DE3525414C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Mehrfarbbilds durch aufein­ anderfolgende Erzeugung verschiedenfarbiger Tonerbilder auf einem Bildempfangselement für elektrostatische Aufzeichnung und elektrophotographische Ver­ vielfältigungszwecke.

Mehrfarbbilder wurden bisher nach dem elektrophoto­ graphischen Reproduktions- oder Vervielfältigungsverfahren hergestellt, bei dem eine Folge von Verviel­ fältigungsvorgängen, wie Aufladen, Belichten, Ent­ wickeln und Übertragen, für jede Farbkomponente wiederholt wird und eine Anzahl verschiedenfarbiger Tonerbilder einander überlagert und auf ein Übertragungs- oder Kopierpapier übertragen werden. Beispielsweise wird mittels dieser Vorgänge je ein elektrostatisches (Ladungs-)Bild getrennt durch Verarbeitung von Blau, Grün und Rot mittels eines Trennfilters erzeugt und mit Hilfe von gelbem Toner, Magenta-Toner, Cyan-Toner und ggf. schwarzem Toner zu einander überlagerten Tonerbildern entwickelt, um ein Mehrfarbbild herzustellen. Dieses Verfahren ist jedoch mit Nachteilen behaftet, nämlich 1. mit der Notwendigkeit für eine Übertragung des Bilds auf ein Übertragungsmedium bei jedesmaliger Beendigung einer Farbentwicklung sowie des größeren Geräteaufwands und der längeren Bilderzeugungszeit, und 2. der Notwendigkeit sicherzustellen, daß die verschiedenen Farbbilder nicht außer Deckung geraten, d. h. bei der Wiederholung der Vervielfältigungsvorgänge nicht in gegenseitige Mißausrichtung gelangen.

Es wurde zwar bereits ein Verfahren zum Erzeugen eines Mehrfarbbilds geschaffen, das die genannten Probleme durch gegenseitige Überlagerung und Entwicklung mehrerer Tonerbilder auf einem lichtempfindlichen Element und Beenden des Übertragungsvorgangs zu einem einzigen Zeitpunkt lösen soll. Dieses Verfahren ist jedoch immer noch mit Nachteilen insofern behaftet, als ein in einer vorhergehenden Stufe hergestelltes Tonerbild gestört oder beeinträchtigt wird oder dem Mehrfarbbild der Farbabgleich fehlt, weil sich in der folgenden Stufe der Entwicklung mit dem Toner im Entwickler der vorhergehenden Stufe vermischt.

Zur Vermeidung dieser Mängel beschreibt weiterhin die JP-OS 56-114 452 ein Verfahren, bei dem ein licht­ empfindliches Element an einer Berührung mit einer Entwicklerschicht zum Entwickeln eines auf dem licht­ empfindlichen Element erzeugten Latentbilds gehindert und eine Wechselspannungskomponente einer an eine Entwicklungsvorrichtung angelegten Gleichstrom-Vorspannung überlagert wird, um den im Entwickler ent­ haltenen Toner über einen Spalt "fliegen" zu lassen. Bei diesem Mehrfarbbild-Erzeugungsverfahren wird das Bild nicht gestört oder beeinträchtigt, weil die Entwicklerschicht daran gehindert wird, an dem in der und bis zur vorhergehenden Stufe erzeugten Tonerbild zu scheuern. Das Grundprinzip dieses Bilderzeugungs­ verfahrens ist nachstehend anhand eines Ablaufdia­ gramms gemäß Fig. 9 beschrieben. Fig. 9 veranschaulicht die Potentialänderungen auf der Oberfläche eines positiv aufgeladenen lichtempfindlichen Elements. Fig. 9 zeigt einen belichteten Bereich PH und einen nicht-belichteten Bereich DA des lichtempfindlichen Elements, einen Anstieg DUP im Potential, durch den bei der ersten Entwicklung am belichteten Bereich PH anhaftenden, positiv aufgeladenen Toner hervorgerufen, und einen dadurch im belichteten Bereich PH aufgrund der zweiten Entwicklung erzeugten Anstieg CUP im Potential.

Das lichtempfindliche Element wird durch eine Scoro­ tron-Aufladevorrichtung o. dgl. gleichmäßig aufge­ laden und mit einem konstanten Oberflächenpotential E versehen. Das Oberflächenpotential E auf dem belichteten Bereich PH wird durch die erste bildgerechte oder Bildbelichtung mittels einer Lichtquelle, z. B. einem Laser, einer Kathodenstrahlröhre oder einer Leuchtdiode, nahezu zu Null reduziert. Zu diesem Zeit­ punkt bewirkt die Gleichspannungskomponente, daß eine positive Vorspannung, ungefähr entsprechend dem Ober­ flächenpotential E im nicht-belichteten Bereich, an eine Entwicklungsvorrichtung angelegt wird, und dem positiv aufgeladenen Toner T in der Entwicklungsvor­ richtung wird seine Anlagerung an den be­ lichteten Bereich PH eines vergleichsweise niedrigen Potentials ermöglicht, so daß ein erstes sichtbares Bild erzeugt werden kann. Das Potential in dem Bereich, in welchem das sichtbare Bild erzeugt worden ist, wird durch den Anstieg DUP infolge des anhaftenden, positiv geladenen Toners T erhöht, und wenn dieser Bereich durch die Aufladevorrichtung erneut aufgeladen wird, wird das Potential durch den Anstieg CUP weiter erhöht, wobei das anfängliche Oberflächenpotential E wie im Fall des unbelichteten Bereichs erhalten wird. Anschließend erfolgt eine zweite Bild­ belichtung auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements, wo ein gleichmäßiges Oberflächenpotential erreicht worden ist, um ein elektrostatisches Latentbild zu bilden, und ein zweites sichtbares Bild wird mittels eines ähnlichen Entwicklungsvorgangs erzielt. Durch Wiederholung der beschriebenen Vorgänge wird auf dem lichtempfindlichen Element ein mehrfarbiges Bild oder Mehrfarbbild erzeugt, das dann auf ein Auf­ zeichnungs- oder Kopierpapier übertragen und mit Wärme oder Druck zu einem Mehrfarbbild fixiert wird. Das lichtempfindliche Element wird in Vorbereitung der Erzeugung des folgenden Mehrfarbbilds vom Resttoner und der Restladung befreit. Beim oben beschriebenen Verfahren können die zweite und die folgende Aufladung weggelassen werden. Falls das Aufladen dennoch jedes­ mal wiederholt wird, kann dem Aufladen ein Ladungsbeseitigungsvorgang vorhergehen. Außerdem kann dabei die Belichtungsstrahlquelle für jede Bildbelichtung jeweils eine gleichartige oder eine unterschiedliche sein.

Beim obigen Verfahren werden z. B. Gelb-, Magenta-, Cyan- und Schwarz-Toner häufig auf dem lichtempfindlichen Element einander überlagert. Obgleich nämlich nach dem Prinzip des subtraktiven Farbprozesses ein schwarzes Bild durch Überlagerung der drei Primär­ farben Gelb, Magenta und Cyan erhalten werden kann, lassen sich rein schwarze Zeichen und Diagramme mit nur diesen drei Primärfarben kaum (einwandfrei) reproduzieren, weil in der Praxis die entsprechenden Toner keine idealen Absorptions-Wellenlängenbereiche besitzen und diese Tonerbilder nicht ohne weiteres in genaue Deckung zueinander gebracht werden können.

Aus diesem Grund wird ein Vierfarbbild, das eine ge­ nauere Wiedergabe der Vorlage darstellt, durch Über­ lagerung von schwarzem Toner zusätzlich zu den Tonerbildern der genannten Primärfarben erzeugt.

Beim Mehrfarbbilderzeugungsverfahren wird auch eine Umkehrentwicklung für ein elektrostatisches Latentbild angewandt. Dabei braucht auf dem lichtempfindlichen Element nur der Bereich, in welchem ein Tonerbild erzeugt wird oder ist, belichtet zu werden, während der Hintergrund ohne jeden Spalt, wie bei der nor­ malen Entwicklung, nicht belichtet wird, so daß ein Latentbild ohne weiteres auf dem lichtempfindlichen Element erzeugt werden kann, auf dem bereits ein Tonerbild erzeugt worden ist. Vorteilhaft kann dadurch die Standzeit des lichtempfindlichen Elements verlängert werden, weil es keinem Abrieb unterworfen ist. Da zudem zweite und folgende Aufladung(en) mit derselben Polarität wie beim Toner erfolgen, ist die elektrostatische Übertragung ohne Störung durchführbar.

Für die Erzeugung eines Latentbilds zur Mehrfarbbild­ erzeugung bieten sich zusätzlich zur Erzeugung eines elektrostatischen Latentbilds durch gleichmäßige Aufladung des lichtempfindlichen Elements und Bildbe­ lichtung (bildgerechte Belichtung) ein Verfahren zur unmittelbaren Erzeugung eines Latentbilds durch Ladungsinjektion in ein Bildempfangselement mittels einer Vielnadelelektrode und ein Verfahren zur Erzeugung eines magnetischen Latentbilds mittels eines Magnetkopfes an.

Obgleich mit jedem dieser Verfahren eine zweckmäßige Gradation erreicht (eingestellt) werden kann, eignen sich diese Verfahren nicht für die Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit. Da zudem die durch diese Verfahren erreichte oder eingestellte Gradation die sog. Mehrstufen-Gradation ist, ist eine größere Kapazität für Bilddaten erforderlich. Aus diesem Grund ist bereits ein Verfahren zur Lieferung von Gradations-Bilddaten in Form von Binärwerten vorge­ schlagen worden, bei dem jedes Bildelement in einen Binärwert für Aufzeichnungszwecke umgewandelt und auf der Grundlage der Verteilung der Binärwerte eine Scheingradation ausgedrückt wird, um die Bilddatenkapazität zu verringern. Zur Bestimmung der Gradation eines Bilds nach dem obigen Verfahren zur Erzeugung von Gradations-Bilddaten in Binärform werden z. B. das Dichtemusterverfahren gemäß Fig. 2 und das Zitterverfahren nach Fig. 3 angewandt.

Das Dichtemusterverfahren nach Fig. 2 setzt die Umwandlung eines Bildelements in mehrere Bildelemente voraus. In Fig. 2 sind eine Vorlage 1a, bei der jedes Bildelement 5a eine Gradation besitzt, eine Probe 2a zum Ausziehen eines die typische Dichte einer Matrix der Vorlage 1a darstellenden Bildelement 5a und Verarbeiten der Werte in Form eines Schwellenwerts, eine Matrix 3a mit der Schwellenwertdichte von MxN entsprechend der Probe und ein durch Vergleichen der Schwellenwertmatrix 3a und der Probe 2a erhaltenes Muster 4a dargestellt.

