildverar beitung vermindert werden.
- 3. Da die Auflade-/Belichtungs-/Entwicklungs-/Übertra gungsvorgänge für jede Farbe wiederholt werden müssen, müssen sie genau gesteuert werden, was zu einer Verlängerung der Kopierzeit führt.
- 4. Es sind mindestens drei (oder vier, falls auch Schwarz benötigt wird) Abschnitte der Entwick lungseinheit, entsprechend den drei Primärfarben, in Verbindung mit einer Übertragungstrommel 4 erforder lich. Zudem müssen die Entwicklungsvorrichtungen und die Übertragungstrommel 4 entsprechend ihrer betrieb lichen Funktion um die Mantelfläche des Bildempfangs elements 1 herum angeordnet sein. Für die Anordnung der genannten Bauteile ist deshalb ein bestimmter Einbauraum im Bereich der Mantelfläche des Bild empfangselements 1 erforderlich; dies bedeutet, daß ein Farb-Vervielfältigungsgerät zwangsläufig größere Abmessungen besitzt als ein monochromatisches Ver vielfältigungsgerät.
Neben den vorstehend aufgeführten Problemen ist jedes
bisherige Farb-Vervielfältigungsgerät mit den Mängeln
einer begrenzten Farbtonwahl und begrenzter Farb
kombinationen behaftet.
Ein gattungsgemäßes elektrophotographisches Verfahren zur
Erzeugung eines Zweifarbbildes ist aus der JP 56-52760 (A)
bekannt. Diese Druckschrift beschreibt im wesentlichen die
Erzeugung des Tonerbildes auf einem Bildträger, wobei der
Bildträger zu Beginn des Vorganges gleichmäßig aufgeladen
wird, worauf zunächst ein erstes Latentbild durch Belichten
des Bildträgers erzeugt und mittels eines ersten
Zweikomponenten-Farbentwicklers entwickelt wird. Anschließend
wird ein zweites Latentbild durch Belichten erzeugt und
mittels eines zweiten Farbentwicklers entwickelt, so daß sich
Toner der zweiten Farbe und Toner der ersten Farbe auf dem
Bildträger überlagern.
Ein weiteres elektrophotographisches Entwicklungsverfahren
und eine entsprechende Vorrichtung sind aus der US-A-4 395 476
bekannt, wobei bei diesem bekannten Verfahren die
Entwicklung eines einfarbigen Latentbildes auf dem Bildträger
in einem einzigen Entwicklungsvorgang in einer
berührungsfreien Entwicklung unter gleichzeitigem Anlegen
einer Wechselspannung zwischen dem Bildträger und einem
Entwicklerträger ausschließlich mittels eines
Einkomponentenentwicklers erfolgt. Das Problem bei einem
elektrophotographischen Farbbild-Erzeugungsverfahren, daß
durch mehrmaliges Auftragen von Tonerschichten verschiedener
Farben ein bereits auf dem Bildträger erzeugtes Tonerbild in
dem darauf folgenden Entwicklungsvorgang aufgrund ungünstiger
Entwicklungsbedingungen zerstört oder aufgelöst wird, tritt
bei einem derartigen Entwicklungsverfahren jedoch überhaupt
nicht auf.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
kostengünstiges Verfahren sowie eine kompakt ausführbare
Vorrichtung zur Erzeugung eines Farbbildes nach dem Prinzip
der Elektrophotographie zu schaffen, mit denen selektiv
monochromatische, vollfarbige oder mehrfarbige Bilder hoher
Auflösung herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zur Erzeugung eines Farbbildes, bei dem
auf einem Bildempfangselement ein Latentbild erzeugt,
und dieses Latentbild durch aufeinanderfolgende
Überlagerung mehrerer Toner verschiedener Farben
entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest die zweite und jede ihr folgende Ent
wicklung ohne Berührung zwischen dem Bildempfangsele
ment und dem Entwickler auf einem Entwicklerträger
durchgeführt wird, wobei ein elektrisches Wechselspan
nungsfeld zumindest während der zweiten und bei jeder
folgenden Farbentwicklung zwischen dem Bildempfangsele
ment und dem Entwicklerträger einem Gleichspannungsfeld
überlagert angelegt wird, und das Verfahren die Bedin
gungen erfüllt:
0,2 VAC/(d*f),
((VAC/d)-1500)/f 1,0;
((VAC/d)-1500)/f 1,0;
wobei VAC die Amplitude der Wechselspannungskompo
nente in [V],
f die Frequenz der Wechselspannungskomponente in [Hz], und
d der Abstand an der engsten Stelle zwischen dem Bildempfangselement und dem Entwicklerträger in [mm] ist.
f die Frequenz der Wechselspannungskomponente in [Hz], und
d der Abstand an der engsten Stelle zwischen dem Bildempfangselement und dem Entwicklerträger in [mm] ist.
Außerdem wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum
Erzeugen eines Farbbildes auf einem Bildempfangselement
in Vorschlag gebracht, mit einer Latentbild-Erzeu
gungseinrichtung und mehreren längs des Umfangs des
Bildempfangselements angeordneten Entwicklungseinrich
tungen, von denen jede Toner einer Farbe enthält, die
von der Tonerfarbe in den anderen Entwicklungseinrich
tungen verschieden ist, gekennzeichnet durch eine
Umschalteinrichtung zum Umschalten zwischen einer
ersten und einer zweiten Betriebsart, wobei in der
ersten Betriebsart ein einziges mittels der Latentbild-
Erzeugungseinrichtung erzeugtes Latentbild durch auf
einanderfolgende Überlagerung von Tonern aus mindestens
zwei verschiedenen Entwicklungseinrichtungen entwickelt
wird, und wobei in der zweiten Betriebsart jedes, mit
tels der Latentbild-Erzeugungseinrichtung erzeugte
Latentbild mittels einer einzigen, ihm eindeutig zuge
ordneten Entwicklungseinrichtung entwickelt wird, wobei
in beiden Betriebsarten zumindest die zweite und jede
ihr folgende Entwicklung ohne Berührung zwischen dem
Bildempfangselement und dem Entwickler auf den Entwick
lerträgern durchgeführt wird.
Beim erfindungsgemäßen Bilderzeugungsverfahren werden
ein Latentbild auf einem Bildempfangselement (z. B.
einer lichtempfindlichen Trommel) erzeugt, das
Latentbild mittels eines Toners entwickelt und weiter
hin nacheinander mehrere Toner verschiedener Farben
einander überlagert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines
Latentbilds auf einem Bildempfangselement (z. B. einer
lichtempfindlichen Trommel) und zum Entwickeln des
Latentbilds mittels eines Toners kennzeichnet sich
durch eine erste Betriebsart, in welcher mehrere
Toner unterschiedlicher Farben nacheinander auf dem
selben Latentbild einander überlagert und an letzteres
angelagert werden, und eine zweite Betriebsart, in
welcher mehrere Toner unterschiedlicher Farben an ver
schiedene Latentbilder angelagert werden.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Gesamt-Schnittansicht
eines elektrophotographischen Verviel
fältigungsgeräts gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines bis
herigen Farb-Vervielfältigungsgeräts,
Fig. 3 eine Schnittansicht einer Entwicklungsvor
richtung,
Fig. 4 ein Potentialdiagramm zur Veranschaulichung
eines Entwicklungsvorgangs,
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht des Haupt
teils des Entwicklungsvorgangs,
Fig. 6 ein Potentialdiagramm für einen anderen
Entwicklungsvorgang,
Fig. 7 eine graphische Darstellung von Dichtekenn
linien für den Fall, daß die Intensität des
elektrischen Felds und die Frequenz unter
verschiedenen Entwicklungsbedingungen ge
ändert werden,
Fig. 8 eine schematische Darstellung des Hauptab
schnitts eines Farb-Druckers oder -Ver
vielfältigungsgeräts,
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Laser
strahl-Abtasters für Bildbelichtung (bild
gerechte Belichtung),
Fig. 10 eine Schnittansicht einer Entwicklungsein
heit,
Fig. 11 bis 14 Potentialdiagramme zur Veran
schaulichung von Bilderzeugungsvorgängen,
Fig. 15 eine Aufsicht auf eine Bedientafel und
Fig. 16 ein Blockschaltbild einer Betriebsart- oder
Modus-Wählschaltung.
Fig. 2 ist eingangs bereits erläutert worden.
Nachstehend ist anhand der Fig. 1 und 3 bis 8 ein elektro
photographisches Vervielfältigungsgerät als Anwendungs
beispiel für die Erfindung im einzelnen erläutert.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Vervielfältigungsgerät
ist eine mit einer Abdeckplatte 15 abgedeckte Vorlage
16 auf einem aus Glas bestehenden Vorlagenträger oder
-tisch 14 angeordnet, der bewegbar auf der Oberseite
eines Hauptkörpers oder Gehäuses montiert ist. Das
Licht 18 von einer im Gehäuse angeordneten Lichtquelle
17 wird über einen in der Oberseite des Gehäuses vor
gesehenen Schlitz 19 auf die Vorlage 16 geworfen, und
das von der Vorlage reflektierte Licht wird über ein
Lichtsammelelement (SELFOC-Linsenanordnung) 13 und
ein Filter 12′ auf ein Bildempfangselement 1 in Form
einer lichtempfindlichen Trommel gerichtet. Dabei wird
eine auf der Mantelfläche des Bildempfangselements
oder Tonerbildträgers 1 vorgesehene lichtempfindliche
Schicht aus einem anorganischen oder organischen
Photoleitermaterial, wie Selen, Silizium oder Kadmium
sulfid, die (vorher) durch eine Aufladevorrichtung
9 gleichmäßig aufgeladen worden ist, mit dem Licht
belichtet, so daß ein elektrostatisches Latentbild
oder latentes Ladungsbild eines dem Bild der Vorlage
entsprechenden Musters erzeugt wird, während sich der
Vorlagenträger 14 in Richtung des Pfeils (Fig. 1) be
wegt. Von einer Entwicklungsvorrichtung oder -einheit
20 her wird ein vorbestimmter Entwickler zum Latent
bildträger bzw. Bildempfangselement 1 zugeführt. Wie
noch näher zu beschreiben sein wird, besteht die Ent
wicklungseinheit 20 aus drei Entwicklungsvorrichtungen
31, 32 und 33, die der das erzeugte Latentbild auf
weisenden Mantelfläche des Bildempfangselements 1
gegenüber stehend angeordnet sind und in denen sich
jeweils Hülsen bzw. Zylinder 34, 35 bzw. 36 befinden.
Die Zylinder dienen zum selektiven Anlagern von Toner
teilchen aus den Entwicklungsvorrichtungen 31 - 33
an das Bildempfangselement 1, wobei die Tonerteilchen
durch die elektrische Kraft des elektrostatischen
Latentbilds fortlaufend auf das Bildempfangselement
1 übertragen und an dieses angelagert werden. Dabei
wird durch fortlaufende gegenseitige Überlagerung von
Tonerteilchen auf demselben Latentbild ein Tonerbild
eines vorbestimmten Farbtons und Musters erzeugt. Zur
Einstellung des Farbtons wird die an jeden Entwick
lungs-Zylinder angelegte Vorspannung zur Änderung der
jeweils adsorbierten Tonermenge gesteuert.
Das auf diese Weise erzeugte Tonerbild wird erfor
derlichenfalls erneut aufgeladen, um den Übertragungs
prozentsatz zu verbessern, und dann durch eine Über
tragungselektrode 25 auf ein Übertragungs- bzw.
Kopierpapier 24 übertragen, das durch eine Papier
transportrolle 22 von einem Papierzuführer 21 zuge
führt und durch ein Taktsteuerrollenpaar 23, um das
Kopierpapier mit dem Bildbereich auf dem Bildempfangs
element 1 in Übereinstimmung zu bringen, transpor
tiert wird. Nach der Übertragung des Tonerbilds vom
Bildempfangselement 1 auf das Kopierpapier wird
letzteres durch eine Trennelektrode 26 vom Bild
empfangselement 1 getrennt und sodann zu einer Fixier
vorrichtung 27 überführt, die mit Fixierwalzen 27A,
27B, von denen mindestens eine beheizt ist, versehen
ist. Beim Durchlauf durch die Fixierwalzen 27A, 27B
wird das Kopierpapier 24 erwärmt, wobei das Tonerbild
auf ihm fixiert wird. Anschließend wird das Kopier
papier 24 durch Ausgaberollen 27C in ein Papieraus
gabefach 28 ausgegeben. Nach der Tonerbildübertragung
auf das Kopierpapier 24 dreht sich das Bildempfangs
element 1 weiter in Pfeilrichtung, wobei es durch eine
Entladungseinheit 50 entladen wird, während der an
ihm verbliebene Resttoner durch eine in einer Reini
gungsvorrichtung 29 angeordnete Reinigungsklinge 29A
abgestreift wird. Anschließend wird das Bildempfangs
element 1 durch die Aufladeelektrode 9 erneut aufge
laden und für den nächsten Übertragungsvorgang ein
gesetzt.