Das in Fig. 3 gezeigte Zitterverfahren dient zur Umwandlung eines Bildelements in i Bildelemente. Eine Vorlage 1b wird dabei auf einer MxN-Bild­ elementbasis in Dichtematrizes unterteilt. Eine Probe 2b wird einem Schwellenwert(bildungs)prozeß entsprechend der Dichtematrix der Vorlage 1b unter­ worfen, wobei die Schwellenwertmatrix 3b von MxN der Probe 2b entspricht, und ein Muster 4b wird durch einen Binärwert dargestellt, der durch Vergleichen der Schwellenwertmatrix 3b mit der Probe 2b erhalten wurde.

Beim bisherigen Verfahren zur Darstellung oder Ein­ stellung der Gradation werden bevorzugt Produkte in der Weise angeordnet, daß eine Raumfrequenz größer eingestellt wird. Mit anderen Worten: die Gradation wird gemäß Fig. 2 oder 3(a) durch die Zahl der Punkte vorbestimmter Größe (Punktdichte) ausgedrückt. Insbesondere beim Zitterverfahren wird eine Verschlechterung der Auflösung als minimierbar ange­ sehen. Beim vorher genannten Mehrfarbbilderzeugungsverfahren kann jedoch die Gradation nicht zufriedenstellend ausgedrückt oder dargestellt werden, weil sich das Auflösungsvermögen beim Verschmelzen von Punkten verringert oder ein Bild ein grobes Aussehen erhält, wenn es mittels der Entwicklungs-, Übertragungs- und Fixiervorgänge erzeugt wird. Das Problem besteht darin, daß z. B. auch das für die Erzeugung eines gewöhnlichen Bilds erforderliche Auflösungsvermögen von 16 Punkte/mm nicht eingehalten werden kann.

Es gibt zwei Möglichkeiten zur Darstellung der Gradation eines Mehrfarbbilds: 1. Punkte verschiedener Farbe werden an einer Überlappung gehindert; 2. eine Überlappung von Punkten verschiedener Farbe wird zumindest teilweise zugelassen. Im ersteren Fall werden die Punkte gemäß Fig. 2 und 3(a) an verschiedenen Stellen im Muster 4a bzw. 4b erzeugt. Demzufolge sind verschiedenfarbige Punkte getrennt und zweidimensional verteilt, wobei ein Scheingemisch von Farben auf dem Kopierpapier erzeugt wird.

Da im zweitgenannten Fall verschiedenfarbige Punkte gemeinsam im Muster 4a oder 4b vorliegen können, über­ lappen die verschiedenfarbigen Punkte einander zumindest teilweise. Obgleich in diesem Fall die Entwicklung ausgeführt wird, während das Latent(bild)potential und die Entwicklungsvorspannung gesteuert werden, wird ein gewünschtes Latentbild nicht erzielt, weil das überlappte Potential kurz ist und der bereits entwickelte Tonerpunkt die Bildbelichtung für die Erzeugung des folgenden Tonerpunkts behindert. Aus diesem Grund wird der Farbton des vorhergehenden Tonerpunkts übermäßig hervorgehoben, wodurch das Problem aufgeworfen wird, daß der Farbabgleich eines Mehrfarbbilds gestört wird. Dies stellt ein ernstliches Problem dann dar, wenn das Bildelement zur Darstellung des Farbabgleichs in einen Binärwert umgesetzt wird. Dieses Problem verstärkt sich noch bei Anwendung des Verfahrens zur Darstellung dezentralisierter Gradation gemäß Fig. 2 und 3(a).

Auch wenn im zuerst genannten Fall eine Überlappung der verschiedenfarbigen Punkte nicht zugelassen wird, ergibt sich dasselbe Problem aufgrund eines unvermeidlichen Fehlers in der Ausrichtung (Fehldeckung), der bei der Erzeugung eines Tonerbilds einer anderen Farbe eintritt, und wegen der Diffusion der Punkte. Dieses Problem ist besonders auffällig bei Anwendung der unter 2. genannten Möglichkeit zur Darstellung der dezentralisierten Gradation.

Bei Anwendung der erwähnten Umkehrentwicklung für die Erzeugung eines Farbtonerbilds auf einem lichtempfindlichen Element ergeben sich die folgenden Probleme: Da das Licht zum Aufbelichten eines Bilds einen Bereich, an welchem Toner von der vorhergehenden Stufe anhaftet, kaum zu durchdringen vermag und das Ober­ flächenpotential damit entsprechend verringert ist, kann sich der Toner in der folgenden Entwicklungsstufe nicht am lichtempfindlichen Element anlagern. Dasselbe Problem entsteht auch im Fall von Additivver­ fahren wegen der Schwierigkeiten bezüglich der voll­ ständigen Ausrichtung oder Deckung und der vollständigen Entwicklung entsprechend einem elektrostatischen Ladungsbild. Wenn daher versucht wird, die drei Primärfarben Gelb, Magenta und Cyan zur Darstellung verschiedener Farbtöne aufeinander­ folgend zu entwickeln, ergeben sich auch Probleme bezüglich der Störung des Farbabgleichs und des Bilds im Bereich des Umfangsrands. Ein gewünschtes Bild kann mithin nicht erzeugt werden.

Bisher werden eine Glühlampe, eine Leuchtstofflampe, Elektrolumineszenz oder Leuchtdioden als Lichtquelle für die Bildbelichtung (d. h. bildgerechte Belichtung) auf einem lichtempfindlichen Element bei einem Gerät zur Erzeugung eines Bilds benutzt, doch wird zunehmend ein Laser als Lichtquelle für die Bild­ belichtung eingesetzt. Der Laserstrahl bietet nämlich spezielle Eigenschaften, wie größere Energie pro Flächeneinheit, Kohärenz und bessere Richtwirkung; da er zudem die Erzeugung eines Bilds hoher Güte mit hoher Geschwindigkeit und ohne Geräuschbildung erlaubt, wird ihm eine entsprechende Bedeutung zugemessen.

Bei einem Gerät zur Erzeugung eines Bilds mittels eines Laserstrahls wird z. B. ein He-Ne- oder He-Cd-Laser eingesetzt, der Strahlen zu emittieren vermag, deren Wellenlängenband von 400 nm bis 600 nm reicht und der Absorptions-Wellenlänge eines lichtempfindlichen Elements zur Erzeugung eines gewöhnlichen Bilds äquivalent ist.

Eine Laserstrahl L₃ für Bildbelichtung wird gemäß Fig. 3(b) durch eine Laserstrahl-Belichtungsvorrichtung 1 erzeugt. Gemäß Fig. 3(b) wird ein Signal von einer Signalquelle 6, beispielsweise auf der Grundlage von Bilddaten von einem Faksimilegerät oder einem elektronischen Rechner, einer Treiberstufe 8 eingespeist, wobei ein optischer Modulator 5, z. B. ein elektrooptischer Modulator oder ein akustisch-optischer Modulator, durch die Treiberstufe 8 angesteuert und die Intensität eines von einer Lichtquelle 2 gelieferten Laserstrahls L₁ moduliert wird. Ein nach der Modu­ lation erhaltener Laserstrahl L₂ wird von der Reflexionsfläche eines Polygonspiegels 9 reflektiert, der sich mit hoher Drehzahl dreht, wobei der so reflektierte Laserstrahl L₃ zur Erzeugung eines elektrostatisch aufgeladenen Bilds oder elektrostatischen Ladungsbilds (im folgenden als "Ladungsbild" bezeichnet) auf ein lichtempfindliches Element 112 aufge­ strahlt wird. Eine Linse 3 vermag auf einen Durchmesser (z. B. 50-300 µm), bei dem der Laserstrahl L₁ durch den Modulator 5 moduliert werden kann, zu konvergieren, während eine Linse 4 eine Kollimatorlinse zur Lieferung eines parallelen Laserstrahls L₂ nach der Modu­ lation ist. Eine Linse 10 stellt eine fokussierende fR-Linse dar, wobei mit 111 ein durch den Laserstrahl L₃ abtastbarer Bereich bezeichnet ist.

Bei einem (solchen) Gerät zur Erzeugung eines Mehr­ farbbilds wird ein Gaslaser als Strahlquelle für die Bildbelichtung verwendet, und da ein Gas, wie Helium oder Neon, als Substanz oder Medium für eine herkömmliche Laserstrahlquelle benutzt wird, beinhalten die angegebenen Nachteile auch eine Vergrößerung der Abmessungen der Strahlquelleneinheit und eine Erhöhung des Preises dafür. Gemäß Fig. 3(b) sind die Treiberstufe 8, der Strahlmodulator 5 und dgl. zum Modulieren der Intensität des Laserstrahls L₁ erforderlich, wobei der Laserstrahl L₃ während einer Bild­ erzeugung ununterbrochen erzeugt werden muß, was eine erhebliche Energiemenge für die Lichtquelle erfordert. Insbesondere im Fall der Erzeugung eines Mehrfarbbilds ist die Bilddatenmenge sehr groß, weshalb die Belichtungs-Strahlenquelle von der Art sein sollte, die mit hoher Geschwindigkeit zu arbeiten vermag und eine ausgezeichnete Farbton-Reproduzierbarkeit zur Auf­ rechterhaltung des Farbabgleichs gewährleistet. Eine für ein derartiges Gerät benötigte Laser-Strahlquelle sollte daher nicht nur in der Lage sein, die Licht­ intensität proportional zu den Bilddaten zu modulieren, sondern auch kompakt und kostensparend ausgebildet sein.

Aus der EP 00 24 952 ist ein Farbkopiergerät bekannt, das neben einer hochauflösenden Abbildungsoptik eine Farbkor­ rekturvorrichtung mit geringem Auflösungsvermögen aufweist. Diese Farbkorrekturvorrichtung umfaßt einen Eingabe-Raster-Abtaster, der die Vorlage abtastet und Bilddaten erzeugt, einen mit einem Mikroprozessor ausge­ statteten Rechner, der auf der Grundlage der Bilddaten Farbkorrekturberechnungen ausführt, und einen Ausgabe-Ra­ ster-Abtaster, der auf der Grundlage der von dem Rechner verarbeiteten Bilddaten einen zur Farbkorrektur dienenden Latentbild-Anteil auf einer fotoleitfähigen Trommel erzeugt. Die Farbreproduktion geschieht bei diesem Farbkopiergerät auf die Weise, daß für jedes Farb-Teil­ bild ein entsprechendes Latentbild durch geeignete Entwicklungseinrichtungen mit entsprechend gefärbtem Tonerpulver entwickelt und sogleich auf das Kopierblatt übertragen wird, auf dem schließlich nach Ablauf je eines Arbeitszyklus je Farbanteil die gefertigte Farbkopie der Vorlage entsteht.

Aus der US 44 12 225 ist ein Verfahren zur Darstellung komplexer Farben bekannt, das bei einem Tintenstrahldrucker anwendbar ist. Das Verfahren beruht darauf, daß Bildelemente mit komplexen Farben hoher Dichte bei subtraktiver Farbmischung und mit komplexen Farben niedriger oder mittlerer Dichte durch Vorsehen einer Mittelwert-Farbmischung ähnlich einer additiven Farbmischung hervorgebracht werden.

Aus der DE-PS 10 53 311 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektronischen Farbkorrektur für die Reproduktion farbiger Bildvorlagen bekannt, die bei konventionellem Druckverfahren der Reproduktionstechnik, etwa beim Offsetdruck oder beim Tiefdruck, anwendbar sind und bei denen eine Farbkorrektur über eine Veränderung von Rasterpunktgrößen vorgenommen wird.

Aus der DE-OS 22 62 824 ist ein Verfahren zur gerasterten Reproduktion farbiger Halbtonbilder im Ein- und Mehrfarbendruck bekannt, bei dem eine Farbkorrektur über eine Veränderung von Rasterpunktgrößen vorgenommen wird.

Schließlich sind aus der DE 23 33 861 D2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von farbigen Bildern bekannt, bei denen der Durchmesser eines Streu­ kreises der Tinte am Aufschlagpunkt bei einem Tinten­ strahldrucker durch Modulation des Tintenstrahls gesteu­ ert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erzeugung eines störungsfreien, scharfen Mehrfarbbildes mit ausgezeichnetem Farbabgleich in Vorschlag zu bringen, bei der bzw. dem die Bilderzeugungszeit vermindert und bei der bzw. dem eine präzise Überdeckung der einzelnen Teilbilder sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 14 gelöst.

Die Erfindung sieht die Verwendung einer hochwirksamen Laser-Strahlquelle zur Steuerung des Stroms (des Strahls) durch unmittelbare Anlegung des Datensignals an den Halbleiter(-Laser) vor, so daß der modulierte Laserstrahl bezüglich seiner Intensität schwingen kann und mittels des Laserstrahls verschiedenfarbige elektrostatische Latentbilder auf einem lichtempfindlichen Element erzeugt werden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Mehrfarbbilds gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Darstellung des Dichtemusterverfahrens als eines der Verfahren zur Darstellung (expressing) des Farbtons eines Mehrfarbbilds,

Fig. 3(a) eine schematische Darstellung des sogenannten Zitterverfahrens,

Fig. 3(b) eine schematische Darstellung eines Bild­ belichtungssystems unter Verwendung eines herkömmlichen Laserstrahls,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Bilddaten-Korrektursystems,

Fig. 5 ein Histogramm für vier Primärfarb-Dichtedaten,

Fig. 6 ein Histogramm der Dichtedaten nach der Farbkorrektur,

Fig. 7 eine Schwellenwertmatrix des Typs zur Trennung verschiedener Farbpunkte,

Fig. 8(a) bis 8(d) Schwellenwertmatrizes eines Farbunter­ schiedspunkt-Mischtyps,

Fig. 9 ein Fließ- oder Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Grundprinzips eines bisherigen Verfahrens zur Erzeugung eines Mehrfarbbilds,

Fig. 10 eine schematische Schnittansicht einer für die Vorrichtung nach Fig. 1 verwendbaren Lasereinheit,

Fig. 11 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt durch eine Entwicklungsvorrichtung bei der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 12 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines Mehrfarbbilds,

Fig. 13 ein Blockschaltbild eines Systems zum Korrigieren der zum Belichtungsystem bei der Vorrichtung nach Fig. 2 bzw. 12 gelieferten Daten für ein Bild,

Fig. 14 ein Blockschaltbild einer Operationsverarbeitungseinheit für die Farbkorrektureinrichtung,

Fig. 15(a), 15(b), 16(a), 16(b) graphische Darstellungen zur Veranschaulichung des Algorithmus der Daten- oder Operationsverarbeitung in der Operationsverarbeitungseinheit,

Fig. 17 ein Zeitsteuerdiagramm zur Veranschaulichung des Betriebstakts einer Bilderzeugungsvorrichtung,

Fig. 18(a) bis 18(c), Fig. 19(a) bis 19(c) graphische Darstellungen des Algorithmus der Daten- oder Operationsverarbeitung bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 20 eine perspektivische Darstellung einer Gallium-Arsen-Halbleitervorrichtung,

Fig. 21 eine schematische Schnittansicht noch einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 22 eine schematische Schnittansicht eines Bild­ belichtungssystems unter Verwendung eines Halbleiter-Lasers und

Fig. 23 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Signalstrom und einem Laser- Schwingungsausgang.

Die Fig. 9, 2 und 3 sind eingangs bereits erläutert worden.

Bei dem im folgenden zu beschreibenden erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung eines Mehrfarbbilds werden ein Ausgangssignal eines Bildabnahmeelements, mit dem eine mehrfarbige Vorlage abgetastet worde ist, ein von einem anderen Gerät, etwa einem Faksimilegerät, übertragenes Signal oder in einem Speicher gespeicherte Daten als Bilddaten benutzt. Die Bilddaten sind durch die drei Primärfarbdaten Yi, Mi, Ci für Gelb, Magenta bzw. Cyan und Schwarz-Daten BKi darge­ stellt. Für die Erzeugung des Mehrfarbbilds werden die Bilddaten einer Operationsverarbeitungseinheit in einem Farbkorrekturteil gemäß Fig. 4 zugeführt, und die gewünschten vier Farbdaten werden nach folgenden Gleichungen berechnet:

Ym = α₁Yi-β₁min (Yi, Mi, Ci)
Mm = α₂Mi-β₂min (Yi, Mi, Ci)
Cm = α₃Ci-β₃min (Yi, Mi, Ci)
BKm = α₄BKi+β₄min (Yi, Mi, Ci) (I)

Darin bedeuten: Ym, Mm, Cm = Daten nach der Verarbeitung; Yi, Mi, Ci = eingegebene Bilddaten; α₁, α₂, α₃, α₄, β₁, β₂, β₃, β₄ = Farbkorrekturkoeffizienen, auf externen Faktoren oder Einflußgrößen, wie Entwicklungs­ bedingungen, beruhend; und min (Yi, Mi, Ci) = Farbton mit dem kleinsten Dichtewert unter den drei Primär­ farben Gelb, Magenta und Cyan.

Zum besseren Verständnis obiger Gleichungen (I) ist in der folgenden Beschreibung in allen Fällen als Beispiel α₁ bis α₄, β₁ bis β₄ zu 1 vorausgesetzt. Wenn der Farbton der Mindestdichte gemäß Fig. 5 beispielsweise Cyan (Ci) ist, wird die schwarze Komponente nach dem Prinzip des subtraktiven Farbprozesses durch Ableitung des Quotienten erhalten, der durch Subtraktion der für Cyan äquivalenten Dichte von jeder der drei Primärfarben erhalten wird. Die schwarze Komponente wird den Scharz-Daten BKi hinzuaddiert, um die Schwarz-Bilddaten gemäß Fig. 6 zu gewinnen, während der Rest nach der Substraktion der Cyan-Dichte oder des Äquivalents von jeder der drei Primär­ farben als Bilddaten für jede der drei Primärfarben behandelt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Farbabgleich beim Entwickeln zu verbessern, Toner ein­ zusparen und die Wirksamkeit oder den Wirkungsgrad des Entwicklungsvorgangs zu verbessern.

Die durch die Operationsverarbeitungseinheit gemäß Fig. 4 korrigierten vier Farbdaten Ym, Mm, Cm, BKm werden mit einer Schwellenwertmatrix (noch zu be­ schreiben) verglichen, bevor sie in binärer Form in die vier Farbdaten Yo, Mo, Co, BKo umgesetzt werden. Die Daten werden in Speichern My, Mm, Mc bzw. MBK gespeichert und dem Belichtungssystem nach Maßgabe von Befehlen von der Steuereinheit zugeführt, so daß ein elektrostatisch aufgeladenes Bild (d. h. Ladungsbild) auf dem lichtempfindlichen Element erzeugt werden kann. Das Ladungsbild sollte vorzugsweise einer be­ rührungsfreien Entwicklung unter Verwendung von vier, durch die Steuereinheit angesteuerten Entwicklungs­ vorrichtung unterworfen werden, wobei diese Ent­ wicklungsvorrichtungen jeweils Gelb-, Magenta-, Cyan- und Schwarz-Toner enthalten. Die Tonerbilder in vier Farben werden somit in gegenseitige Überlagerung auf dem lichtempfindlichen Element erzeugt und dann auf einem Übertragungs- oder Kopierpapier, das zusammen mit dem lichtempfindlichen Element transportiert wird, nach der Übertragung auf dieses fixiert, so daß auf dem Kopierpapier ein Mehrfarbbild entsteht.

Als Schwellenwertmatrix wird erfindungsgemäß eine Umlauftyp-Matrix YP, MP, CP oder BKP, getrennt nach Farben verteilt, gemäß Fig. 7 benutzt. Das unter Verwendung der Schwellenwertmatrix erhaltene Tonerbild besteht aus zentralisierten Produkten, durch YD, MD, CD, BKD angegeben, und seine Gradation wird in Abhängigkeit von der Größe des betreffenden Punkts ausgedrückt oder dargestellt. Da außerdem die einzelnen Farbpunkte an einer gegenseitigen Überlappung gehindert werden, wird ein klares bzw. scharfes Mehrfarbbild eines ausgezeichneten Farb­ abgleichs erzielt.

Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren zur getrennten Darstellung des Farbtons durch Farben wird das Verfahren auch benutzt, um die Gradation durch Verteilung verschiedenfarbiger Punkte innerhalb desselben Matrix­ musters unter Zulassung einer gegenseitigen Überlappung der Punkte auszudrücken. In diesem Fall besteht das Problem in der Differenz der Aufladung zwischen den überlappenden Bereichen und den überlappungsfreien Bereichen sowie in der Unmöglichkeit der Erzeugung eines gewünschten Latentbilds, weil das Licht für die Bildbelichtung durch den vorhergehenden Punkt daran gehindert wird, das Bildempfangselement zu erreichen. Erfindungsgemäß werden die genannten Nachteile dadurch ausgeräumt, daß anstelle einer dezentralisierten eine zentralisierte Punktanordnung (oder Punktaufbau) auch bei gegenseitiger Überlagerung verschiedenfarbiger Punkte vorgesehen wird, wobei gemäß den Fig. 8(a) bis 8(d) das Auftreten von Moie durch Änderung der Winkel der verschiedenen Farbpunkte oder verschiedenfarbigen Punkte und Verringerung der Überlappung der verschiedenen Farbpunkte verhindert wird, so daß jeder Ton sichtbar hervorgehoben werden kann.

Die Darstellungen 6a, 7a, 8a und 9a veranschaulichen die Gelb-, Magenta- und Cyan-Schwellenwertmatrizes, während bei 6b, 7b, 8b und 9b die Verteilungen der zentralisierten Farbpunkte dargestellt sind. Die Darstellungen 6c-9c veranschaulichen Änderungen in den Winkeln der Farbpunktverteilungen, z. B. Winkel R₁ von 6c=90°, Winkel R₂ von 7c=45°, Winkel R₃ von 8c=26,6° und Winkel R₄ von 9c=-26,6°. Bezüglich der Winkelvariationen oder -änderungen können alle Farben geändert werden, oder es kann wahlweise die Differenz in der Farbe nur zwischen zwei Farben vorliegen. Wenn somit verschiedenfarbige Tonerpunkte einander über­ lagert sind, wird die Entstehung von Moie verhindert, weil der Winkel, unter dem die Punkte angeordnet sind, und die Verringerung des Farbabgleichs herabgesetzt werden, da der Farbton jedes verschiedenen Farbpunkts sichtbar hervorgehoben ist.

Im folgenden ist eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung anhand der Fig. 1, 10 und 11 beschrieben.

Gemäß Fig. 1 besteht eine lichtempfindliche Trommel 11 aus einem lichtempfindlichen Selen-Element eines Durchmessers von 120 mm, das sich mit einer Linear­ geschwindigkeit von 120 mm/s in Richtung des Pfeils bewegt und das durch eine Scorotron-Aufladevorrichtung 12 gleichmäßig auf +600 V aufgeladen ist. Die gleich­ mäßige Aufladung wird einer Bildbelichtung bzw. bild­ gerechten Belichtung durch eine Bildbelichtungsein­ richtung unterworfen, wobei ein elektrostatisch auf­ geladenes Bild bzw. Ladungsbild erzeugt wird.

Dabei werden die im Speicher gespeicherten Daten Yi, Mi, Ci, BKi der Operationsverarbeitungseinheit im Farbkorrekturteil gemäß Fig. 4 zugeführt und nach Gleichungen (I) verarbeitet, wobei der Farbkorrektur unterworfene Daten Ym, Mm, Cm, BKm erhalten werden. Diese letzteren Daten werden mit den Schwellenwert­ matrizes gemäß Fig. 7 oder 8 verglichen, wobei Daten Yo, Mo, Co, BKo in Form jeweils eines Binärwerts bzw. einer Binärgröße erhalten werden. Die so gewonnenen Daten werden in den Speichern My, Mm, Mc, MBK ge­ speichert und auf Befehle von der Steuereinheit hin dem Belichtungssystem zugeführt. Bei der dargestellten Ausführungsform dient ein in Fig. 10 dargestellter Laser 14 als Belichtungssystem, wobei ein Bild mittels eines Laserstrahls L vom Laser 14 aufbelichtet und damit ein elektrostatisches Latentbild oder Ladungsbild entsprechend jeder Farbe auf dem lichtempfindlichen Elememt 11 erzeugt wird.

Fig. 10 veranschaulicht die Einzelheiten des Lasers 14. Der von einer Übertragungsquelle 33 emittierte Helium-Neon-Laserstrahl wird über reflektierende Spiegel 37, 38 zu einem akustisch-optischen Modulator (AOM) 34 geleitet und mit den Bilddaten in Form eines Binärwerts moduliert. Der modulierte Laserstrahl wird durch einen Spiegelabtaster 35 in Form eines rotierenden Oktaeders abgelenkt, wobei die Bildbelichtung (bildgerechte Belichtung) durch Abtastung der Ober­ fläche des lichtempfindlichen Elements 11 mit einer konstanten Geschwindigkeit über eine (f-R)-Fokussierlinse 36 durchgeführt wird. Eine Prüfvorrichtung 39 dient zur Prüfung der Eigenschaften des Laserstrahls L.

Von den den einzelnen Farben entsprechenden Latent- oder Ladungsbildern wird das der Farbe Gelb entsprechende durch Bestrahlung mit dem mit den bzw. durch die Gelb-Daten modulierten Laserstrahl erzeugt, wobei diese Daten mittels der YP-Schwellenwertmatrix gemäß Fig. 7 in einen Binärwert umgewandelt worden sind.

Das der Farbe Gelb entsprechende Latentbild wird durch eine erste Entwicklungsvorrichtung 15 entwickelt, so daß ein erstes Tonerbild (gelbes Tonerbild) auf dem lichtempfindlichen Element 11 erzeugt wird. Das erste Tonerbild wird mittels der Scorotron-Aufladevorrichtung auf dem lichtempfindlichen Element erneut auf +600 V aufgeladen, ohne auf das Aufzeichnungs- oder Kopierpapier P übertragen zu werden. Anschließend wird der Laserstrahl mit den mittels der Schwellenwertmatrix MP gemäß Fig. 7 in einen Binärwert umgewandelten Magenta-Daten moduliert, und der so modulierte Laserstrahl wird zur Erzeugung eines (ent­ sprechenden) Latentbilds oder latenten Ladungsbilds auf das lichtempfindliche Element 11 aufgestrahlt. Dieses Latentbild wird durch eine zweite Entwicklungsvorrichtung 16 zu einem zweiten Tonerbild (Magenta-Tonerbild) entwickelt. Auf dieselbe Weise werden auf­ einanderfolgend die Schwellenwertmatrizes CP und BKP benutzt und eine dritte sowie eine vierte Entwicklungsvorrichtung 17 bzw. 18 nacheinander eingesetzt, um ein drittes Tonerbild (Cyan-Tonerbild) bzw. ein viertes Tonerbild (Schwarz-Tonerbild) zu erzeugen. Diese Tonerbilder werden auf dem lichtempfindlichen Element 11 zur Bildung von Vierfarb-Tonerbildern einander überlagert. Diese Vierfarb-Tonerbilder werden durch eine Ladungsbeseitigungsvorrichtung 19 ent­ laden und auf das mittels einer Übertragungselektrode 24 von einem Papiervorrat 20 zugeführte Kopierpapier P über­ tragen. Zu diesem Zweck sind eine Papiertransportrolle 23 und eine Leitplatte 22 vorgesehen. Das das übertragene Tonerbild aufweisende Kopierpapier P wird vom lichtempfindlichen Element 11 mittels einer Trenn­ elektrode 25 getrennt und durch eine Führung 26 und ein Förderband 27 zu einer Fixierwalze 28 überführt, an welcher das Tonerbild mittels Wärme fixiert wird, worauf das Kopierpapier auf ein Ausgabefach 29 ausgetragen wird.

Nach Beendigung der Übertragung wird andererseits das lichtempfindliche Element 11 durch eine Ladungsbeseitigungsvorrichtung 31, die während der Erzeugung der Tonerbilder nicht benutzt wird, entladen, während der auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 11 zurückbleibende Resttoner mittels einer Klinge 32 einer Reinigungsvorrichtung 30, die während der Erzeugung der Tonerbilder ebenfalls unwirksam oder zurückgezogen ist, entfernt wird, so daß die nach­ folgende Erzeugung eines Mehrfarbbilds ohne Störung durchführbar ist.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 sind vier (einzelne) Entwicklungsvorrichtungen vorgesehen, die jeweils von gleicher oder ähnlicher Art sein können. Fig. 11 veranschaulicht im Schnitt die erste Entwicklungsvorrichtung 15. Dabei wird durch eine Magnetrolle 41, die sechs Pole aufweist und mit einer Geschwindigkeit von 1000/min in Richtung des Pfeils F angetrieben wird, und eine Hülse bzw. einen Zylinder 42 mit einem Durchmesser von 30 mm, sich mit einer Geschwindigkeit von 120 mm/s in Richtung des Pfeils G drehend, ein Entwickler D in Richtung des Pfeils G transportiert. Als Entwickler D wird ein Zweikomponentenentwickler verwendet, dessen Dicke (auf dem Zylinder) durch eine Entwicklerschicht-Einsteckklinge 43 auf 0,5 mm eingestellt wird. In einem Entwickler­ behälter 44 ist eine Umwälzschnecke 45 zum gründlichen Durchrühren des Entwicklers D vorgesehen. Wenn der im Behälter enthaltene Entwickler D verbraucht worden ist, wird eine Tonerzufuhrrolle 46 zur Zufuhr von Toner G aus einem Tonerfülltrichter 47 in Drehung versetzt.

Zwischen der Hülse bzw. dem Zylinder 42 und der lichtempfindlichen Trommel 11 ist ein Zwischenraum einer Größe von 0,8 mm vorgesehen. Eine Gleichspannungsversorgung 48 dient zur Anlegung einer Entwicklungsvorspannung zur Ermöglichung einer Umkehrentwicklung. Mit der Gleichspannungsversorgung 48 ist eine Wechsel­ spannungsversorgung 49 in Reihe geschaltet, um den Entwickler D in einem Entwicklungsbereich E in Schwingung zu versetzen und damit eine ausreichend große Menge des Entwicklers D an die Trommel 11 anzulagern. Bei R ist ein Schutzwiderstand dargestellt. Die Entwicklungsvorspannung wird durch eine Gleich­ spannungskomponente von +500 V und eine Wechselspannungskomponente von 2 kHz und einem Effektivwert von 1,5 kV geliefert. Der Toner T in dem vom Zylinder 42 in der Entwicklungsvorrichtung 15 getragenen Entwickler wird mit einer Ladung von 20 µc/g beauf­ schlagt, bis er den Entwicklungsbereich E erreicht.