Fig. 3 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene
Schnittansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus der
Entwicklungseinheit 20 beim Vervielfältigungsgerät
gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Die Entwicklungseinheit 20 liefert jeweils den Ein
komponenten- oder Zweikomponentenentwickler von der
betreffenden Entwicklungsvorrichtung 31, 32 oder 33
(für z. B. Gelb, Magenta bzw. Cyan) auf den betreffen
den, der lichtempfindlichen Trommel 1 als Bildempfangs
element gegenüberstehenden Zylinder. Die Entwicklungs
vorrichtungen 31-33 enthalten jeweils die Zylinder
34, 35 bzw. 36 mit darin angeordneten Magneten 38,
39 bzw. 40, Entwicklerdicke-Einstellplatten 41, 42
bzw. 43, Streichklingen 44, 45 bzw. 46 zum Abstreifen
des Toners, Tonerzufuhr-Schnecken 47, 48 bzw. 49 sowie
Rührwerke 51, 52 bzw. 53.
Bei diesem Vervielfältigungsgerät 20 werden von einer
Wechselstromversorgung (z. B. weniger als 4 kV,
50 Hz-10 kHz) und einer Gleichstromversorgung (z. B.
weniger als 500 V) erhaltene Vorspannungen 62, 63,
64 zum Entwicklungszeitpunkt über die Zylinder und
die lichtempfindliche Trommel 1 angelegt. Jeder Zy
linder ist mit einem vorbestimmten Abstand (z. B.
weniger als 2000 µm) von der lichtempfindlichen Trommel
1 angeordnet und dient zum aufeinanderfolgenden
Überlagern eines Toners der einen Farbe über dem
anderen Toner bzw. den anderen Tonern auf dem auf der
lichtempfindlichen Trommel 1 erzeugten elektro
statischen Latentbild nach einem berührungsfrei ar
beitenden Verfahren. Die Dicke der Entwicklerschicht
auf dem betreffenden Zylinder sollte dabei vorzugs
weise kleiner sein als der Abstand zwischen Trommel
bzw. Bildempfangselement 1 und Zylinder (in einem sol
chen Zustand, daß zwischen beiden kein Potentialunter
schied besteht); hierbei wird der auf dem betreffenden
Zylinder befindliche Entwickler berührungsfrei, d. h.
ohne unmittelbare Berührung, auf das Bildempfangsele
ment übertragen, wenn er unter einem schwingenden
elektrischen Feld aufgelockert wird. Wenn dieser Vor
gang durchgeführt wird, während sich der Entwickler
auf einem Zylinder mit dem Bildempfangselement in Be
rührung befindet, kann der nächste Entwickler das be
reits erzeugte Tonerbild abstreifen, oder der abge
streifte Entwickler kann möglicherweise in die nächste
Entwicklungsvorrichtung eingeführt werden. Durch die
berührungsfreie Tonerübertragung wird dagegen ein Ab
streifen des bereits erzeugten Tonerbilds verhindert,
und die Verschleppung von Toner einer anderen Farbe
in eine der Entwicklungsvorrichtungen wird vermindert,
so daß nicht nur Bildverschleierung und -unschärfe
infolge der Entwicklung, sondern auch ein Vermischen
von Entwicklern vermieden werden kann.
Im folgenden ist anhand der Fig. 4 bis 6 der Bilder
zeugungsvorgang beim beschriebenen Vervielfältigungs
gerät im einzelnen erläutert.
Im Fall der positiven Entwicklung (Erzeugung eines
Tonerbilds in einem nicht bestrahlten Bereich) wird
das von einer Vorlage reflektierte Licht 18 für die
Bildbelichtung (bildgerechte Belichtung) herangezogen,
nachdem das Bildempfangselement gründlich bzw. voll
ständig positiv aufgeladen worden ist, worauf ein
positives elektrostatisches Latentbild 60 selektiv
in den nicht bestrahlten Bereichen erzeugt wird. Darauf
hin werden vorbestimmte der Entwicklungsvorrichtungen
31-33, z. B. die Vorrichtungen 31 und 32, betätigt.
Das elektrostatische Latentbild 60 wird zunächst durch
die Entwicklungsvorrichtung 31 zu einem gelben Toner
bild T₁ entwickelt, worauf mittels der zweiten Ent
wicklungsvorrichtung eine zweite Entwicklung desselben
Latentbilds 60 durchgeführt wird. Dabei wird bei
spielsweise ein Magenta-Tonerbild T₂ fortlaufend dem
gelben Tonerbild T₁ überlagert. Obgleich zu diesem
Zeitpunkt das Potential des Latentbilds 60 infolge
der ersten Entwicklung (Erzeugung des Tonerbilds T₁)
etwas verringert ist, besitzt es immer noch genügend
Potentialkontrast, so daß der Toner T₂ bei der folgen
den Entwicklung (Erzeugung des Tonerbilds T₂) mit
ausreichender Dichte auf demselben Latentbild 60 an
den Toner T₁ angelagert wird. Das auf diese Weise er
zeugte sichtbare Bild besitzt einen (roten) Farbton
als Mischfarbe der Toner T₁ und T₂, so daß ein mono
chromatisches Bild mit einer von der Farbe des Toners
jeder Entwicklungsvorrichtung verschiedenen Farbe er
zielt werden kann. Dieser Zustand ist in Fig. 5 ver
allgemeinert dargestellt. Für diesen Zweck kann nicht
nur eine Überlappung der Toner angewandt werden, son
dern auch eine selektive Kombination von Entwicklungs
vorrichtungen zur Lieferung eines vorgegebenen Farb
tons, nämlich die zweckmäßige Kombination von zwei
oder drei Tonern der Farben Gelb, Magenta und Cyan.
Beispielsweise ist es möglich, ein nahezu schwarzes
Tonerbild dadurch zu erhalten, daß drei Arten von
Tonern auf demselben elektrostatischen Latentbild 60
einander überlagert werden, oder die Schwarzfärbung
durch Zufuhr von schwarzem Toner aus einer vierten
Entwicklungsvorrichtung weiter zu verstärken.
Der Farbton des durch die Überlagerungsentwicklung
erhaltenen Tonerbilds kann da
durch gesteuert oder variiert werden, daß (z. B. durch
Änderung der Vorspannung des jeweiligen Zylinders der
betreffenden Entwicklungsvorrichtung) die an das
Latentbild 60 angelagerte Tonermenge eingestellt wird.
Fig. 6 veranschaulicht eine negative Entwicklung (Er
zeugung eines Tonerbilds in einem bestrahlten Bereich).
Im Vergleich zur Anordnung gemäß Fig. 4 ist dabei das
Potential eines elektrostatischen Latentbilds oder
latenten Ladungsbilds umgekehrt, wobei mittels ent
gegengesetzt polarisierter oder gepolter Toner T₁′,
T₂′, ein sichtbares Bild eines vorbestimmten Farbtons
erzeugt wird. Auf diese Weise kann, wie vorher be
schrieben, dasselbe monochromatische Bild eines be
liebigen Farbtons erzeugt werden. Aufgrund der Umkehr
entwicklung können auch die Betriebslebensdauer der
Belichtungseinheit und der lichtempfindlichen Einrich
tung verlängert und die Aufzeichnungszeit verkürzt
werden.
Bei jedem der beschriebenen Beispiele wird das Toner
bild, das aus den auf dem Bildempfangselement 1 ein
ander überlagerten Tonern gebildet worden ist, an
schließend auf das Übertragungs- oder Kopierpapier
24 übertragen (vgl. Fig. 1) und sodann auf letzterem
fixiert. Der Bilderzeugungsvorgang ist somit einfach
durchführbar, und das Gerät erhält einen kompakten
Aufbau. Da mit einer einzigen Belichtung ein Bild
eines beliebigen Farbtons erzeugt werden kann, ist
das Verfahren einfach steuerbar. Bei den beschriebenen
Beispielen sind Entwicklungsvorrichtungen 31, 32, 33
für jede Farbe zur gemeinsamen Benutzung und zur Be
tätigung in Kombination um den Umfang des Bildempfangs
elements 1 herum angeordnet, wobei die Entwickler an
das Bildempfangselement angelagert werden, um das zu
übertragende Tonerbild durch Überlagerung der ver
schiedenen Entwickler zu entwickeln. Infolgedessen
kann ein von einer Übertragungstrommel und dgl. für
die Lieferung eines Kopiebilds eines vorgegebenen
Farbtons eingenommener Einbauraum verkleinert sein,
so daß letztlich ein kompakt gebautes Vervielfälti
gungsgerät realisiert wird. Da weiterhin die Ent
wicklung (mit) jeder Farbe auf ein und demselben
Latentbild erfolgt, wird eine bei den bisherigen
Farb-Vervielfältigungsgeräten auftretende Deckungs
abweichung bei der Ausrichtung vermieden. Da weiterhin
jeweils nur eine bestimmte Entwicklungsvorrichtung
der lichtempfindlichen Trommel 1 bei der berührungs
freien Entwicklung gemäß den oben beschriebenen Bei
spielen gegenüberstehend angeordnet ist, braucht nicht
in jedem Fall die Anordnung der Lage der lichtempfind
lichen Trommel 1 in einem berührungsfreien Zustand
(oder die Verschiebung ihrer Lage) relativ zu den
anderen Entwicklungsvorrichtungen berücksichtigt oder
die Verschleppung der Entwicklerschicht mittels einer
Florbegrenzungsplatte verhindert zu werden.
Obgleich vorzugsweise alle Entwicklungsvorrichtungen
nach dem beschriebenen berührungsfreien Entwicklungs
verfahren arbeiten sollten, kann die erste Entwick
lungsvorrichtung der Reihe mit Kontakt-Entwicklung
arbeiten, weil vor ihr noch kein Tonerbild vorgeformt
worden ist. Wenn die berührungsfrei arbeitende Ent
wicklungsvorrichtung nicht verwendet wird, darf eine
solche Entwicklungsvorrichtung ersichtlicherweise
nicht mit der lichtempfindlichen Trommel in Berührung
stehen, oder sie muß von ihr wegbewegt werden, oder
aber die Verschleppung der Entwicklerschicht muß durch
eine Florbegrenzungsplatte verhindert werden, oder
es muß eine gleichgepolte elektrische Vorspannung an
den Zylinder angelegt werden, um eine Anlagerung von
Toner an ihn zu verhindern.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Gerät ist außerdem eine
Farbüberlappung oder -überlagerung mittels der Über
tragungstrommel 4, wie beim bisherigen Gerät nach
Fig. 2, nicht erforderlich.
Wenn bei der Anordnung nach Fig. 3 eine schwarzen
Toner liefernde Vorrichtung (als vierte Vorrichtung
zu den drei Tonerzufuhrvorrichtungen) hinzugefügt
wird, kann mittels dieser zusätzlichen Tonerzufuhr
vorrichtung ohne Überlagerung von z. B. der Toner der
Farben Gelb, Magenta und Cyan unmittelbar ein schwarzes
Tonerbild hergestellt werden.
Für das beschriebene Entwicklungsverfahren eignen sich
die Verfahren gemäß den folgenden Veröffentlichungen:
US-PS 3893419, JP-OSen 55-18656-18659, 56-125753 (mit
Einkomponentenentwickler), JP-OSen 58-57446, 58-97973,
59-4563, 59-10699, 58-238295, 58-23826, 59-10700 (mit
Zweikomponentenentwickler) usw.
Das Entwicklungsverfahren gemäß JP-OS 58-238296 wird
besonders bevorzugt. Beim Entwicklungsverfahren unter
Verwendung des Zweikomponentenentwicklers muß dann,
wenn die Amplitude der Wechselstromkomponente der Ent
wicklungsvorspannung mit VAC(V), die Frequenz mit
f(Hz) und der Abstand zwischen Bildempfangselement
und Entwicklerträger mit d(mm) vorgegeben sind, in
jedem Entwicklungsvorgang bei der Überlagerungsent
wicklung die folgende Bedingung erfüllt sein:
0,2 ≦ VAC/(d · f)
((VAC/d) - 1500)/f ≦ 1,0.
((VAC/d) - 1500)/f ≦ 1,0.
Durch entsprechende Wahl der Entwicklungsbedingungen,
wie z. B. Wechselstrom-Vorspannung und Frequenz, kann
ein Bild hervorragender Güte ohne Bildverschiebung
und Farbvermischung erhalten werden.