Beim beschriebenen Gerät kann ein Zweikomponenten­ entwickler aus einem Toner und einem Träger oder ein Einkomponentenentwickler aus lediglich einem Toner verwendet werden. Obgleich im Fall eines Zwei­ komponentenentwicklers die Tonermenge relativ zur Trägermenge eingestellt werden muß, ist dabei vorteilhaft, daß die durch Tonerteilchenreibung hervor­ gerufene Ladung gesteuert werden kann. Da es weiterhin unnötig ist, eine schwarze magnetische Substanz mit Tonerteilchen im Zweikomponentenentwickler aus magnetischem Träger und nicht-magnetischem Toner zu vermischen, kann aufgrund der magnetischen Substanz ein von Farbtrübung freier Farbtoner benutzt und in vorteilhafter Weise ein klares oder scharfes Farbbild erzielt werden.

Der erfindungsgemäß verwendete Zweikomponentenentwickler besteht bevorzugt aus einem magnetischen Träger und einem nicht-magnetischen Toner.

Der Toner besitzt folgende Zusammensetzung:

• 1) Thermoplastisches Harz: Bindemittel 80-90 Gew.-%.
  Beispiele: Polystyrol, Styrol-Acryl-Polymerisat, Polyester, Polyvinylbutyral, Epoxyharz, Polyamidharz, Polyethylen, ggf. mit Zusatz von Ethylen- Essigsäure-Vinyl-Mischpolymerisat (ethylene vinegar vinyl copolymer).
• 2) Pigment: Farbstoff 0-15 Gew.-%.
  Beispiel: Schwarz: Ruß; Cyan: Kupferphthalocyanin, dielektrischer Sulfonamid-Farbstoff; Gelb: Benzidinderivat; Magenta: Rhodamin B Lake bzw. Black, Karmin 6B usw.
• 3) Ladungssteuerstoff: 0-5 Gew.-%.
  Positiver Toner: Elektronen liefernde Farbstoffe der Nigrosinreihe werden häufig benutzt. Zusätzlich Alcoxylamin-, Alkylamid- oder Alkylat-Pigment; 4- wertiges Ammoniumsalz usw.
  Negativer Toner: Ein elektronenaufnehmender organischer Komplex ist brauchbar. Zusätzlich chloriniertes Paraffin, chloriniertes Polyester, Polyester mit überschüssigen Säureresten sowie chloriniertes Kupferphthalrosianin usw.
• 4) Fließmittel
  Beispiel: Colloidales Siliziumoxid und Hydro-Siliziumoxid als Hauptkomponenten. Zusätzlich Siliziumfirniß, Metallseifen und anionische oberflächenaktive Mittel.
• 5) Reinigungsmittel: Zur Verhinderung der Filmbildung des Toners auf dem lichtempfindlichen Element.
  Beispiele: Fettsäure, oxidiertes Silizium mit einem organischen Rest auf der Oberfläche und oberflächenaktives Mittel der Fluorinreihe.
• 6) Füllstoff: Zur Verbesserung des Glanzes auf der Oberfläche des Bilds und zur Verminderung der Materialkosten.
  Beispiele: Kalziumcarbonat, Ton, Talkum, Pigment usw.

Neben den genannten Stoffen kann eine magnetische Substanz zur Verhinderung von photographischer Verschleierung oder Bildverschleierung und eines Verstreuens des Toners (im Entwickler) enthalten sein.

Obgleich bereits Eisen(III)oxid einer Teilchengröße von 0,1-1 µm, r-Eisenoxid, Chromdioxid, Nickelferrit und Eisenlegierungspulver als magnetisches Pulver vorgeschlagen worden sind, wird derzeit verbreitet Eisen (III)oxid verwendet, das dem Toner in einer Menge von 5-70 Gew.-% zugesetzt wird. Der Widerstand des Toners variiert in Abhängigkeit von seiner Art und Menge; zur Erzielung eines zufriedenstellenden Widerstands werden bevorzugt weniger als 55 Gew.-% magnetische Substanz zugesetzt. Zur Erhaltung einer reinen Farbe des Farbtoners werden außerdem bevorzugt weniger als 30 Gew.-% magnetische Substanz zugesetzt.

Als Harz zur Ermöglichung eines Fixierens des Toners unter Druck wird ein klebendes Harz, wie Wachs, Polyolefin, Ethylen-Essigsäure-Vinyl-Mischpolymerisat, Polyurethan oder Kautschuk in einer solchen Menge eingesetzt, daß es vor dem Verkleben mit dem Papier einer plastischen Verformung unter einer Kraft von etwa 20 kg/cm unterliegt. Ein eingekapselter Toner kann ebenfalls verwendet werden.

Der Toner kann nach an sich bekannten Verfahren und aus bekannten Stoffen hergestellt werden.

Bei der Anordnung gemäß der Erfindung sollte der Durchmesser der Tonerteilchen vorzugsweise etwa 50 µm betragen, im Hinblick auf normales Durchschnittsgewicht/ Teilchendurchmesser-Verhältnis in Verbindung mit Auflösungsvermögen zur Erzielung eines vorteilhaften Bilds. Obgleich der Teilchendurchmesser theoretisch keiner Einschränkung unterliegt, sollte er im Hinblick auf Auflösungsvermögen, Tonerdiffusion und -transport vorzugsweise etwa 1-30 µm betragen. Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird für jeden der vier Farbtoner ein solcher mit einem Durchschnittsgewicht/Teilchendurchmesser von 10 µm verwendet.

Zur Erzielung feiner Punkte und Linien oder zur Verbesserung der Steilheit sollten die magnetischen Trägerteilchen aus magnetischen Teilchen und einem Harz bestehen, beispielsweise aus einem magnetischen Pulver und einem darin dispergierten Harz oder aus mit einem Harz beschichteten magnetischen Teilchen. Die Trägerteilchen sollten vorzugsweise sphärisch sein und einen Durchschnittsgewicht/ Teilchendurchmesser von weniger als 50 µm, bevorzugt weniger als 30 µm und insbesondere 5 µm besitzen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform werden für alle vier Farben Trägerteilchen eines Durchschnittsgewicht/ Teilchendurchmessers von 50 µm benutzt. Der angegebene Durchschnittsgewicht/ Teilchendurchmesser von Toner und Träger wird mittels eines Coulter-Zählers (Coulter Electronics, Inc.) gemessen.

Um durch die Vorspannung eine Ladungsinjektion in die Trägerteilchen, wodurch die Erzeugung eines einwandfreien Bilds beeinträchtigt werden würde, d. h. ein leichtes Anhaften des Trägers an der Oberfläche des Bildempfangselements und weiterhin das Problem einer unzureichend angelegten Vorspannung zu verhindern, sollte der Widerstand des Trägers vorzugsweise auf mehr als 10⁸ Ω cm, vorzugsweise mehr als 10¹³ Ω cm und bevorzugt auf mehr als 10¹⁴ Ω cm eingestellt sein, wobei der Träger mit einem solchen Widerstand den oben angegebenen Teilchendurchmesser besitzen sollte. Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein Träger verwendet, der auf 50 E.M.E. magnetisiert ist, vom Harzdispersionstyp ist und einen spezifischen Widerstand von 10¹⁴ Ω cm besitzt. Der spezifische Widerstand des Trägers wird wie folgt gemessen: (Träger-)Teilchen werden in einen Behälter eines Querschnitts von 0,50 cm² eingebracht und durch Klopfen verdichtet, worauf eine Belastung von 1 kg/cm³ bzw. 1 kg/cm² auf die verdichteten Teilchen ausgeübt wird. Anschließend wird eine ein elektrisches Feld von 10^2-5 V/cm erzeugende Spannung über die Last und eine bodenseitige Elektrode angelegt, und die Größe des dann fließenden Stroms wird ermittelt und auf vorbestimmte Weise berechnet, um den Eigenwiderstand zu bestimmen. Die Dicke (der Schicht) der Trägerteilchen beträgt dabei etwa 1 mm.

Das Verfahren zur Herstellung des so zu Teilchen reduzierten Trägers besteht darin, daß die Oberfläche einer magnetischen Substanz mit einem Harz beschichtet wird, wozu die magnetische Substanz und das thermoplastische Harz verwendet werden, wie sie in Verbindung mit dem Toner beschrieben worden sind, oder Teilchen aus dem Harz und einer feinen, darin dispergierten magnetischen Substanz zubereitet und die Teilchen mittels einer Klassiereinrichtung nach mittlerem Teilchendurchmesser selektiert werden. Bevorzugt wird der Träger sphärisch ausgebildet, damit sich Toner und Träger einfach umwälzen oder durchrühren lassen und der Entwickler leicht befördert oder mitgenommen werden kann und sich außerdem ein Zusammenklumpen der Tonerteilchen oder des Toners und der Trägerteilchen durch Verbesserung der Ladungssteuerbarkeit verhindern läßt. Das Verfahren zur Herstellung der sphärischen magnetischen Trägerteilchen besteht darin, daß im Fall eines mit Harz beschichteten Trägers die am stärksten sphärischen Teilchen als magnetische Substanzteilchen gewählt bzw. selektiert und mit dem Harz beschichtet werden, während im Fall des Trägers, in welchem feine magnetische Substanzteilchen dispergiert sind, die feinsten magnetischen Substanzteilchen gewählt und mittels heißer Luft oder heißem Wasser nach der Bildung eines dispergierten Harzteilchens sphärisch ausgebildet werden oder aber ein sphärisches, dispergiertes oder dispergierbares Harzteilchen unmittelbar nach dem Sprühtrocknungsverfahren hergestellt wird. Wenn unter den angegebenen Bedingungen ein Vierfarbbild einer hohen Steilheit hergestellt wird, zeigt dieses Bild nicht nur eine hohe Auflösung und eine ausgezeichnete Gradation, sondern auch Klarheit bzw. Schärfe bei vorteilhaftem Farbabgleich. Auf diese Weise lassen sich auch deutliche bzw. scharfe Zeichen und Diagramme erzielen. Wenn zudem ein Vierfarbbild unter Verwendung der Schwellenwertmatrix gemäß Fig. 8 mit einem Punktmuster erzeugt wird, dessen verschiedene Farbtonerpunkte einander überlappen, wird ebenfalls ein klares Bild eines ausgezeichneten Farbabgleichs erhalten.

Fig. 12 veranschaulicht eine Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Der hauptsächliche Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der vorher beschriebenen Ausführungsform liegt darin, daß bei einer einzigen Umdrehung einer lichtempfindlichen Trommel 51 ein laminiertes oder schichtartiges Tonerbild aus drei Farben, nämlich Gelb, Magenta und Cyan, erzeugt werden kann. Die lichtempfindliche Selen-Trommel gemäß Fig. 12 besteht aus einem lichtempfindlichen Element eines Durchmessers von 200 mm, das sich mit einer Lineargeschwindigkeit von 150 mm/s in Richtung des Pfeils dreht. Nahe der Mantelfläche des Elements bzw. der Trommel 51 befinden sich eine Scorotron-Aufladevorrichtung 52, eine Belichtungsvorrichtung 53 und eine Entwicklungsvorrichtung 54 zur Erzeugung eines gelben Tonerbilds. Eine Scorotron-Aufladevorrichtung 56, eine Belichtungsvorrichtung 57 und eine Entwicklungsvorrichtung 58 dienen zur Erzeugung eines Magenta-Tonerbilds. Weiterhin dienen eine Scorotron-Aufladevorrichtung 60, eine Belichtungsvorrichtung 61 und eine Entwicklungsvorrichtung 62 zur Erzeugung eines Cyan-Tonerbilds. Aufgrund dieser Ausgestaltung werden in einem Zyklus bzw. bei einer Drehung des lichtempfindlichen Elements 51 drei Farbtonerbilder einander überlagert. Bei dieser Ausführungsform wird das lichtempfindliche Element 51 durch die Scorotron-Aufladevorrichtungen 52, 56 und 60 auf +700 V aufgeladen.

Im folgenden ist das Verfahren für die Dreifarbbildbelichtung und die Erzeugung eines Äquivalentbilds beschrieben. Die in Speichern gespeicherten Bilddaten werden einer Operationsverarbeitungseinheit einer Farbkorrektureinrichtung gemäß Fig. 13 eingegeben, worauf gewünschte Farbdaten nach folgenden Gleichungen (II) berechnet werden:

Ym=a₁Yi+β₁Mi+γ₁Ci
Mm=a₂Yi+β₂Mi+γ₂Ci
Cm=a₃Yi+β₃Mi+γ₃Ci (II)

Darin bedeuten: Ym, Mm, Cm=Daten nach der Berechnung; Yi, Mi, Ci=eingegebene Bilddaten; a₁, a₂, a₃, β₁, β₂, β₃, γ₁, γ₂, γ₃=beispielsweise Farbkorrekturkoeffizienten entsprechend 1, 2, 3 usw., nach externen Faktoren, wie Zusammensetzung des Entwicklers und an der Entwicklungsvorrichtung anliegende Spannung, bestimmt. Die der Farbkorrektur unterworfenen Daten Ym, Mm, Cm werden nach dem Vergleich mit der Schwellenwertmatrix gemäß Fig. 7 oder 8, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, in einen Binärwert umgewandelt und als Daten Yo, Mo, Co vorgegeben. Diese Daten werden in Speichern My, Mm, Mc gespeichert und auf Befehle von der Steuereinheit hin dem Belichtungssystem zugeliefert. Bei dieser Ausführungsform werden Leuchtdioden 53 (für Gelb), 57 (für Magenta) und 61 (für Cyan) zum Belichten der betreffenden Farbbilder und zur Erzeugung des elektrostatischen Latentbilds oder latenten Ladungsbilds auf dem lichtempfindlichen Element 51 benutzt.

Jedes Ladungsbild wird durch die betreffende Entwicklungsvorrichtung 54 (für Gelb), 58 (für Magenta) bzw. 62 (für Cyan) entwickelt, wobei die einzelnen Farbtonerbilder einander fortlaufend überlagert werden. Während hierbei dieselben Entwicklungsvorrichtungen 15, wie sie in Fig. 11 dargestellt sind, verwendet werden, wird an die Entwicklungsvorrichtung 54 über eine Hülse bzw. einen Zylinder 55 eine effektive (Vorspannungs-)Größe von 1,5 kV mit einer Gleichstrom-Vorspannungskomponente von +600 V von einer Stromversorgung 64 und einer Wechselstrom-Vorspannungskomponente von 2 kHz von einer Stromversorgung 73 angelegt.

Die Entwicklungsvorrichtung 58 wird über eine Hülse bzw. einen Zylinder 59 mit einer effektiven Größe (der Vorspannung) von 1,2 kV mit einer Gleichstrom- Vorspannungskomponente von +600 V von einer Stromversorgung 76 und einer Wechselspannung-Vorspannungskomponente von 2 kHz von einer Stromversorgung 75 beaufschlagt, während bei der Entwicklungsvorrichtung 62 eine effektive Größe von 1,0 kV mit einer Gleichstrom- Vorspannungskomponente von +600 V von einer Stromversorgung 78 und einer Wechselspannung-Vorspannungskomponente von 2 kHz von einer Stromversorgung 77 über einen Zylinder 63 angelegt wird. Die einzelnen Farbtonerbilder werden berührungsfrei unter den oben angegebenen Bedingungen entwickelt.

Die einzelnen Farbtonerbilder werden mittels einer Übertragungselektrode 66 auf ein von einem Papiervorrat 64 mittels einer Papiertransportrolle 65 zugeführtes Aufzeichnungs- oder Kopierpapier P übertragen. Letzteres wird dann durch eine Trennelektrode 67 von dem lichtempfindlichen Element 51 getrennt, mittels einer beheizten Walze 69 einer Fixiervorrichtung 68 durch Wärme fixiert und dann ausgetragen. Die Restladung und der Resttoner am lichtempfindlichen Element 51 werden durch eine Ladungsbeseitigungsvorrichtung 71 bzw. eine Klinge 72 einer Reinigungsvorrichtung 70 in Vorbereitung auf die nächste Bilderzeugung beseitigt.

Mit dieser Ausführungsform wird, wie im Fall der zuerst beschriebenen Ausführungsform, ein Dreifarbbild ohne Überlagerung oder Überlappung verschiedener Farbpunkte und mit Schichtung oder Laminierung der Punkte durch Änderung des Verteilungswinkels der Punkte erzeugt. Das auf diese Weise erzeugte Bild besitzt hohe Auflösung und Klarheit bzw. Schärfe bei ausgezeichnetem Farbabgleich. Außerdem kann dabei ein gewünschter Farbton durch Einstellung der Parameter α, β, γ gemäß Fig. 13 erzielt werden.

Beim Verfahren zur Erzeugung eines Mehrfarbbilds durch Übereinanderlagerung mehrerer Tonerbilder auf einem Bildempfangselement können ersichtlicherweise Auflösung und Farbabgleich des Mehrfarbbilds verbessert werden, indem die Gradation des Tonerbilds mit der Größendifferenz der Farbpunkte ausgedrückt oder dargestellt wird, so daß effektiv ein klareres Mehrfarbbild erzielt werden kann.

Nachstehend ist noch eine andere Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Da bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Entwickler D ohne Berührung mit dem lichtempfindlichen Element 11 transportiert oder mitgenommen wird, wird der Toner durch die Wechselstrom-Vorspannung gegen das Latentbild getrieben bzw. an dieses angelagert. In diesem Fall wirkt die die Tonerteilchen zum und vom lichtempfindlichen Element 11 führende elektrische Kraft wegen des fortlaufenden Wechselstrom- Phasenwechsels auf die zwischen dem Element 11 und den Entwicklungsvorrichtungen (z. B. 15, 16, 17) befindlichen Teilchen. Aufgrund dieser Erscheinung verlagert sich der am lichtempfindlichen Element angelagerte Toner zu den Entwicklungsvorrichtungen zurück, wobei in die jeweilige Entwicklungsvorrichtung auch ein Toner einer anderen Farbe eintreten kann.

Dieses, bei der Tonerbildüberlagerung auftretende Problem kann durch folgende Maßnahmen gelöst werden:

• 1) Es werden Toner einer fortschreitend größeren Ladungsmenge verwendet;
• 2) Amplitude und/oder Frequenz der Wechselspannungskomponente der Entwicklungsvorspannung wird/werden fortlaufend herabgesetzt;
• 3) die nicht in Betrieb stehende Entwicklungsvorrichtung wird vom lichtempfindlichen Element 11 hinwegbewegt;
• 4) die zugeführte Tonermenge wird fortschreitend erhöht;
• 5) der Potentialkontrast des Latentbilds wird allmählich oder fortschreitend erhöht;
• 6) der Zwischenraum d zwischen dem lichtempfindlichen Element 11 und der Entwicklerschicht wird fortschreitend erhöht; und
• 7) die Vorspannung (mit denselben Polarität wie der des Toners) wird so angelegt, daß andere Toner an einem Eintritt in die nicht benutzte Entwicklungsvorrichtung gehindert werden.

Nachstehend ist anhand von Fig. 14 die Wirkungsweise der Operationsverarbeitungseinheit bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Farbbilderzeugungsvorrichtung beschrieben. Die eingegebenen oder Eingangs-Bilddaten werden in Bereiche einer vorbestimmten Größe unterteilt, und eine Operationsverarbeitung wird auf der Basis der Bereiche durchgeführt. Mit anderen Worten: die Dichtedaten Yi, Mi, Ci, BKi für Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz werden entsprechend dem Algorithmus eines noch zu beschreibenden Operations- oder Verarbeitungsprozesses verarbeitet, in (Daten) Yo, Mo, Co, BKo umgesetzt und in den Speichern My, Mm, Mc bzw. MBK gespeichert. Wenn die gesamten aufzuzeichnenden Bilddaten berechnet und verarbeitet worden sind, werden die in den Speichern gespeicherten Dichtedaten nach Befehlen von der Steuereinheit abgerufen, und die Belichtungsvorrichtung sowie die entsprechende Entwicklungsvorrichtung werden nach Maßgabe der Daten auf Farbbasis angesteuert, so daß auf dem lichtempfindlichen Element 11 ein Farbtonerbild erzeugt wird.