Dieses Entwicklungsverfahren ist nachstehend konkret
beschrieben. Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 werden
mit erster und zweiter Entwicklungsvorrichtung die
erste bzw. die zweite Entwicklung am selben Latentbild
durchgeführt. Hierfür wird ein Zweikomponentenent
wickler aus einem magnetischen Träger und einem nicht
magnetischen Toner benutzt. Der Träger besteht aus
(Kunst-)Harzen eines mittleren Korndurchmessers von
30 µm, entsprechend dem Gewichtsmittel-Korndurch
messer, gemessen mit einer handelsüblichen Vorrichtung
(Omnicon Alpha der Firma Bausch & Lomb Inc.) und eines
handelsüblichen Zählers (der Firma Coulter Electronics
Inc.), einer Magnetisierung von 30 emu/g und eines
spezifischen Widerstands von mehr als 10¹⁴ Ω-cm mit
darin dispergierten, feinen Ferritteilchen. Der spezi
fische Widerstand wird durch Ablesen des Stromwerts
ermittelt, nachdem die Teilchen in einen Behälter
einer Querschnittsfläche von 0,50 cm² eingebracht und
durch Klopfen verdichtet worden sind, die gepackten
oder verdichteten Teilchen mit einer Belastung von
1 kg/cm² beaufschlagt werden, die Dicke der Träger
teilchen auf etwa 1 mm eingestellt wird und sodann
über die Last und eine Bodenelektrode eine Spannung
angelegt wird, die ein elektrisches Feld von 1000 V/cm
erzeugt. Der Toner besteht aus einem gemahlenen Ge
misch aus 90 Gew.-% eines thermoplastischen Harzes,
10 Gew.-% Pigment und einer kleinen hinzugefügten
Menge eines Ladungssteuermittels, wobei die einzelnen
Teilchen einen durchschnittlichen Durchmesser von
10 µm besitzen. Der Entwickler besteht aus einem Ge
misch aus 80 Gew.-% Träger und 20 Gew.-% Toner. Der
Toner wird durch Reibung gegen den Träger positiv auf
geladen. Unter diesen Bedingungen wird die Beziehung
zwischen der Amplitude der Wechselstromkomponente und
der Dichte des durch Umkehrentwicklung im belichteten
Bereich (Potential = 0 V) der lichtempfindlichen
Trommel erzeugten Tonerbilds bestimmt, indem der
Spalt oder Abstand d zwischen lichtempfindlicher
Trommel und Zylinder auf 1,0 mm eingestellt wird,
während die Dicke der Entwicklerschicht 0,5 mm, das
Ladungspotential der lichtempfindlichen Einrichtung
600 V, die Gleichstromkomponente der Entwicklungs-Vor
spannung 500 V und die Frequenz der Wechselstrom
komponente 1 kHz betragen. Bei Einstellung der
mittleren Ladungsmenge des Toners auf 30 µc/g, 20 µc/g
bzw. 15 µc/g macht sich die Wirkung der Wechsel
stromkomponente bemerkbar, wenn die Amplitude der
Wechselstromkomponente des elektrischen Felds über
200 V/mm liegt, während das auf der lichtempfind
lichen Trommel erzeugte Tonerbild bei mehr als
2500 V/mm teilweise zusammenbrach bzw. sich auflöste.
Zur Messung der Änderungen der Bilddichte wird außer
dem die Frequenz der Wechselstromkomponente der Ent
wicklungs-Vorspannung auf 2,5 kHz eingestellt, und
die Intensität EAC des Wechselstromfelds wird unter
denselben Bedingungen wie bei den vorher angegebenen
Versuchen geändert. Die hierbei erzielten Ergebnisse
zeigen, daß die Bilddichte bei einer Intensität EAC des
Wechselstromfelds von mehr als 500 V/mm zunimmt,
während das auf der lichtempfindlichen Trommel er
zeugte Tonerbild bei mehr als 4 kV /mm zusammenbricht
bzw. sich auflöst.
Wie aus obigen Ergebnissen hervorgeht, ändert sich
zwar die Bilddichte bei einer bestimmten Größe der
Intensität EAC doch kann diese Größe der Intensität
EAC ohne große Abhängigkeit von der mittleren Ladungs
größe erzielt werden. Der Grund hierfür scheint auf
folgendem zu beruhen: Der Zweikomponentenentwickler
wird durch Reibung zwischen Toner und Träger einer
seits und zwischen den Tonerteilchen andererseits auf
geladen. Es kann erwartet werden, daß die Ladungsgröße
des Toners über einen weiten Bereich verteilt ist,
wobei für die Entwicklung ein Toner einer großen
Ladungsgröße bevorzugt wird. Auch wenn die mittlere
Ladungsgröße mit Hilfe des Ladungssteuermittels ge
steuert wird, variiert der Prozentsatz der eine solche
große Ladungsgröße besitzenden Tonerteilchen nur in
sehr geringem Maße, so daß sich demzufolge die Ent
wicklungseigenschaften zwar zu einem gewissen Grad,
aber nicht sehr stark, ändern.
Dieselben Versuche wurden unter verschiedenen Be
dingungen durchgeführt. Fig. 7 veranschaulicht die
Ergebnisse, ausgedrückt als Beziehung zwischen der
Intensität EAC des Wechselstromfelds und der Frequenz
f. In Fig. 7 ist mit der Bereich angegeben, in wel
chem eine ungleichmäßige Entwicklung auftritt;
bezeichnet den Bereich, in welchem der Einfluß der
Wechselstromkomponente nicht auftritt; bezeichnet
den Bereich, in welchem möglicherweise eine Umkehrung
des Toners stattfindet; die Symbole
und bezeichnen die Bereiche, in denen sich die
Einflüsse der Wechselstromkomponente bemerkbar machen,
eine Umkehrung des Toners jedoch nicht auftritt; der
Bereich ist der bevorzugte Bereich.
Die obigen Ergebnisse belegen, daß im Hinblick auf
Intensität des Wechselstrom- oder Wechselspannungs
felds und seiner Frequenz ein zweckmäßiger Bereich
für die Entwicklung des nächsten Tonerbilds (d. h. des
Tonerbilds der folgendem Stufe) mit einer zweckmäßigen
Dichte vorliegt, ohne das in der vorhergehenden Stufe
auf der lichtempfindlichen Trommel erzeugte Tonerbild
zu zerstören; der Grund hierfür scheint
folgender zu sein:
Bei einer Frequenz von 1 kHz in bezug auf den Bereich,
in welchem die Bilddichte relativ zur Intensität des
Wechselstromfelds zu einer Erhöhung tendiert, kann
die Wechselstromkomponente der Entwicklungs-Vorspan
nung in dem Bereich, in welchem die Intensität des
Wechselstromfelds bei 0,2 -1,2 kV/mm liegt, ohne
weiteres einen Schwellenwert übersteigen, bei dem der
Toner vom betreffenden Zylinder abgeschleudert wird
und der eine kleine Ladungsmenge besitzende Toner sich
an die lichtempfindliche Trommel anlagert und zur Ent
wicklung heranziehbar ist. Die Bilddichte nimmt somit
mit sich vergrößernder Intensität des Wechselstrom
felds zu.
In dem Bereich, in welchem die Intensität des Wechsel
stromfelds 1,2 kV/mm übersteigt, nämlich in dem Be
reich, in welchem die Bilddichte mit der Intensität
EAC des Wechselstromfelds gesättigt ist, läßt sich
die beschriebene Erscheinung wie folgt erläutern:
Der Toner wird mit zunehmender Intensität des Wechsel
stromfelds in diesem Bereich heftig bewegt, und die
durch Zusammenhaften des Toners gebildeten Klumpen
werden aufgebrochen, wobei sich nur Toner einer
größeren Ladung selektiv an der lichtempfindlichen
Trommel anlagert, während Tonerteilchen einer kleineren
Ladung kaum zur Entwicklung beitragen. Der eine
kleinere Ladung aufweisende Toner wird außerdem durch
die Wechselstrom-Vorspannung leicht zum Zylinder zu
rückgeführt, auch wenn er sich vorübergehend an der
lichtempfindlichen Trommel angelagert hat. Da weiter
hin die Intensität des Wechselstromfelds zu groß ist,
fließt die Ladung von der Mantelfläche der licht
empfindlichen Trommel ab, so daß der Toner kaum zur
Entwicklung beiträgt. Diese miteinander zusammen
wirkenden Faktoren scheinen tatsächlich zu bewirken,
daß die Bilddichte bei einer Vergrößerung der Wechsel
stromkomponente konstant wird.
Wenn die Intensität des Wechselstrom- oder Wechsel
spannungsfelds unter den oben angegebenen Bedingungen
auf beispielsweise mehr als 2,5 kV/mm erhöht wird,
wird das vorher auf der lichtempfindlichen Trommel
erzeugte Tonerbild, wie beschrieben, zerstört. Je
größer dabei die Wechselstromkomponente ist, um so
größer ist der Zerstörungsgrad. Der Grund hierfür
wird der von der Wechselstromkomponente herrührenden
Kraft des Zylinders zugeschrieben, wobei diese Kraft
den an der lichtempfindlichen Trommel angelagerten
Toner zurückzuziehen bestrebt ist.
Wenn die Tonerbilder zur Entwicklung nacheinander auf
der lichtempfindlichen Trommel (einander) überlagert
werden, ergibt sich ein ernstliches Problem dahin
gehend, daß das bereits erzeugte (erste) Tonerbild
in der folgenden Entwicklungsphase zerstört oder auf
gelöst wird.
Wie sich weiterhin aus einem Vergleich der gewonnenen
Ergebnisse ergibt, zeigt ein Versuch, bei dem die
Frequenz der Wechselstromkomponente geändert wird,
daß sich die Bilddichte bei höherer Frequenz ver
ringert. Dies bedeutet, daß deshalb, weil die Toner
teilchen dem sich ändernden elektrischen Feld nicht
zu folgen bzw. sich ihm nicht anzupassen vermögen,
der Bereich ihrer Bewegung eingeengt ist und dadurch
der Toner an einer sicheren Anlagerung an der licht
empfindlichen Trommel gehindert wird.
Wenn die Entwicklung dann, wenn die Amplitude der
Wechselstromkomponente der Entwicklungs-Vorspannung
mit VAC (V), die Frequenz mit f(Hz) und der Spalt oder
Abstand zwischen der lichtempfindlichen Trommel und
dem Zylinder mit d(mm) vorgegeben sind, unter Zu
ständen, welche der folgenden Bedingung
0,2 ≦ VAC/(d·f)
((VAC/d) - 1500)/f ≦ 1,0
((VAC/d) - 1500)/f ≦ 1,0
genügen, in jedem Entwicklungsvorgang auf der Grund
lage der Versuche durchgeführt wird, wird eine Störung
des auf der lichtempfindlichen Trommel erzeugten
Tonerbilds verhindert, und die Entwicklung in den
nachfolgenden Stufen kann mit einwandfreier Dichte
erzielt werden. Gemäß den obigen Schlußfolgerungen
sollten die Betriebsbedingungen bevorzugt der Be
dingung
0,5 ≦ VAC/(d · f)
((VAC/d) - 1500)/f ≦ 1,0
((VAC/d) - 1500)/f ≦ 1,0
genügen, um ein Bild einer zufriedenstellenden Dichte
zu erzielen und eine Störung oder Beeinträchtigung
des in der vorhergehenden Stufe erzeugten Tonerbilds
zu vermeiden. Wenn weiterhin die Bedingung
0,5 ≦ VAC/(d · f)
((VAC/d) - 1500)/f ≦ 0,8
((VAC/d) - 1500)/f ≦ 0,8
erfüllt ist, kann ein klares bzw. scharfes, schleier
freies Mehrfarbbild erzielt werden, während der Ein
tritt oder die Verschleppung von Toner einer anderen
Farbe in die jeweilige Entwicklungsvorrichtung auch
nach einer Vielzahl von Arbeitszyklen verhindert wer
den kann.
Wenn die Frequenz der Wechselstromkomponente auf mehr
als 200 Hz eingestellt ist und eine drehbare magne
tische Rolle oder Walze als Mittel zur Überführung
des Entwicklers zur lichtempfindlichen Trommel ver
wendet wird, sollte zur Verhinderung einer ungleich
mäßigen Entwicklung aufgrund der Wechselstromkomponente
deren Frequenz vorzugsweise auf mehr als 500 Hz einge
stellt werden, um die Auswirkung eines durch die
Wechselstromkomponente und die Drehung der magne
tischen Walze verursachten "Brummens" auszuschalten.
Für die nacheinander erfolgende Entwicklung der auf
einanderfolgenden Tonerbilder mit einer vorbestimmten
Dichte auf der lichtempfindlichen Trommel ohne Beein
trächtigung des bereits auf dieser Trommel erzeugten
Tonerbilds werden beim wiederholten Entwicklungsvor
gang vorzugsweise die folgenden Verfahren bzw. Maß
nahmen jeweils einzeln oder in Kombination miteinander
angewandt:
- 1) Es wird ein Toner mit einer zunehmend größeren Ladung verwendet;
- 2) Es wird die Amplitude der Intensität der Wechsel stromkomponente der Entwicklungs-Vorspannung all mählich oder fortlaufend verringert; und
- 3) Es wird die Frequenz der Wechselstromkomponente der Entwicklungs-Vorspannung allmählich oder fort laufend erhöht.
Mit anderen Worten: je größer die Ladungsmenge des
Tonerteilchens ist, um so stärker wird dieses durch
das elektrische Feld beeinflußt. Wenn sich somit ein
Tonerteilchen einer hohen Ladungsgröße in der Anfangs
phase der Entwicklung an die lichtempfindliche Trommel
anlagert, kann dieses Tonerteilchen in der folgenden
Entwicklungsstufe oder -phase zum Zylinder zurückge
schleudert werden. Aus diesem Grund soll mit der ersten Maßnahme ein
Zurückschleudern des Tonerteilchens zum Zylinder in der
folgenden Entwicklungsstufe dadurch verhindert wer
den, daß in der Anfangsstufe der Entwicklung Toner
teilchen einer kleinen Ladungsgröße verwendet werden.
Mit der zweiten Maßnahme soll ein Zurückschleudern
von bereits an die lichtempfindliche Trommel ange
lagerten Tonerteilchen durch allmähliche Verringerung
der Intensität des elektrischen Felds bei der Wieder
holung der Entwicklung (d. h. in der letzten Stufe der
Entwicklung) verhindert werden. Als spezifische Maß
nahme zur Verringerung der Intensität des elektrischen
Felds bieten sich eine allmähliche oder zunehmende
Verringerung der Spannung der Wechselstromkomponente
sowie eine Erweiterung des Abstands d zwischen der
lichtempfindlichen Trommel und dem Zylinder in der
weiteren oder späteren Entwicklungsstufe an. Mit der
dritten Maßnahme soll ein Zurückschleudern von Toner
teilchen, die sich bereits an die lichtempfindliche
Trommel angelagert haben, dadurch verhindert werden,
daß die Frequenz der Wechselstromkomponente bei der
Wiederholung der Entwicklung allmählich oder fort
schreitend erhöht wird. Obgleich die oben unter 1),
2) und 3) beschriebenen Maßnahmen wirksam jeweils
einzeln angewandt werden können, lassen sie sich vor
teilhaft in Kombination miteinander anwenden, bei
spielsweise durch allmähliche Vergrößerung der La
dungsmenge des Toners bei der Wiederholung der Ent
wicklung und gleichzeitige allmähliche Verringerung
der Wechselstrom-Vorspannung. Bei Anwendung der drei
oben genannten Maßnahmen ist es außerdem möglich, eine
zweckmäßige Bilddichte oder einen Farbabgleich durch
Einstellung der Wechselstrom-Vorspannung zu er
zielen.
Im Hinblick auf die obigen Ausführungen sollten die
Tonerteilchen mit Blick auf die Auflösung zur Er
zielung eines vorteilhaften Bilds zweckmäßig einen
mittleren Durchmesser von weniger als 50 µm besitzen.
Obgleich der Durchmesser der Tonerteilchen hierbei
theoretisch nicht begrenzt ist, wird normalerweise
ein Durchmesser von 1-30 µm im Hinblick auf Auf
lösung, Dispersion oder Verteilung und Transport des
Toners bevorzugt.
Zur Erhöhung der Gradation, bezogen auf feine Punkte
und Linien, bestehen magnetische Trägerteilchen aus
einer magnetischen Substanz und einem (Kunst-)Harz,
während magnetische Teilchen z. B. aus einem magne
tischen Pulver und einem in diesem dispergierten Harz
bestehen oder vorzugsweise in sphärischer Form mit
einem Harz überzogen sind. Der mittlere Durchmesser
der Teilchen beträgt vorzugsweise weniger als 50 µm,
bevorzugt weniger als 30 µm und mehr als 5 µm.
Um weiterhin die Probleme zu vermeiden, daß der Träger
an der Oberfläche des Bildempfangselements anzuhaften
bestrebt ist, weil möglicherweise eine die Erzeugung
eines einwandfreien Bilds behindernde Ladung durch
die Vorspannung in die Trägerteilchen injiziert wird,
und daß die Vorspannung unzureichend aufgeprägt wird,
sollte der spezifische Widerstand des Trägers vor
teilhaft mehr als 10⁸ Ω-cm, zweckmäßigerweise 10¹³ Ω-cm
und bevorzugt 10¹⁴ Ω-cm betragen, um eine Isolierung
zu gewährleisten. Der Durchmesser der Teilchen sollte
innerhalb des angegebenen Bereichs liegen, wobei die
Teilchen zudem einen innerhalb des angegebenen Be
reichs liegenden spezifischen Widerstand aufweisen
sollten.
Der Träger in Form feiner Teilchen wird in der Weise
hergestellt, daß die magnetische Substanz und das
thermoplastische Harz, wie sie vorher in Verbindung
mit dem Toner erwähnt wurden, verwendet werden und
die Oberfläche der magnetischen Substanz mit dem Harz
beschichtet wird oder aber die Teilchen aus dem Harz
hergestellt werden, in welchem feine magnetische
Teilchen dispergiert sind, wobei die so erhaltenen
Teilchen mittels einer an sich bekannten Klassiervor
richtung für mittleren Teilchendurchmesser klassiert
werden. Damit sich Toner und Träger leicht umwälzen
lassen und der Entwickler ohne weiteres transportiert
werden kann bzw. die Zusammenballung von Tonerteilchen
oder Toner- und Trägerteilchen verhindert und die
Ladungssteuerbarkeit des Toners verbessert werden
können, sollte der Träger vorzugsweise eine sphärische
Gestalt besitzen. Im Fall von sphärischen, mit Harz
beschichteten Trägerteilchen sollten jedoch möglichst
sphärische magnetische Teilchen gewählt und mit Harz
beschichtet werden. Im Fall des Trägers mit darin
dispergierten magnetischen Teilchen sollten feine
magnetische Teilchen benutzt und so mittels heißer
Luft oder heißem Wasser nach der Ausbildung der dis
pergierten Harzteilchen behandelt werden, daß sie
sphärisch werden. Wahlweise kann ein Sprühtrocknungs
verfahren zur Erzielung sphärischer, unmittelbar dis
pergierter oder dispergierbarer Harzteilchen angewandt
werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann beim Verviel
fältigungsgerät gemäß Fig. 2 für eine bestimmte mono
chromatische Farbe angewandt werden. Anstelle der er
wähnten Umkehrentwicklung kann
auch eine normale Entwicklung zum Entwickeln eines
nicht-belichteten Bereichs angewandt werden. Für das
Fixierverfahren kann Feindruckpapier (EF paper) be
nutzt oder können das Kleb-Übertragungsverfahren oder
das Druckfixierverfahren und dgl. angewandt werden.
Die Erfindung ist nicht nur auf das elektrophoto
graphische Aufzeichnungsverfahren, sondern auch auf
einen elektrostatischen schlagfreien Drucker und auf
die magnetische Aufzeichnung anwendbar.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen
beschrieben.
Als Träger werden magnetische Teilchen in Form von
50 Gew.-% feiner Ferritteilchen verwendet, in einem Harz disper
giert und durch Wärmebehandlung sphärisch ausgebildet,
derart, daß die Teilchen einen mittleren Teilchen
durchmesser von 30 µm, eine Magnetisierung von
30 emu/g und einen spezifischen Widerstand von mehr
als 10¹⁴ Ω-cm besitzen. Als Toner wird ein Gemisch aus
100 Gewichtsteilen Styrolacrylharz (Hymer-up 110 der
Firma Sanyo Kasei), 10 Gewichtsteilen eines Gelb-,
Magenta- oder Cyanpigments und einer kleinen Menge
eines Ladungssteuerstoffs verwendet. Zur Herstellung
des aus nicht-magnetischen Teilchen eines mittleren
Teilchendurchmessers von 10 µm bestehenden Toners wird
diese Masse gemahlen. Die Entwicklung erfolgt beim
Gerät gemäß Fig. 3 mit einem Verhältnis von Toner
teilchen des Entwicklers zu Trägerteilchen in der Ent
wicklerzufuhrvorrichtung von 20 Gew.-%. Für jeden Ent
wickler wird ein Gelb-, Magenta- bzw. Cyan-Pigment
oder -Farbstoff verwendet, wobei die mittlere Ladungs
menge des Toners in jeder Entwicklungsvorrichtung
etwa -15 µC/g beträgt.
Im folgenden ist ein Fall beschrieben, in welchem mit
der genannten Anordnung ein rotes monochromatisches
Bild hergestellt wird.
Hierbei besteht das Bildempfangselement 1 aus einer
lichtempfindlichen Einrichtung aus amorphem Silizium,
die sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 180 mm/s
bewegt. Das maximale Potential des auf dem Bild
empfangselement 1 nach der Belichtung erzeugten elek
trostatischen Ladungsbilds beträgt 500 V. Der Spalt
oder Abstand zwischen dem Bildempfangselement und
jedem Zylinder beträgt 0,7 mm. Der Außendurchmesser
jedes Zylinders 34-36 beträgt 30 mm, seine Drehzahl
50/min. Die Magnetflußdichten der N- und S-Pole der
Magnete 38-40 betragen 900 Gauß; ihre Drehzahl be
trägt 500/min. Die Entwicklerschicht ist auf eine
Dicke von 0,5 mm eingestellt. Die Gleichspannungs
komponente der an den Zylinder 34 angelegten Vorspan
nung beträgt +250 V. Die Wechselspannungskomponente
(VAC) beträgt 1,5 kHz, 1000 V.
Unter den vorstehend angegebenen Bedingungen wird in
der Entwicklungsvorrichtung 31 gelber Toner zur Durch
führung der Entwicklung benutzt. In den anderen Ent
wicklungsvorrichtungen wird nur die Gleichspannungs
komponente angelegt, oder es wird ein potentialfreier
Zustand aufrechterhalten, um beim Durch
lauf der bildfreien Bereiche eine Anlagerung des
Toners an das Bildempfangselement zu verhindern. Wahl
weise ist es auch möglich, eine Überführung von Ent
wickler auf den jeweiligen Zylinder zu verhindern oder
den Zylinder vom Bildempfangselement wegzubewegen.
Ersichtlicherweise braucht die jeweils nicht bilder
zeugende Vorrichtung beim Durchlauf des Bildempfangs
elements nicht angetrieben zu werden.
Anschließend wird dasselbe elektrostatische Latentbild
mittels des Magenta-Toners entwickelt.
Bei der Entwicklung wird der Toner unter denselben
Bedingungen übertragen, nur mit der Ausnahme, daß der
Magenta-Toner vom Zylinder 35 auf die lichtempfind
liche Trommel übertragen wird, während die Vorspan
nung bei der Gleichspannungskomponente +150 V und die
Wechselspannungskomponente (VAC) 1,5 kHz, 900 V be
tragen. Während der Toner den bildfreien Bereich (in
welchem kein Bild erzeugt wird) passiert, wird die
Entwicklungsvorrichtung auf dieselbe Weise wie im Fall
des gelben Toners gesteuert. Eine Übertragung des
Cyan-Toners zum Bildempfangselement wird mittels der
selben Steuerung wie für den bildfreien Bereich ver
hindert, weil eine Entwicklung mittels des Cyan-Toners
unnötig ist.
Auf diese Weise werden Tonerbilder zweier verschie
dener Farben durch gegenseitige Überlagerung auf der
Trommel erzeugt und mittels einer Korona-Übertragungs
vorrichtung auf Normalpapier übertragen, bevor die
Tonerbilder fixiert werden; auf diese Weise wird ein
kräftiges rotes Farbbild erhalten.
Der auf der lichtempfindlichen Trommel zurückbleibende
Resttoner wird nach der Entladung der Trommel durch
die Entladungsvorrichtung 50 mit Hilfe der Reinigungs
vorrichtung 29 entfernt.
Als Trägerteilchen werden sphärische Ferritteilchen,
mit Harz beschichtet, benutzt. Die Teilchen besitzen
einen mittleren Durchmesser von 20 µm bei einer
Magnetisierung von 50 emu/g und einem spezifischen
Widerstand von mehr als 10¹⁴ Ω-cm. Als Tonerteilchen
werden nicht-magnetische Farbteilchen eines mittleren
Teilchendurchmessers von 5 µm verwendet. Die Entwick
lung erfolgt mit dem Gerät gemäß Fig. 3 unter den Be
dingungen, daß das Verhältnis von Tonerteilchen des
Entwicklers zu dem der Trägerteilchen 10 Gew.-% be
trägt. Die mittlere Ladungsmenge des Toners beträgt
-30 µC/g.
Bei einem Außendurchmesser des Zylinders von 30 mm
sind die Werte für das Bildempfangselement in diesem
Fall dieselben wie in Beispiel 1, jedoch mit einer
Drehzahl von 110/min. Die Magnetflußdichte des dem
Zylinder gegenüberstehenden Magnetpols beträgt 1200
Gauß. Die Dicke der Entwicklerschicht beträgt 0,3
mm, der Spalt zwischen dem Bildempfangselement und
dem Zylinder ist auf 0,7 mm (700 µm) eingestellt. Die
an die Zylinder 34 und 36 für Gelb und Cyan angelegte
Vorspannung beträgt bei der Gleichspannungskomponente
+200 V, während die Wechselspannungskomponente (VAC)
2 kHz, 1500 V beträgt.
Mit dieser Anordnung wird auf dem Bildempfangselement
mittels derselben Vorgänge wie in Beispiel 1 eine
grüne Tonerschicht erzeugt.
Bei den beschriebenen Beispielen wird der Toner aus
dem Zweikomponentenentwickler auf dem Zylinder zum
Bildempfangselement übertragen; für diesen Zweck ist
auch ein Einkomponentenentwickler verwendbar. Dabei
wird der Toner vom Zylinder der betreffenden Entwick
lungsvorrichtung für Gelb, Magenta und Cyan auf das
selbe Latentbild auf dem Bildempfangselement über
führt, wobei die Toner verschiedener Farbe zur Er
zeugung einer gewünschten Farbe auf dem Bildempfangs
element einander überlagert werden.