Der Algorithmus des Operationsprozesses ist im folgenden anhand der Fig. 15(a), 15(b) und 16(a), 16(b) beschrieben. Die Fig. 15(a) und 15(b) sind Histogramme, welche die Gesamtmenge der Farbdichtepegel durch Farben innerhalb eines so geteilten Bereichs darstellen. Unter Heranziehung der Daten gemäß Fig. 15(a) als Beispiel wird 15(a) in 15(b) überführt, wobei die Farbe Schwarz erhalten wird, wenn die drei Primärfarben Gelb, Magenta und Cyan gleicher Dichtewerte oder -pegel miteinander vermischt werden. Dies bedeutet, daß der einen Mindestdichtewert in den Eingabedaten besitzende Abschnitt oder Anteil Yi von den Daten Yi, Mi, Ci subtrahiert und durch Schwarz ersetzt wird. Dies läßt sich durch folgende Gleichungen ausdrücken:

Yo=Yi-min (Yi, Mi, Ci)
Mo=Mi-min (Yi, Mi, Ci)
Co=Ci-min (Yi, Mi, Ci)
Bo=Bi+min (Yi, Mi, Ci)

Die Fig. 16(a) und 16(b) veranschaulichen die Farbdichtedaten für jede Farbe, die jedem Bildelement in einem so geteilten Bereich (aus 4×4 Bildelementen) in Fig. 15(a), 16(b) zugewiesen sind bzw. ist. Gemäß Fig. 16(a) sind die Eingabedaten unmittelbar zugewiesen, während in Fig. 16(b) die nach obigen Gleichungen umgesetzten Daten zugewiesen sind. Ein Vergleich von Fig. 16(a) mit Fig. 16(b) verdeutlicht die Umwandlung oder Umsetzung einer ziemlich großen Datenzahl aus den drei Primärfarbdaten in Schwarz, so daß die durch die Entwicklung angelagerte Tonermenge verringert werden kann. Infolgedessen kann zum einen die verbrauchte Tonermenge wirksam herabgesetzt werden. Zum zweiten kann das Problem, das dann auftritt, wenn die Umkehrentwicklung am selben lichtempfindlichen Element wiederholt wird, daß nämlich die Tonerbilder einander nicht ohne weiteres überlagert werden, gelöst werden, weil die Dichte des am lichtempfindlichen Element 11 anhaftenden Toners verringert ist und die Farbwiedergabe nicht ernstlich behindert wird. Neben der Verringerung der verbrauchten Tonermenge wird damit auch ein Farbbild erzielt, das einen ausgezeichneten Farbabgleich aufweist.

Im Verarbeitungs- oder Operationsprozeß auf der Basis des Algorithmus können beliebige Eingabedaten benutzt werden, vorausgesetzt, daß sie Farbdaten enthalten. Im Fall von z. B. einem Fernsehbild, bei dem eine Elektronenstrahlabtastung entsprechend dem übertragenen Signal erfolgt und die Leuchtdichte der drei Primärfarben Blau, Grün und Rot durch additive Prozesse bestimmt wird, werden diese (Farben) nach dem subtraktiven Farbprozeß in die Dichtewerte oder -pegel der drei Primärfarben Gelb, Magenta und Cyan umgewandelt, indem die Differenz zwischen jedem Wert und die Sättigungsmenge der drei Primärfarben herangezogen werden. Die analogen Ausgangssignale Y, M und C vom Abnahme- bzw. Abtastelement können unmittelbar als Eingabedaten für die Operationsverarbeitung benutzt werden; außerdem ist es möglich, das in eine digitale Form umgewandelte Analogsignal oder erforderlichenfalls das mit zusätzlichen, verschiedenen Daten gelieferte Signal zu verwenden. Die genannten Farbdaten können mehr als drei Farbdaten oder Mehrfarbdaten beinhalten.

Fig. 17 veranschaulicht den Betriebstakt für die einzelnen Bilderzeugungseinheiten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Auf der waagerechten Achse sind dabei die jeweiligen Bilderzeugungs-Taktzeiten (in Sekunden), auf der lotrechten Achse die jeweiligen Arbeitsgänge der einzelnen Einheiten aufgetragen. Gemäß Fig. 17 wird der während vier Entwicklungsvorgängen nicht wirksamen Entwicklungsvorrichtung eine Vorspannung von +500 V aufgeprägt, um einen Eintritt von Toner einer anderen Farbe in die Entwicklungsvorrichtung zu verhindern, während unmittelbar vor und nach der Entwicklung eine Vorspannung von -300 V aufgeprägt wird, um ein Herausschleudern des Toners zu verhindern. Die Magnetwalze und die Hülse bzw. der Zylinder werden so angesteuert, daß sie sich nur bei der Entwicklung drehen. Bei Erzeugung eines Vierfarbbilds unter diesen Bedingungen wird ein klares bzw. scharfes, verzeichnungsfreies Farbbild eines guten Farbabgleichs erhalten.

Wie vorher erwähnt, kann die bei der Entwicklung verbrauchte Tonermenge durch Ausführung des Operationsprozesses verringert werden, um in der Farbkorrektureinrichtung der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung die einander gemeinsamen oder gleichen drei Primärfarbdichten in Eingabedaten umzusetzen. Der der Erzeugung eines Farbbilds durch Überlagerung mehrerer Farbtonerbilder auf dem lichtempfindlichen Element zuzuschreibenden Nachteil kann (damit) vermieden werden, so daß sich effektiv ein klares, störungsfreies Bild eines guten Farbabgleichs erzielen läßt.

Für eine weitere, in den Fig. 18(a) bis 18(c), 19(a) bis 19(c) dargestellte Ausführungsform ist nachstehend der Algorithmus des Verarbeitungs- oder Operationsprozesses beschrieben. Die Fig. 18(a) bis 18(c) veranschaulichen Histogramme der Summe der Farbdichtepegel oder -größen in einem (auf vorher beschriebene Weise) unterteilten Bereich. Unter Zugrundelegung beispielsweise der Eingabedaten gemäß Fig. 18(a) wird diese Figur in Fig. 18(b) überführt, in welcher Schwarz für den Fall enthalten ist, daß die drei Primärfarben Gelb, Magenta und Cyan experimentell bestimmt worden sind.

Das Verfahren zur Operationsverarbeitung der genannten Bilddaten läßt sich durch folgende Gleichungen ausdrücken:

Bo=α₁Bi+β₁min (Yi, Mi, Ci)
Yo=α₂Yi+β₂min (Yi, Mi, Ci)
Mo=α₃Mi+β₃min (Yi, Mi, Ci)
Co=α₄Ci+β₄min (Yi, Mi, Ci)

In obigen Gleichungen bedeuten; Bi, Yi, Mi, Ci=jeweils Farbeingabedaten, welche die Dichte von Schwarz, Gelb, Magenta und Cyan, wie sie in die Operationsverarbeitungseinheit eingegeben ist, angeben; Bo, Yo, Mo, Co=jeweils Farbdaten, welche die durch die Operationsverarbeitungseinheit umgesetzt Dichte für Schwarz, Gelb, Magenta und Cyan angeben; min (Yi, Mi, Ci)=Daten zur Bezeichnung einer Mindestdichte unter den drei Primärfarbdaten Yi, Mi, Ci; und α₁, α₂, α₃, α₄, β₁, β₂, β₃, β₄=extern zugeführte Befehls-Parameter. Das Histogramm für jeden Farbdichtepegel der Eingabedaten Yi, Mi, Ci, Bi ist in Fig. 18(a) dargestellt, während Fig. 18(b) das Histogramm für jeden Farbdichtepegel der Daten Yo, Mo, Co, Bo zeigt, die durch Berechnung der Parameter α₁ bis α₄ und β₁ bis β₄ gewonnen wurden, unter der Voraussetzung, daß sie jeweils 1 sind und die Entwicklung mit dem Toner in der Reihenfolge von Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz erfolgt. Das Histogramm für den Fall, daß der Parameter β₂ auf 1,5 eingestellt ist, ist in Fig. 18(c) dargestellt. (Dabei sind mit Yo′ die zu Gelb umgewandelten Daten für den Fall angegeben, daß β₂ auf 1,5 eingestellt ist.)

Die Fig. 19(a) bis 19(c) entsprechen jeweils den Fig. 18(a) bis 18(c). In Fig. 19(a) sind die Eingabedaten von Fig. 18(a) unmittelbar zugewiesen, während in Fig. 19(b) und 19(c) die durch die Operationsverarbeitungseinheit umgewandelten oder umgesetzten Daten zugewiesen sind. Ein Vergleich der Fig. 19(a) bis 19(c) zeigt, daß die am lichtempfindlichen Element 11 haftende Tonermenge im Fall der Datenumwandlung gemäß Fig. 19(b) und 19(c) wesentlich kleiner ist als im Fall von 19(a). Insbesondere wird gemäß Fig. 19(c) das vorher entwickelte gelbe Tonerbild unterdrückt, und der Farbabgleich ist ersichtlicherweise optimiert worden.

Bei der Operationsverarbeitung nach dem Algorithmus können beliebige Eingabedaten benutzt werden, sofern sie Farbdaten enthalten. Beispielsweise werden bei der Übertragung eines Fernsehbilds die Leuchtdichtepegel von Blau, Grün und Rot durch additive Prozesse als die drei Primärfarben definiert, doch wenn die Differenz zwischen den gesättigten Größen oder Mengen an den Farbpegeln abgeleitet wird, werden diese in die Dichtepegel der drei Primärfarben Gelb, Magenta und Cyan nach dem subtraktiven Farbprozeß umgewandelt. Weiterhin können die analogen Ausgangssignale für Gelb, Magenta und Cyan von einem Abtastelement unmittelbar als Eingabedaten für die Operationsverarbeitung benutzt werden. Außerdem ist es möglich, die Analogdaten zu digitalisieren und gegebenenfalls unterschiedliche Daten zur Lieferung der Eingabedaten zu addieren.

Die Farbdaten beim beschriebenen Farbbilderzeugungsgerät sind auf mehr als drei bis vier Farben anwendbar.

Fig. 17 veranschaulicht den Betriebstakt jeder Bilderzeugungseinheit bei der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform.

Wie vorher erwähnt, kann bei dieser Ausführungsform der sich bei der Übereinanderlagerung der Mehrfarb- Tonerbilder zu Erzeugung eines Farbbilds ergebenden Nachteil dadurch ausgeschaltet werden, daß die Farbdaten der Operationsverarbeitung unter Umsetzung oder Umwandlung nach Maßgabe von Befehlen auf der Grundlage externer Daten als Mittel zur Farbkorrektur bei der Farbbilderzeugungsvorrichtung unterworfen werden, so daß ein klares, störungsfreies Bild mit gutem Farbabgleich sicher erhalten werden kann.

Im folgenden ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Als Halbleiter-Laserstrahlquelle wird eine in Fig. 20 dargestellte Halbleitervorrichtung 120 einer Doppelheterostruktur der Gallium-, Aluminium- oder Arsenreihe verwendet. Die Halbleitervorrichtung gemäß Fig. 20 umfaßt eine obere Elektrode 121, eine untere Elektrode 125, an die ein der Farbkorrektur unterworfenes Datensignal anlegbar ist, eine obere Überzugsschicht 122 aus P-Alz · Ga(1-y) · As, eine Aktivschicht 123 aus n-Alx · Ga(1-x) · As, eine untere Überzugsschicht 124 aus n-Aly · Ga(1-y) · As und ein Substrat 125 aus n-Ga · As, wobei ein (schwingender) Laserstrahl L von der Aktivschicht 123 emittiert wird.