Ein vorgegebener Farbton kann durch Änderung der Ent
wicklungsbedingungen (d. h. Gleichspannungskomponente,
Wechselspannungskomponente, Frequenz, Dicke der Ent
wicklerschicht, Größe des Abstands zwischen Zylinder
und Bildempfangselement, Entwicklertransportge
schwindigkeit usw.) jeder Entwicklungsvorrichtung und
Steuerung der Menge des an dasselbe Latentbild ange
lagerten Toners gewährleistet werden. Beispielsweise
kann ein schwarzes Bild erzeugt werden, indem die Vor
spannung an die Zylinder für Gelb, Magenta und Cyan
angelegt wird. Ersichtlicherweise ist Schwarz die am
häufigsten verwendete Farbe, und aus diesem Grund kann
eine getrennte, mit schwarzem Toner arbeitende Ent
wicklungsvorrichtung vorgesehen werden.
Obgleich die Beziehung zwischen dem Bildempfangsele
ment 1 und dem Zylinder relativ zum Entwickler im Ent
wicklungsbereich des verwendeten Geräts jeweils gleich
ist, ist die Erfindung keineswegs auf diese Beziehung
beschränkt. Ebenso ist auch die Überführungsrichtung
des Entwicklers nicht auf die angegebene Richtung be
schränkt.
Die einfachste Möglichkeit zur Einstellung des Farb
abgleichs unter den angegebenen Bedingungen (d. h.
Wechselspannungskomponente, Frequenz und Gleichspan
nungskomponente) ist die Änderung der Entwicklungs
vorspannung am Zylinder.
Die beschriebene Arbeitsweise ist auf jede Entwick
lungsvorrichtung zur Regulierung von Farbton und
Dichte anwendbar.
Die Farbtonbezeichnung kann mittels auf einer Tafel
vorgesehenen, durch den Benutzer betätigbaren Farb-
Tasten wie im Fall der handelsüblichen Farb-Verviel
fältigungsgeräte erfolgen. Dabei wird jede Entwick
lungsvorspannung durch ein vorgesehenes, jedem Farb
ton entsprechendes Programm bestimmt.
Obgleich vorstehend auf die Positiventwicklung Bezug
genommen ist, ist die Erfindung auch auf die soge
nannte Umkehrentwicklung für elektrostatische Latent
bilder anwendbar, wie sie bei einem Belichtungssystem
mit einem Laser, mit Leuchtdioden oder Flüssigkristall
elementen erzeugt werden, sofern Tonerpolarität und
Gleichspannungskomponente der Vorspannung am Zylinder
(entsprechend) geändert werden. Mit anderen Worten:
die Entwicklung sollte oder kann durchgeführt werden,
indem mittels der Gleichspannungskomponente ein Ent
wickler überführt wird, der eine der Ladungspolari
tät des lichtempfindlichen Elements identische Polari
tät besitzt.
Die Erfindung ist auch auf ein Bilderzeugungsverfahren
anwendbar, bei dem auf der Oberfläche oder Mantel
fläche des lichtempfindlichen Elements eine Isolier
schicht vorgesehen ist oder bei dem ein Bild auf einer
dielektrischen Schicht mittels einer lichtempfind
lichen Gitter- bzw. Rastereinrichtung und eines
elektrostatischen Aufzeichnungskopfes erzeugt wird.
Ebenso ist eine Entwicklung von magnetischen Latent
bildern möglich, sofern der Toner magnetisch ist. In
diesem Fall weist der Zylinder bevorzugt zumindest
im Entwicklungsbereich keinen Magneten auf.
Da die Entwicklung durch aufeinanderfolgende Über
lagerung von Tonern unterschiedlicher Farben auf ein
und demselben Latentbild erfolgt, kann ein äußerst
genaues, d. h. sehr scharfes Bild eines vorgegebenen
Farbtons ohne Lagenabweichung oder -verschiebung er
zielt werden. Da weiterhin das Tonerbild durch jeweils
zu einem Zeitpunkt erfolgende Tonerüberlagerung über
tragen werden kann, ist keine Übertragungstrommel,
wie beim bisherigen Gerät, erforderlich, und das ge
samte Gerät kann mithin kompakt ausgebildet werden,
während sein Betrieb bzw. seine Arbeitsweise verein
facht werden kann.
Im folgenden ist anhand der Fig. 8 bis 16 ein Bild-
Vervielfältigungsgerät gemäß der Erfindung im einzelnen
erläutert.
Das Bilderzeugungs- oder Vervielfältigungsgerät ge
mäß Fig. 8 bis 10 umfaßt ein Bildempfangselement in
Form einer Trommel 111, die eine photoelektrische,
lichtempfindliche Substanz, wie Se, aufweist und sich
in Richtung des Pfeils dreht, eine Aufladevorrichtung
112 zur gleichmäßigen Aufladung der Mantelfläche der
Trommel 111, eine Bildbelichtungseinheit 114 für Farb
bildherstellung, Entwicklungsvorrichtungen 115, 116,
117 und 118, die mit Farbtonern in Gelb, Magenta,
Cyan und Schwarz als Entwickler arbeiten, eine Auf
ladevorrichtung 119 für Aufladung vor der Übertragung
nebst einer entsprechenden Belichtungslampe 120, um
erforderlichenfalls die Übertragung des aus mehreren
an der Trommel 111 angelagerten Farbtonern gebildeten
Farbbilds auf ein Übertragungs- bzw. Kopierpapier P
zu erleichtern, eine Übertragungs- und Trennvorrich
tung 121, eine Fixiervorrichtung 122 zum Fixieren des
auf das Kopierpapier P übertragenen Tonerbilds, eine
Entladungsvorrichtung 123 in Form einer Entladungs
lampe oder einer Korona-Entladungsvorrichtung bzw.
eine Kombination aus beiden Einheiten, eine an der
Mantelfläche der Trommel 111 angreifende Reinigungs
klinge 125 zum Abstreifen des Resttoners nach der
Übertragung des Farbbilds, wobei die Reinigungsklinge
von der Mantelfläche der Trommel 11 bis zur Ankunft
des Flächenbereichs, an welchem die erste Entwicklung
erfolgt ist, trennbar ist, und eine Reinigungsvorrich
tung 124 mit einer Fellbürste.
Als Aufladevorrichtung 112 wird bevorzugt die darge
stellte Scorotron-Koronaröhrenentladungsvorrichtung
verwendet, die durch Voraufladung weniger stark beein
flußt wird und die eine stabile Aufladung zu gewähr
leisten vermag, wenn die aufgeladene Fläche des Bild
empfangselements weiter aufgeladen wird. Beim Gerät
mit dem Bildempfangselement in Form einer Trommel 111
kann die Bildbelichtung oder bildgerechte Belichtung
(bei 114) durch Filtern der Schlitzbelichtung wie im
Fall eines üblichen elektrophotographischen Einfarb-
Vervielfältigungsgeräts durchgeführt werden (was je
doch bei der Herstellung eines einfarbigen Bilds ge
mäß der Erfindung unnötig ist). Für die Aufzeichnung
eines scharfen, klaren Farbbilds wird allerdings ein
Laserstrahlabtaster gemäß Fig. 9 bevorzugt.
Der Laserstrahlabtaster gemäß Fig. 9 bewirkt das
Ein/Ausschalten eines Laserstrahls 130, der durch eine
Lasereinheit 131, z. B. einen He-Ne-Laser erzeugt wird,
mittels eines akustisch-optischen Modulators 132 und
das Ablenken des Laserstrahls mittels eines Spiegel
abtasters 133 in Form eines oktaedrischen, umlaufenden
Vielflächen-Spiegels zur Durchführung einer bildge
rechten Belichtung (bei 114) durch Abtastung der Ober
fläche des Bildempfangselements mit konstanter Ge
schwindigkeit über eine f-θ-Linse 134 für die Bilder
zeugung. Das Bilderzeugungsgerät umfaßt weiterhin
Spiegel 135 und 136 sowie eine Linse 137 zur Ver
größerung des Durchmessers des auf die f-θ-Linse 134
fallenden Strahls zwecks Verkleinerung des Durch
messers des Strahls auf dem Bildempfangselement 111.
Durch Verwendung des Laserstrahlabtasters gemäß Fig. 9
für die Bildbelichtung oder bildgerechte Belichtung
(bei 114) wird die unabhängige oder getrennte Er
zeugung eines elektrostatischen Latentbilds durch
Farben auf noch zu beschreibende Weise begünstigt,
so daß auf diese Weise ein scharfes, klares bzw.
kräftiges Farbbild aufgezeichnet werden kann. Die
Bildbelichtung bei 114 ist jedoch nicht auf die
Schlitz- und Punktbelichtung mittels eines Laser
strahls, wie erwähnt, beschränkt, sondern kann auch
mit z. B. einer Leuchtdiode, einer Kathodenstrahlröhre,
einer Flüssigkristallblende oder einer optischen
Faser-Lichtleiteinheit durchgeführt werden. Wenn bei
einem Aufzeichnungsgerät ein flächiges Bildempfangs
element in Form eines Bands vorgesehen ist, kann die
Bildbelichtung bzw. bildgerechte Belichtung durch
Blitzbelichtung erfolgen.
Die Entwicklungsvorrichtungen 115-118 besitzen be
vorzugt den in Fig. 10 dargestellten Aufbau.
Die Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 10 umfaßt einen
Entwicklungs-Zylinder 141 aus einem nicht-magnetischen
Werkstoff, wie Aluminium oder rostfreier Stahl, einen
innerhalb des Zylinders 141 angeordneten Magneten 142
mit mehreren Magnetpolen in seiner Umfangsrichtung,
eine magnetische oder nicht-magnetische Schichtdicken-
Einstellklinge 143 zur Regulierung der auf dem Zy
linder 141 erzeugten Entwicklerschicht, eine Abstreif
klinge 144 zum Entfernen der Entwicklerschicht vom
Entwicklungs-Zylinder 141 nach der Entwicklung, eine
sich drehende Rühr- oder Umwälzeinrichtung 145 zum
Umwälzen des Entwicklers D in einem Gehäuse (bank)
der Entwicklungsvorrichtung, einen Tonerfülltrichter
147, eine Zufuhrrolle 148 mit einer in ihrer Mantel
fläche ausgebildeten Ausnehmung für die Aufnahme des
Toners T zwecks Zufuhr desselben aus dem Tonerfüll
trichter 147 in das Gehäuse 146 der Entwicklungsvor
richtung und eine Stromversorgung 149 zur Erzeugung eines
elektrischen Felds für die Steuerung der Bewegung des
Toners zwischen Entwicklungs-Zylinder 141 und Bild
empfangselement bzw. Trommel 111 durch Anlegung einer
Vorspannung, falls erforderlich, mit einer schwingen
den Spannungskomponente (Wechselspannungskomponente)
an den Zylinder 141 über einen Schutzwiderstand 150.
Der Entwicklungs-Zylinder 141 und der Magnet 142
drehen sich jeweils in Pfeilrichtung gemäß Fig. 10.
Wahlweise kann jedoch der Zylinder 141 oder der Magnet
142 feststehend sein, oder beide Einheiten können
sich in dieselbe Richtung drehen. Wenn der Magnet 142
feststehend ist, ist die Magnetisierung normalerweise
verstärkt, so daß die Magnetflußdichte des dem Bild
empfangselement 111 gegenüber stehenden Magnetpols
größer ist als diejenige der anderen Magnetpole. Wahl
weise können auch zwei identische oder entgegenge
setzte Pole dicht nebeneinander angeordnet sein.
Bei dieser Entwicklungsvorrichtung ist der Magnetpol
des Magneten 142 normalerweise mit einer Magnetdichte
von 500-1500 Gauß magnetisiert, wobei diese Magnet
kraft den Entwickler aus dem Gehäuse 146 an die Mantel
fläche des Entwicklungs-Zylinders 141 anzieht. Die
Dicke des angezogenen Entwicklers wird durch die Ein
stellklinge 143 reguliert, so daß eine entsprechende
Entwicklerschicht entsteht. Die Entwicklerschicht be
wegt sich dabei gleichsinnig oder gegensinnig (wie
in Fig. 10) zur Drehung des Bildempfangselements 111
zwecks Entwicklung des auf letzterem befindlichen
elektrostatischen Latentbilds im Entwicklungsbereich,
in welchem die Mantelfläche des Zylinders 141 der
Mantelfläche des Bildempfangselements 111 gegenüber
steht. Der restliche Teil der Entwicklerschicht wird
von der Mantelfläche des Entwicklungs-Zylinders 141
durch die Abstreif- oder Streichklinge 144 abgestreift
und in das Gehäuse 146 der Entwicklungsvorrichtung
abgeworfen. Für den zweiten und jeden weiteren Ent
wicklungsvorgang, die zur Anlagerung des Farbtoners
an das Bildempfangselement bzw. die Trommel 111 wie
derholt werden, sollten berührungsfreie Entwicklungs
bedingungen eingehalten werden, damit ein Verschieben
des bei der vorhergehenden Entwicklung an der Trommel
111 angelagerten Toners in der folgenden Entwicklungs
stufe vermieden wird (allerdings ist die Dicke der
Entwicklerschicht auf dem Zylinder 141 kleiner als
die Größe des Abstands zwischen Zylinder 141 und
Trommel 111, d. h. zwischen beiden Teilen sollte kein
Potentialunterschied bestehen).