Dabei besitzen jedoch X, Y und Z eine Größe von entweder 0 oder 1.

Obgleich die Schwingungswellenlänge eines solchen Halbleiter-Laserstrahls mit 700-830 mm vergleichsweise lang ist, wird als für den Halbleiter-Laser geeignetes lichtempfindliches Element ein funktionell getrenntes lichtempfindliches Element aus einer ladungserzeugenden Schicht (CGL) und einer Ladungstransportschicht (CTL) bevorzugt. Hierbei wird als ladungserzeugende Schicht eine aufgedampfte Se-Schicht mit 10-40 Gew.-% Tellur, eine Harzdispersionsschicht mit einem photoleitenden Bisazo-Pigment oder Trisazo-Pigment, eine aufgedampfte, hydrogenierte, nitrierte (verstickte amorphe Siliziumschicht, eine Harzdispersionsschicht mit einem Vanadilphthalosianin-Pigment und dgl. verwendet. Als Ladungstransportschicht kann beispielsweise Polyvinylcarbazol, eine Polyallylalkanaminoverbindung, ein Oxisadiazol-Derivat, eine aufgedampfte Selenschicht o. dgl. verwendet werden.

Fig. 21 veranschaulicht in schematischem Schnitt die Vorrichtung zur Erzeugung eines Mehrfarbbilds gemäß dieser Ausführungsform. Fig. 22 zeigt in schematischem Schnitt eine Laserstrahl-Belichtungsvorrichtung, während Fig. 23 Strommodulationskennlinien darstellt.

Gemäß Fig. 21 weist ein lichtempfindliches Element in Form einer Trommel 130 eines Durchmessers von 120 mm eine mit einer Dicke von 1µm auf ein Aluminium- Trommelsubstrat aufgedampfte ladungserzeugende Selen- Schicht, wobei das Selen 35 Gew.-% Tellur enthält, und eine darauf ausgebildete, 20 µm dicke Ladungstransportschicht auf. Die Trommel 130 dreht sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 120 mm/s in Richtung des Pfeils. Ein Laserstrahl Lk wird von einer Laserstrahl- Belichtungsvorrichtung 132 erzeugt, deren Aufbau in Fig. 22 dargestellt ist. Eine Strahlquelle bzw. ein Strahler 150 besitzt eine Doppelheterostruktur (DH) aus Gallium · Arsen-Gallium · Aluminium · Arsen gemäß Fig. 20 und erzeugt einen Strahl von 750 mm bei 15 mW.

Gemäß Fig. 23 ist die Ausgangskennlinie des Laser- Strahlers 150 derart, daß die Ausgangsleistung P (mW) mit ansteigendem Strom i (mA) leicht ansteigt, wobei dann, wenn der Strom i eine vorbestimmte Größe erreicht, der Strahler Laserschwingung erzeugt und seine Ausgangsleistung stark ansteigt. Wenn ein Impulsstrom (II) angelegt wird, wird ein scharfer Laser- Schwingungsausgang, wie bei (III) dargestellt, erzeugt. Der Laserstrahl vom Laser-Strahler 150 gemäß Fig. 22 wird durch eine Kollimatorlinse 151 über reflektierende Spiegel 154, 155 zu einem parallelen Strahl (oder Strahlenbündel) geändert, von einem Polygonspiegel 152 zurückgeworfen und dann über eine fR-Linse 153 auf das lichtempfindliche Element bzw. die Trommel 130 aufgestrahlt.

Nachdem die lichtempfindliche Trommel 130 gemäß Fig. 21 im voraus durch eine Aufladevorrichtung 12 mit +600 V aufgeladen worden ist, wird sie einer Bildbelichtung (bildgerechten Belichtung) mittels eines mit den Gelb-Daten modulierten Laserstrahls Lky zur Erzeugung eines elektrostatischen Ladungsbilds unterworfen, das dann durch eine Entwicklungsvorrichtung 15 entwickelt und zu einem ersten Tonerbild (gelbes Tonerbild) umgewandelt wird. Ein in der Entwicklungsvorrichtung 15 enthaltener Entwickler D ist ein Zweikomponentenentwickler aus einem Gemisch aus Toner und Träger in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 9. Der Toner enthält als Farbstoff ein Benzidinderivat und als Ladungssteuerstoff einen Nigrosin-Farbstoff eines Durchschnittsgewicht/Teilchendurchmessers von 10 µm und eines spezifischen Widerstands von mehr als 10¹⁴ Ω cm mit im Harz dispergiertem Eisen(III)oxid. Der Träger besitzt einen entsprechenden Durchmesser von 30 µm, eine Magnetisierung von 50 E.M.E./g und einen spezifischen Widerstand von mehr als 10¹⁴ cm.

Der genannte Durchschnittsgewicht/Teilchendurchmesser wird mittels des erwähnten Coulter-Zählers bestimmt.

Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die von einer mehrfarbigen Vorlage erhaltenen Bilddaten nach ihrer Verarbeitung durch die Operationsverarbeitungseinheit gemäß Fig. 14 zum Laser-Strahler 150 gemäß Fig. 22 übertragen. Entsprechend dem Signal der korrigierten Bilddaten wird der Strom i (mA) gemäß Fig. 23 zur Ansteuerung des Laser-Strahlers 150 geregelt oder eingestellt, und die Intensität P (mW) des vom Laser-Strahler 150 emittierten Laserstrahls wird moduliert. Wenn der so in seiner Intensität modulierte Laserstrahl Lk auf die gleichmäßig aufgeladene lichtempfindliche Trommel 130 geworfen wird, wird auf dieser Trommel deshalb, weil die eindiffundierte Ladungsmenge entsprechend der Intensität des Laserstrahls Lk variiert, ein elektrostatisches Ladungsbild mit einer Gradation entsprechend dem Datensignal erzeugt. Durch Entwickeln des Ladungsbilds mit Toner verschiedener Farbe wird ein mehrfarbiges Tonerbild einer entsprechenden Gradation erhalten.

Durch Verwendung eines Halbleiter-Lasers als Lichtquelle für die Bildbelichtungseinheit bei der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann somit, wie beschrieben, der Stromverbrauch der Lichtquelle verringert werden, während gleichzeitig die Belichtungsvorrichtung einen kompakten und kostengünstigen Aufbau erhält und wirksam ein Mehrfarbbild guter Gradation und hervorragenden Farbabgleichs zu liefern vermag.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Mehrfarbbildes, umfassend:
eine Einrichtung zum Erzeugen von Vorlagen-Bilddaten mit einer Anzahl verschiedener Farbdaten;
eine Operationsverarbeitungseinheit zum Korrigieren der Farbdaten gemäß einer vorbestimmten Farbkorrekturbedingung;
eine Einrichtung zum Erzeugen eines Latentbildes auf einem Bildempfangselement auf der Grundlage korrigierter Farbdaten;
eine Anzahl von Entwicklungseinrichtungen mit Tonern jeweils verschiedener Farbe, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Mehrfarb-Tonerbild auf dem Bildempfangselement durch aufeinanderfolgendes Erzeugen und Entwickeln eines Latentbildes mit einem geeigneten der genannten Toner in Übereinstimmung mit allen korrigierten Farbdaten erzeugt wird und
daß sie ferner eine Einrichtung zum Übertragen des Mehrfarb-Tonerbildes auf ein Abdruckmedium in einem einzigen Schritt umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationsverarbeitungseinheit durch Vergleichen mit einer anderen durch die Farbdaten dargestellten Farbkomponenten arbeitet und die Farbdaten auf der Grundlage dieses Vergleichens korrigiert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationsverarbeitungseinheit die Farbtönung der Vorlagen- Bilddaten korrigiert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangssignal oder eine Ausgabe der korrigierten Farbdaten von der Differenz zwischen der Größe einer Mindestdichte unter Gelb-, Magenta- und Cyan-Farbkomponenten in den Vorlagen- Bilddaten und derjenigen der gegebenen unkorrigierten Farbkomponente abgeleitet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch ein externes Signal vorgegebener Parameter mit der Größe der Mindestdichte unter den Gelb-, Magenta- und Cyan-Farbkomponenten der Vorlagen-Bilddaten multipliziert wird, um die korrigierten Farbdaten zu erhalten.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zweiter und ein folgender Entwicklungsschritt beim sukzessiven Entwickeln durch eine berührungsfreie Entwicklungseinrichtung ausgeführt wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen eines Latentbildes eine Lichtquelle und eine Einrichtung zum Modulieren einer Intensität eines durch die Lichtquelle emittierten Lichtes in Abhängigkeit von den korrigierten Farbdaten umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle einen Strahlfleck bestrahlt und der Durchmesser des Strahlfleckens geändert wird, um ein Mehrfarbbild mit einer gewünschten Tönung zu erhalten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Strahlfleck bestrahlende Lichtquelle ein Halbleiterlaser ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Latentbild aus Punkten zusammengesetzt ist und die Tönung des Mehrfarbbildes durch Variieren der Größe der Punkte veränderbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Farbkorrekturbedingung eine Bedingung zum Erzeugen des Mehrfarb-Tonerbildes mit gelbem, magentafarbigem, cyanfarbigem und schwarzem Toner auf dem Bildempfangselement ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationsverarbeitungseinheit die Farbdaten korrigiert, so daß Farbdaten mit Gelb-, Magenta- und Cyan-Farbwerten durch einen Schwarzwert ersetzt werden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Arten von Toner-Bildern in dem Mehrfarb-Tonerbild aus unter jeweils verschiedenen Winkeln angeordneten Punkten zusammengesetzt sind.

14. Verfahren zur Erzeugung eines Mehrfarbbildes in einem Farbkopiergerät mit einer Anzahl von Entwicklungseinrichtungen mit Tonern jeweils verschiedener Farbe, umfassend die folgenden Schritte:
Erzeugen von Vorlagen-Bilddaten mit einer Anzahl verschiedener Farbdaten,
Korrigieren der Farbdaten gemäß einer vorbestimmten Farbkorrekturbedingung und
Erzeugen eines Latentbildes auf einem Bildempfangselement auf der Grundlage korrigierter Farbdaten, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Mehrfarb-Tonerbild auf dem Bildempfangselement durch aufeinanderfolgendes Erzeugen und Entwickeln eines Latentbildes mit einem geeigneten der genannten Toner in Übereinstimmung mit allen korrigierten Farbdaten erzeugt wird und
daß das Mehrfarb-Tonerbild auf ein Abdruckmedium in einem einzigen Schritt übertragen wird.