Im folgenden ist anhand der Fig. 11 bis 14 das er
findungsgemäße Bilderzeugungsverfahren beschrieben.
Der bei der Bilderzeugung gewählte Modus umfaßt die
beiden im folgenden angegebenen Betriebsarten bzw.
eine Kombination derselben, wobei diese beiden Be
triebsarten entsprechend den Bilddaten zweckmäßig ge
wählt werden können.
Erste Betriebsart: Mehrere Toner verschiedener Farbe
werden aufeinanderfolgend in gegenseitiger Überlage
rung an dasselbe Latentbild angelagert (Fig. 11).
Zweite Betriebsart: Mehrere Toner verschiedener Farbe
werden an verschiedene Latentbilder angelagert
(Fig. 12); bzw.
Kombination von erster und zweiter Betriebsart (Fig.
13 und 14).
Bei den in den Fig. 11 bis 14 dargestellten Beispielen
wird der belichtete Bildbereich entsprechend dem Um
kehrentwicklungsverfahren zu einem elektrostatischen
Latentbild eines Potentials, das niedriger ist als
dasjenige eines Hintergrundbereichs, wobei dieses
Latentbild mit dem Toner entwickelt wird, der mit
demselben Potential wie der Hintergrundbereich aufge
laden ist und sich an letzteren anlagert. Fig. 11 ver
anschaulicht die Erzeugung eines monochromatischen
Bilds, während die Fig. 12, 13 und 14 die Erzeugung
eines Vollfarbbilds veranschaulichen. Das Verfahren
ist nachstehend im einzelnen beschrieben.
Bei dem in Fig. 11 gezeigten Beispiel und beim Gerät
gemäß Fig. 8 wird die Mantelfläche des Bildempfangs
elements bzw. der Trommel 111 im Anfangszustand
während ihrer ersten Drehung durch die Aufladevor
richtung 112 gleichmäßig aufgeladen, und es erfolgt
zunächst mittels des Laserstrahlabtasters eine bild
gerechte Belichtung mit Licht 114 einer Farbe, wodurch
das Potential des elektrostatischen Latentbilds (in
den Bildbereichen) entsprechend verringert wird. Das
so erzeugte elektrostatische Latentbild 151 wird er
forderlichenfalls durch die erste Entwicklungsvor
richtung 115 mittels des Entwicklers mit dem Farbtoner
T₁, entsprechend der Bildbelichtung entwickelt (der
Toner dieses Entwicklers ist dabei jedoch mit der
selben Polarität aufgeladen wie das Bildempfangsele
ment bzw. die Trommel 111). Dasselbe Latentbild 151
wird erforderlichenfalls durch eine weitere Belich
tungsvorrichtung der Vorrichtungen 115-118 mit dem
Toner der entsprechenden Farbe, aber ohne Verwendung
der Aufladevorrichtung 112, nach der zweiten Drehung
der Trommel 111 entwickelt. Je nach Bedarf wird sodann
die Entwicklung drei- bis viermal auf dieselbe Weise
wiederholt, um ein vorgegebenes Einfarbbild mittels
der auf demselben Latentbild überlagerten Farbent
wickler zu erzeugen worauf ein Aufzeichnungszyklus
abgeschlossen ist. Offensichtlich ist es auf zeit
sparende Weise möglich, während der ersten Drehung
den jeweils benötigten Toner jedes Entwicklers nach
einander an dasselbe Latentbild anzulagern. Da in
diesem Fall das elektrostatische Latentbild 151 ein
ausreichend niedriges Potential besitzt, um nicht auf
das Potential des dargestellten Hintergrundbereichs
anzusteigen, auch wenn der auf dasselbe Potential wie
die Trommel 111 aufgeladene Toner bei der Entwicklung
am Latentbild anhaftet und dabei einen ausreichenden
Potentialkontrast (Potentialdifferenz) aufrechter
hält, kann sich der Toner T₂ an dem mit dem vorher
gehenden Toner T₁ beschickten Latentbildbereich an
sammeln, wenn sich der Toner anderer Farbe an das
später erzeugte Latentbild anlagert und dieses ent
wickelt, obgleich eine Belichtung (d. h. Einschreiben)
nicht vorgenommen worden ist. Durch Einstellung der
Gleichstrom- oder Wechselstrom-Vorspannung bei der
Überlagerungsentwicklung auf demselben elektro
statischen Latentbild in der Weise, daß sich die Vor
spannung fortlaufend ändert, kann hierbei der Über
lagerungsgrad einwandfrei ge
steuert werden, so daß ein deutliches bzw. scharfes
einfarbiges Bild erzielt wird.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Beispiel wird das
durch Überlagerung der Toner auf der Trommel 111 ge
bildete Tonerbild auf die in Verbindung mit Fig. 8
beschriebene Weise auf das Kopierpapier P übertragen,
bevor es auf letzterem fixiert wird. Das Bilder
zeugungsverfahren ist somit einfach durchführbar, und
das entsprechende Gerät besitzt einen kompakten Auf
bau, wobei eine einmalige Belichtung zur Erzeugung
eines Bilds eines beliebigen Farbtons ausreicht, so
daß die Verfahrenssteuerung weiter vereinfacht werden
kann. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die
Entwicklungsvorrichtungen 115-117 für jede Farbe
längs des Umfangs des gemeinsamen Bildempfangsele
ments 111 angeordnet, und sie werden in Kombination
miteinander für die Überführung des Entwicklers auf
das Bildempfangselement betätigt, an welchem der Ent
wickler zur Bildentwicklung angelagert und anschließend
übertragen wird. Das Gerät kann mithin einen kompakten
Aufbau besitzen, weil der von der Übertragungstrommel
eingenommene Einbauraum entfällt. Die Entwicklung für
jede Farbe kann weiterhin auf ein und demselben
Latentbild erfolgen, so daß der bei Farb-Verviel
fältigungsgeräten häufig auftretende Farbversatz ver
mieden wird. Da zudem bei der berührungsfreien Ent
wicklung gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine be
stimmte Entwicklungsvorrichtung dem Bildempfangsele
ment 111 gegenübersteht, braucht die Ausrichtung (oder
Bewegung) des Bildempfangselements 111 im berührungs
freien Zustand relativ zu den anderen Entwicklungsvor
richtungen nicht in jedem Fall berücksichtigt zu wer
den, und es wird eine Verschleppung der Entwickler
schicht durch das Einstellelement vermieden, wie sie
bei bisherigen Farb-Entwicklungsvorrichtungen häufig
auftritt. Obgleich die bei diesem Verfahren verwendete
berührungsfreie Entwicklungseinrichtung bevorzugt für
alle Entwicklungsvorrichtungen vorgesehen werden
sollte, kann die die erste Entwicklung ausführende
Entwicklungsvorrichtung auch vom mit Kontakt arbei
tenden Typ sein, weil beim ersten Entwicklungsvorgang
noch kein Tonerbild erzeugt worden ist.
Falls diese (erste) Entwicklungsvorrichtung keine Ent
wicklung ausführt, sollte sie selbstverständlich
relativ zur lichtempfindlichen Trommel berührungsfrei
angeordnet oder von der Trommel wegbewegbar sein, oder
die Entwicklerschicht sollte an einer Verschleppung
oder Mitnahme durch die Begrenzungsklinge gehindert
werden, oder es sollte die gleichpolige elektrische
Vorspannung an den Entwicklungs-Zylinder angelegt wer
den, um ein Anhaften des Toners an der Entwicklungs
vorrichtung zu verhindern.
Bei dem in Fig. 8 dargestellten Gerät ist eine Farb
überlagerung unter Verwendung der Übertragungstrommel
4 des in Fig. 2 dargestellten bisherigen Geräts nicht
erforderlich.
Wenn beim Gerät gemäß Fig. 8 als vierte Tonerzufuhr
vorrichtung eine vierte Zufuhrvorrichtung 118 für
schwarzen Toner hinzugefügt wird, kann ein schwarzes
Bild ohne die Überlagerung von z. B. Gelb-, Magenta- und
Cyan-Toner erzeugt werden.
Anstatt ein einfarbiges Bild einer bestimmten Farbe
durch aufeinanderfolgende Anlagerung jedes Farbtoners
an dasselbe Latentbild zu erzeugen (vgl. Fig. 11),
wird gemäß Fig. 12 ein Farbtoner entsprechend jedem
einzelnen elektrostatischen Latentbild an jedes dieser
Latentbilder angelagert, um damit ein Vollfarbbild
herzustellen.
Fig. 12 veranschaulicht, genauer gesagt, ein Beispiel
für dasselbe Verfahren, beginnend mit der Initiali
sierung bis zum ersten Entwicklungsvorgang als erste
Entwicklung nach Fig. 11. Hierbei wird jedoch die Ent
ladungsvorrichtung (Ver
wendung einer Entladungslampe ist zulässig) benutzt,
um eine Entladung durchzuführen; wahlweise wird die
Entladung weggelassen, um die zweite gleichmäßige Auf
ladung bei der zweiten Umdrehung wiederum mittels der
Aufladevorrichtung 112 durchzuführen, und die zweite
Bildbelichtung wird auf die aufgeladene Fläche ange
wandt, um getrennt vom ersten Latentbild 151 ein
(zweites) Latentbild 152 auszubilden. Die zweite Ent
wicklung erfolgt am Latentbild 152 zur Anlagerung des
anderen Toners T₂ an dieses Latentbild, während
dritte und vierte Latentbilderzeugung und Entwicklung
auf dieselbe Weise wiederholt werden. Dieser Vorgang
unterscheidet sich somit von demjenigen nach Fig. 11.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 wird die Mantel
fläche des Bildempfangselements 111 nach der vorher
gehenden Entwicklung erneut gleichmäßig aufgeladen,
worauf die folgende Latentbilderzeugung durchgeführt
wird, während sich die Entwicklung von derjenigen nach
Fig. 11 dadurch unterscheidet, daß - sofern nicht die
nächste Bildbelichtung erfolgt - der folgende Toner
einer anderen Farbe wirksam an einer Anlagerung an
das Bild gehindert wird.
Fig. 13 veranschaulicht ein Beispiel für eine Kombi
nation der Verfahren nach Fig. 11 und 12.
Dabei ist insbesondere das Verfahren bis zur ersten
Entwicklung dasselbe wie gemäß Fig. 11. Die zweite
Bildbelichtung erfolgt jedoch kontinuierlich unter
Neuaufladung, und derselbe Toner T₂ wird an das (zwei
te) Latentbild 152 und das vorhergehende Latentbild
151 bei der zweiten Entwicklung gleichzeitig ange
lagert. Auf diese Weise wird am einen Latentbild 151
(vgl. Fig. 11) ein Bild mit einem vom überlagerten
Toner bestimmten Farbton erzielt, während am anderen
Latentbild durch den Toner T₂ ein Bild einer anderen
Farbe erzeugt wird. Je nach der Zahl der überlagerten
Tonerschichten wird ein vielfältigeres Farbbild er
zielt.
Fig. 14 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel für
die Erzeugung von Farbbildern auf getrennten Latent
bildern durch Übereinanderlagerung der in Verbindung
mit Fig. 11 erwähnten Toner.
In diesem Fall wird ein erstes Latentbild 151 erneut
aufgeladen, um eine Störung des Überlagerungs-Toner
bilds zu verhindern, worauf ein weiteres Latentbild
152 erzeugt wird, wobei andere Farbtoner T₁′, T₂′ zur
erneuten Durchführung einer ähnlichen Überlagerungs
entwicklung benutzt werden.
Wie vorstehend erwähnt, können Bilder mit verschieden
artigen Farbtönen oder Kombinationen derselben durch
entsprechende Wahl der jeweiligen Bilderzeugungsbe
triebsart gemäß der Erfindung hergestellt werden. Die
Anordnung ist somit so getroffen, daß die genannte
Betriebsart (und der konkrete Vervielfältigungsvor
gang) auf der Grundlage von zu beschreibenden Bild
daten gewählt werden kann.
Gemäß Fig. 15 sind die Modus- oder Betriebsart-Wähl
einrichtungen in einer Bedientafel 162 an der Außen
fläche des Gehäuses des Farb-Vervielfältigungsgeräts
vorgesehen. Gemäß Fig. 15 umfaßt die Bedientafel eine
Kopiedichte-Anzeigeeinheit 160, eine Kopiedichte-An
zeigevorrichtung 160A, eine Frei- oder Lösch-Taste
161, eine Kopier-Taste 163, einen Kopiedichtewähler
164, Kopiedichte-Wähltasten 164A und 164B, eine Taste
165 zur Bezeichnung (Vorgabe) der Kopienzahl und eine
Anzeigevorrichtung 172 für die Zahl der (hergestellten)
Kopien. Eine Modus-Wählvorrichtung 166 enthält eine
erste Modus-Wähltaste 166A (Modus 1) und eine zweite
Modus-Wähltaste 166B (Modus 2). Wenn Farbtoner-Be
zeichnungstasten Y (Gelb), M (Magenta), C (Cyan) und
b (Schwarz) selektiv oder in Kombination betätigt wer
den, während mindestens ein Modus bzw. eine der Be
triebsarten bezeichnet ist, kann der Vervielfälti
gungsvorgang, wie er beispielsweise in Fig. 11 bis
14 veranschaulicht ist, durchgeführt werden. Obgleich
die vorher genannten drei Primär- oder Grundfarben
theoretisch zur Bildung jeder vorgegebenen oder be
liebigen Farbe benutzt werden können, können auch
weitere Farbwähltasten für Blau, Grün oder Rot vorge
sehen sein.
Fig. 16 veranschaulicht eine Schaltung zum Wählen des
Modus bzw. der Betriebsart, bei welcher Signale von
den Wähltasten 166A und 166B sowie den Tonerbezeich
nungstasten Y, M, C und b einer Zentraleinheit (CPU)
167 eingespeist werden. Nach der Verarbeitung dieser
Signale in der Zentraleinheit 167 werden damit die
Auf lade-, Belichtungs- und Entwicklungsvorgänge ent
sprechend gesteuert. Beispielsweise können die Auf
lade- und Belichtungsmengen sowie die Entwicklungs
bedingungen der den entsprechenden Farbtoner ver
wendenden Entwicklungseinheit nach Maßgabe von erstem
und zweitem Betriebsartumschaltvorgang geändert wer
den. Bei der Entwicklung wird die Farbreproduzierbar
keit durch die Betriebsartumschaltung gewährleistet,
welche die Änderung sowohl der Wechselstrom- als auch
der Gleichstromkomponente, des Tastverhältnisses und
der Wellenform der Entwicklungs-Vorspannung sowie die
Menge des zu transportierenden Entwicklers umfaßt
(letzteres in Abhängigkeit von den Drehzahländerungen
des Entwicklungs-Zylinders und des in seinem Inneren
befindlichen Magneten sowie der Dicke der Entwickler
schicht).
Beim beschriebenen Vervielfältigungsgerät vermögen
die Entwicklungseinheiten 115 - 118 einen sauberen
Farbtoner zu liefern, der weder schwarze noch graue
magnetische Substanzen enthält und der unter
kontrollierten Bedingungen aufladbar ist. Für diesen
Zweck wird bevorzugt ein Zweikomponentenentwickler
in Form eines Gemisches aus nicht-magnetischen Toner
teilchen und einem magnetischen Träger verwendet. Der
magnetische Träger enthält vorzugsweise Styrol, Vinyl,
Ethylen, denaturiertes Kolophonium, Acryl, Polyamid,
Epoxy- und Polyesterharz mit feinen Teilchen ferro
magnetischer Materialien, wie dreiwertiges Eisen,
γ-Eisenoxid, Chromdioxid, Manganoxid, Ferrit, Le
gierungen der Mangan-Kupfer-Reihe usw., oder regel
mäßige, in ihm dispergierte magnetische Stoffe, oder
aber mit einem der genannten Harze beschichtete
magnetische Stoffe. Weiterhin sollte der magnetische
Träger ein isolierter oder isolierender Träger mit
einem spezifischen Widerstand von mehr als 10⁸ Ω-cm
und vorzugsweise 10¹³ Ω-cm sein. Im Fall eines niedrigen
spezifischen Widerstands wird beim Anlegen einer Vor
spannung an den Entwicklungs-Zylinder 141 eine Ladung
in die Trägerteilchen injiziert, so daß sich auch die
Trägerteilchen ohne weiteres an der Mantelfläche des
Bildempfangselements 111 anlagern können, selbst wenn
eine (eigentlich) ungenügende Vorspannung angelegt
wird. Neben den geschilderten Problemen wird der Farb
ton des Farbbilds ungünstig beeinflußt, wenn sich der
Träger an das Bildempfangselement 111 anlagert.
Der spezifische Widerstand wird auf die vorher bereits
geschilderte Weise ermittelt.
Wenn der mittlere Teilchendurchmesser weniger als
5 µm beträgt, bewirkt der Träger eine Schwächung der
Magnetisierung; ist der Teilchendurchmesser größer
als 50 µm, ergibt sich keine Bildverbesserung mehr,
während ein Durchbruch oder eine Zerstörung sowie eine
Entladung leicht auftreten können und eine hohe Span
nung nicht angelegt werden kann. Der mittlere Teil
chendurchmesser sollte daher bevorzugt mehr als 5 µm
und weniger als 50 µm betragen. Erforderlichenfalls
kann eine zweckmäßige Menge eines Fluidisierungs
stoffs, wie hydrophobes Siliziumoxid, zugesetzt wer
den. Der mittlere Teilchendurchmesser wird ebenfalls
auf die vorher beschriebene Weise bestimmt.
Der Toner besteht vorzugsweise aus einem Gemisch aus
(Kunst-)Harz und Pigment bzw. Farbstoff und gegebenen
falls einem Ladungssteuerstoff; er besitzt einen
mittleren Durchmesser von 1-20 µm und einen mittlere
Ladungsmenge von 3-300 µC/g, speziell 5-30 µC/g.
Wenn der mittlere Teilchendurchmesser unter 1 µm
liegt, ist der Toner schwierig vom Träger zu trennen;
bei einem Durchmesser von mehr als 20 µm verschlech
tert sich die Auflösung des hergestellten Bilds.
Bei Verwendung des Gemisches aus dem isolierenden
Träger und dem Toner als Entwickler wird ein Streu
fluß durch Einstellung der an den Entwick
lungs-Zylinder 141 gemäß Fig. 10 angelegten Vorspan
nung in der Weise verhindert, daß sich eine aus
reichende Tonermenge ohne Schleierbildung an das elek
trostatische Latentbild anlagert. Der Toner kann
magnetische Substanzen, wie sie für den magnetischen
Träger verwendet werden, in einer solchen Menge ent
halten, bei welcher die Farbleuchtkraft oder -hellig
keit nicht beeinträchtigt wird; durch diese magne
tischen Substanzen kann die Bewegung oder Verlagerung
des Toners durch Anlegung der Vorspannung wirksam ge
steuert werden.
Die Entwicklungseinheit und die beschriebenen Ent
wicklungsvorrichtungen sind die erfindungsgemäß be
vorzugten; die Erfindung ist jedoch nicht hierauf be
schränkt. Geeignet sind beispielsweise die Einheiten
bzw. Vorrichtungen gemäß JP-OSen 50-30537, 55-18656
bis 18659, 56-144452, 58-116553 bis 116554. Bevorzugt
wird die berührungsfreie Sprungentwicklung unter Ver
wendung von Zweikomponentenentwicklern angewandt, wie
sie in den JP-OSen 58-57446, 58-96900 bis 96903 und
58-97973 beschrieben ist.
Beim beschriebenen Vervielfältigungsgerät kann an
stelle der Umkehrentwicklung die reguläre oder Normal
entwicklung zum Entwickeln des nicht-belichteten Be
reichs eingesetzt werden. Ersichtlicherweise sieht
die Erfindung nicht nur die Verwendung eines trommel
förmigen Elements als Bildempfangselement, sondern
auch die Übertragung eines Farbbilds auf einen Auf
zeichnungsträger, z. B. ein Übertragungs- oder Kopier
papier vor. Anwendbar sind somit Bilderzeugungsver
fahren unter Verwendung einer lichtempfindlichen Ein
richtung mit einer isolierenden Schicht auf ihrer
Oberfläche, eines magnetischen Latentbilds und einer
elektrostatischen Aufzeichnung, wobei das Bildempfangs
element an einem Träger, z. B. Elektrofax-Papier, be
festigt ist und das auf diesem Bildempfangselement
erzeugte Farbbild ohne Übertragung auf ersterem fi
xiert wird. In letzterem Fall werden weder eine Auf
ladevorrichtung mit Vorübertragungs-Belichtungslampe
noch eine Übertragungseinheit nebst Reinigungsvorrich
tung benötigt. Weiterhin kann die Übertragung durch
unmittelbare Druckübertragung oder unter Verwendung
eines Zwischenübertragungselements als Aufzeichnungs
träger durchgeführt werden. In diesem Fall können für
die Übertragung die Aufladevorrichtung und die Vor
übertragungs-Belichtungslampe oder die Entladungsvor
richtung weggelassen werden. Die Fixiereinheit ist
selbstverständlich nicht auf die beheizte Fixierwalze
beschränkt.
Nachstehend ist die Erfindung in weiteren Beispielen
beschrieben.
In diesem Beispiel wird ein Farbdrucker nach Fig. 8
eingesetzt. Dabei wird jedoch die Belichtungslampe
nicht benutzt, und das sich mit einer Umfangsge
schwindigkeit von 180 mm/s bewegende Bildempfangsele
ment 111 besitzt auf seiner Ober- oder Mantelfläche
eine lichtempfindliche Selenschicht. Die Oberfläche
des Bildempfangselements 111 wird durch eine Auflade
vorrichtung 112 in Form einer Scorotron-Korona-Ent
ladungsröhre aufgeladen, um die erste Bildbelichtung
mit einer Dichte von 12 Punkte/mm mittels des Laser
strahlabtasters gemäß Fig. 9 in Form des He-Ne-Lasers
auf der aufgeladenen Fläche durchzuführen. Dabei wird
ein elektrostatisches Latentbild erzeugt, dessen unbe
lichteten Bereiche ein Potential von +600 V, verglichen
mit einem Hintergrundpotential von +10 V im Bild
empfangselement, besitzen. Das elektrostatische Latent
bild wird einer ersten Entwicklung mittels der Ent
wicklungseinheit 115 gemäß Fig. 10 unterworfen.
In der Entwicklungseinheit oder -vorrichtung 115 wird
ein Entwickler aus einem (Kunst-)Harz, in welchem
50 Gew.-% Magnetit dispergiert sind, verwendet; der
Entwickler besitzt eine mittlere Teilchengröße von
20 µm, eine Magnetisierung von 30 emu/g und einen
spezifischen Widerstand von mehr als 10¹⁴ Ω-cm; der
Entwickler enthält außerdem einen nicht-magnetischen
Toner aus einem Styrolacrylharz mit 10 Gewichtsteilen
eines Benzidinderivats als Gelb-Pigment und einen
Ladungssteuerstoff. Die mittlere Teilchengröße des
Toners beträgt 10 µm, und der Toner ist im Träger in
einem Anteil von 25 Gew.-% enthalten. Die Entwick
lung erfolgt nach einer berührungsfreien Sprungentwick
lung durch Anlegung einer Überlagerungsspannung
aus einer Gleichspannung von
+500 V und einer Wechselspannung (VAC ) von 2 kHz,
1000 V an den Entwicklungs-Zylinder 141. Letzterer
besitzt einen Außendurchmesser von 30 mm und eine
Drehzahl von 100/min. Der Magnetfluß des S-Pols des
Magneten 142 beträgt 1000 Gauß bei einer Drehzahl
von 1000/min. Die Dicke der Entwicklerschicht im Ent
wicklungsbereich ist auf 0,5 mm eingestellt, während
der Spalt oder Abstand zwischen Entwicklungs-Zylinder
141 und Bildempfangselement 111 eine Größe von 0,8
mm besitzt.
Während die Entwicklungsvorrichtung 115 zur Entwick
lung eines elektrostatischen Latentbilds eingesetzt
wird, bleiben die anderen Entwicklungsvorrichtungen
116-118 unwirksam. Dies wird dadurch erreicht, daß
die betreffenden Entwicklungs-Zylinder 141 von der
Stromversorgung 149 getrennt und in einem potential
freien Zustand versetzt werden, oder
der Zylinder 141 an Masse gelegt oder zwangsläufig
mit einer Gleichstrom-Vorspannung beaufschlagt wird,
welche dieselbe Polarität wie das aufgeladene Bild
empfangselement und die entgegengesetzte Polarität
zum Toner besitzt. Da die Entwicklungsvorrichtung
116-118 sowie die Entwicklungsvorrichtung 115 nach
dem berührungsfreien Sprungentwicklungsverfahren ar
beiten, ist es nicht nötig, die Entwicklerschicht auf
den Entwicklungs-Zylinder 114 jeweils zu entfernen
oder die betreffende Entwicklungsvorrichtung vom
elektrostatischen Latentbild wegzubewegen. In der Ent
wicklungsvorrichtung 116 wird anstelle des Gelb-
Pigments für den Entwickler ein Toner mit Polywolfram
säure (polytungstrin acid) als Magenta-Pigment ver
wendet. In der Entwicklungsvorrichtung 117 wird ein
Kupferphthalocyanin als Cyan-Pigment enthaltender
Toner verwendet. Weiterhin wird in der Entwicklungs
vorrichtung 118 ein Ruß als Schwarz-Pigment enthalten
der Toner verwendet. Ersichtlicherweise können auch
andere Pigmente und Farbstoffe als Farbtoner benutzt
und die Reihenfolge der Farben und der Entwicklungs
vorrichtungen beliebig gewählt werden.
Die Entladungsvorrichtung 123 und
die Aufladevorrichtung 112 werden bei der ersten Ent
wicklung zur Aufladung der Oberfläche des Bildempfangs
elements 111 auf +600 V betätigt (die Entladungsvor
richtung braucht dabei nicht betätigt zu werden). Die
zweite Bildbelichtung bzw. bildgerechte Belichtung
auf der aufgeladenen Oberfläche erfolgt mittels Laser
strahlen, worauf durch die Entwicklungsvorrichtung
116 die zweite Entwicklung mit dem Magenta-Toner unter
berührungsfreien Sprungentwicklungsbedingungen er
folgt, wobei am Entwicklungs-Zylinder 141 eine Über
lagerungsspannung aus einer Gleichspannung von +500 V
und einer Wechselspannung (VAC) von 2 kHz, 900 V an
liegt. Auf dieselbe Weise wird die vierte Entwicklung
mit dem schwarzen Toner wiederholt, wobei die bildge
rechte Belichtung mittels Aufladung und Laserstrahlen
erfolgt und die Entwicklung durch die Entwicklungs
vorrichtung 118 nach der dritten Entwicklung mit Cyan-
Toner durch die Entwicklungsvorrichtung 114 nach der
bildgerechten Belichtung mittels Aufladung und Laser
strahlen durchgeführt wird. Bei der auf die erste Ent
wicklung folgenden Entwicklung werden Amplitude und
Frequenz der Gleichstrom-Vorspannungskomponente und
der Wechselstromkomponente der an den Entwicklungszylinder
141 angelegten Spannung entsprechend den
Änderungen des Oberflächenpotentials, den Entwick
lungseigenschaften und der Farbreproduzierbarkeit des
Bildempfangselements 111 sowie der selektiven Zeit
bei der zeitselektiven Umwandlung gemäß JP-OS 58-145031
geändert. Außerdem kann die Farbreproduzierbarkeit
durch Änderung der geförderten (den Entwicklungsbe
reich pro Stunde durchlaufenden) Entwicklermenge sowie
der Drehzahl des Entwicklungs-Zylinders und des inner
halb des letzteren angeordneten Magneten gesteuert
werden. Insbesondere wird ein allmählicher Anstieg
des Ladungspotentials jedes Farbtonergemisches wirksam
verhindert, während (indem) die Amplitude der Wechsel
stromkomponente der Vorspannung verringert und die
Frequenz erhöht werden.
Nachdem auf dem Bildempfangselement 111 nach der
vierten Entwicklung ein Vierfarbbild erzeugt ist, wird
dieses durch die Vorübertragungs-Aufladevorrichtung
119 und die entsprechende Belichtungslampe 120 so be
handelt, daß es leicht übertragbar ist, und (vor dem
Fixieren) durch die Übertragungsvorrichtung auf das
Übertragungs- oder Kopierpapier P übertragen. Nach
der Farbbildübertragung wird das Bildempfangselement
111 durch die Entladevorrichtung 123 entladen, während
gleichzeitig der Resttoner mittels der Reinigungs
klinge 125 und der Fellbürste der Reinigungsvorrich
tung 124 entfernt wird. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der
Oberflächenbereich, auf dem ein Bild erzeugt worden
ist, die Reinigungsvorrichtung 124 durchläuft, ist
ein Zyklus der Farbbildaufzeichnung abgeschlossen.
Das auf diese Weise aufgezeichnete Voll- oder Vier
farbbild zeigt eine ausreichende Farbdichte bei zu
friedenstellender Leuchtkraft.
Bei diesem Beispiel wird das Aufzeichnungs- oder Ver
vielfältigungsgerät gemäß Beispiel 3 verwendet. Dabei
wird jedoch die Belichtungslampe nicht benutzt, und
das Bildempfangselement 111, das mit einer Umfangs
geschwindigkeit von 180 mm/s umläuft, weist eine
lichtempfindliche Se-Oberflächenschicht auf. Die
Oberfläche des Bildempfangselements 111 wird durch
die Aufladevorrichtung 112, die eine Koronaentladungs
röhre verwendet, auf +600 V aufgeladen, worauf auf
der aufgeladenen Fläche die erste Entwicklung mit
einer Dichte von 12 Punkten/mm mittels des Laser
strahlabtasters gemäß Fig. 9 unter Verwendung eines
He-Ne-Lasers ausgeführt wird. Dabei wird auf dem Bild
empfangselement 111 ein elektrostatisches Latentbild
erzeugt, dessen belichtete Bereiche ein Potential von
+10 V gegenüber dem Potential des Hintergrundbereichs
von +600 V besitzen. Dieses Latentbild wird einer
ersten Entwicklung mit der Entwicklungsvorrichtung
115 gemäß Fig. 10 unterworfen.
Die Entwicklungsbedingungen an den Entwicklungsvor
richtungen 115-118 sind dieselben wie in Beispiel 1,
nur mit dem Unterschied, daß die an jeden Entwick
lungs-Zylinder angelegte Entwicklungsvorspannung auf
+500 V, +450 V, +400 V bzw. +350 V eingestellt wird,
und zwar in Übereinstimmung mit einer Abnahme des
Potentials der Gleichstromkomponente im Hintergrund
bereich (Wechselstromkomponente (VAC) jeweils mit 2 kHz,
1500 V). Um die nicht an der Entwicklung beteiligten
Entwicklungsvorrichtungen in einem unwirksamen Zu
stand zu halten, wird dabei die Vorspannung entgegen
gesetzt zum aufgeladenen Toner gepolt, und das Bild
empfangselement 111 wird ebenfalls aufgeladen.
Die Vorübertragungs-Aufladevorrichtung 119, die ent
sprechende Belichtungslampe 120, die Entladevorrich
tung 123, die Reinigungsvorrichtung 124 und die Auf
ladevorrichtung 112 werden an einer Beeinflussung der
Oberfläche des Bildempfangselements 111, an welcher
die erste Entwicklung durchgeführt worden ist, ge
hindert, und die zweite Bildbelichtung bzw. bildge
rechte Belichtung wird nicht angewandt, ebensowenig
wie die weitere Entwicklung durch die Entwicklungs
vorrichtung 116 mittels des Magenta-Toners. An
schließend wird durch die Entwicklungsvorrichtung 117
mit dem Cyan-Toner die zweite Entwicklung durchge
führt, während die Entwicklung durch die Entwicklungs
vorrichtung 118 mit dem schwarzen Toner nicht erfolgt.
Während und nach der zweiten Entwicklung werden
Amplitude und Frequenz der Gleichstrom-Vorspannungs
komponente und der Wechselstromkomponente der an den
Entwicklungs-Zylinder 141 angelegten Spannung sowie
die selektive Zeit oder Wählzeit in
der zeitselektiven Umwandlung entsprechend geändert.
Bei diesem Beispiel ist es besonders wirksam, die
Gleichstrom-Vorspannung jedesmal (in jeder Phase) all
mählich zu verringern.
In der zweiten Entwicklung wird durch Überlagerung
von Gelb-Toner auf Cyan-Toner ein grünes einfarbiges
Bild auf dem Bildempfangselement 111 erzeugt.
Bei diesem Beispiel sind zur Erzeugung des einfarbigen
Bilds dieselbe Zeitspanne und dieselben Änderungen
des Potentials des lichtempfindlichen Mittels erfor
derlich. Auf diese Weise kann somit ein einfarbiges
Bild mit einer Drehung erzielt werden, indem eine Vor
spannung in dem Bereich, in welchem ein Bild erzeugt
wird, auch an die anderen Entwicklungsvorrichtungen
angelegt wird, die den im ersten Zyklus anzulagernden
Toner enthalten (Anwendungsfall 1). Auf diese Weise
kann ein einfarbiges Bild im ersten Zyklus erzeugt
werden, wobei die Potentialänderungen des licht
empfindlichen Mittels oder Elements verringerbar sind.
In einer Abwandlung dieses Beispiels wird Toner an
die im zweiten Schritt belichteten Bildbereiche ange
lagert (Anwendungsfall 2). Dabei wird eine andere
Farbe erzeugt, weil im vorher belichteten Bildbereich
ein Farbtoner einem anderen Farbtoner überlagert wird.
Zur Erzielung eines Mehrfarbbilds wird das vorher
gehende, durch Wiederaufladung erzeugte elektro
statische Latentbild zunächst gelöscht, worauf der
Anwendungsfall 1 wiederholt wird. Mit anderen Worten:
der Vorgang wird zur Hervorbringung der gewünschten
Farbe in erforderlicher Zahl wiederholt, wobei ein
helles oder kräftiges Farbbild hoher Auflösung er
zielt werden kann.
Beispiel 5
Dieses Beispiel bezieht sich auf eine Bilderzeugungs
betriebsart unter Anwendung von Beispiel 3 und 4.Der Bedarf der Anwender nach Farbbildern anstelle von
einfarbigen Bildern nimmt ständig zu. Der Bedarf nach
Farbbildern läßt sich jedoch wie folgt klassifizieren:Einfarbiges Bild - Modus 1
Voll- oder Vierfarbbild - Modus 2.In diesem Fall können Modus 1 und Modus 2 gemeinsam angewandt werden, indem lediglich das Verfahren unter Verwendung eines Bilderzeugungsgeräts mit einem Auf bau, ähnlich wie in Beispiel 3 und 4, geändert wird.
Voll- oder Vierfarbbild - Modus 2.In diesem Fall können Modus 1 und Modus 2 gemeinsam angewandt werden, indem lediglich das Verfahren unter Verwendung eines Bilderzeugungsgeräts mit einem Auf bau, ähnlich wie in Beispiel 3 und 4, geändert wird.
- 1) Im Fall von Einfarb-Daten:
Wenn Vorlagendaten oder ein elektrisches Signal als einfarbig bewertet werden oder ein Befehl dafür vorliegt, daß ein Einfarb-Ausgangssignal annehmbar ist, wird das Verfahren nach Modus 1 (Beispiel 4) gewählt. - 2) Im Fall von Vollfarb-Daten:
Wenn die Vorlagendaten oder ein elektrisches Signal als vollfarbig bewertet werden oder ein Befehl dafür vorliegt, daß ein Vollfarb-Ausgangssignal zulässig ist, wird das Verfahren nach Modus 2 (Bei spiel 3) gewählt. - 3) Im Fall von Zweifarb- oder Mehrfarb-Daten:
Wenn Vorlagendaten oder ein elektrisches Signal als zweifarbig oder mehrfarbig bewertet werden, werden Modus 1 und/oder Modus 2 in Abhängigkeit von der erforderlichen Auflösung und dem erforder lichen Farbabgleich gewählt.
Claims (3)
1. Verfahren zur Erzeugung eines Farbbildes, bei dem
auf einem Bildempfangselement ein Latentbild erzeugt,
und dieses Latentbild durch aufeinanderfolgende
Überlagerung mehrerer Toner verschiedener Farben
entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest die zweite und jede ihr folgende Ent
wicklung ohne Berührung zwischen dem Bildempfangsele
ment und dem Entwickler auf einem Entwicklerträger
durchgeführt wird, wobei ein elektrisches Wechselspan
nungsfeld zumindest während der zweiten und bei jeder
folgenden Farbentwicklung zwischen dem Bildempfangsele
ment und dem Entwicklerträger einem Gleichspannungsfeld
überlagert angelegt wird, und das Verfahren die Bedin
gungen erfüllt:
0,2 VAC/(d*f),
((VAC/d) - 1500)/f 1,0;wobei VAC die Amplitude der Wechselspannungskompo nente in [V],
f die Frequenz der Wechselspannungskomponente in [Hz], und
d der Abstand an der engsten Stelle zwischen dem Bildempfangselement und dem Entwicklerträger in [mm] ist.
((VAC/d) - 1500)/f 1,0;wobei VAC die Amplitude der Wechselspannungskompo nente in [V],
f die Frequenz der Wechselspannungskomponente in [Hz], und
d der Abstand an der engsten Stelle zwischen dem Bildempfangselement und dem Entwicklerträger in [mm] ist.
2. Vorrichtung zum Erzeugen eines Farbbildes auf
einem Bildempfangselement, mit einer Latentbild-Erzeu
gungseinrichtung und mehreren längs des Umfangs des
Bildempfangselements angeordneten Entwicklungseinrich
tungen, von denen jede Toner einer Farbe enthält, die
von der Tonerfarbe in den anderen Entwicklungseinrich
tungen verschieden ist, gekennzeichnet durch eine
Umschalteinrichtung zum Umschalten zwischen einer
ersten und einer zweiten Betriebsart, wobei in der
ersten Betriebsart ein einziges mittels der Latentbild-
Erzeugungseinrichtung erzeugten Latentbild durch auf
einanderfolgende Überlagerung von Tonern aus mindestens
zwei verschiedenen Entwicklungseinrichtungen entwickelt
wird, und wobei in der zweiten Betriebsart jedes, mit
tels der Latentbild-Erzeugungseinrichtung erzeugte
Latentbild mittels einer einzigen, ihm eindeutig zuge
ordneten Entwicklungseinrichtung entwickelt wird, wobei
in beiden Betriebsarten zumindest die zweite und jede
ihr folgende Entwicklung ohne Berührung zwischen dem
Bildempfangselement und dem Entwickler auf den Entwick
lerträgern durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das auf dem Bildempfangselement durch Überlagerung
der mehreren Toner gebildete Tonerbild in einem einzi
gen Zeitabschnitt auf ein Übertragungs- oder Aufzeich
nungsmedium übertragen wird.
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