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Bilderzeugungsverfahren und -vorrichtung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bilderzeugung,
insbesondere zur Erzeugung eines Mehrfarbbilds durch aufeinanderfolgende Erzeugung
von Bildern bzw. Abbildungen auf einem Bildaufnehmer auf der Grundlage von Bilddaten,
speziell zur Anwendung bei der elektrostatischen oder elektrophotographischen Bildaufzeichnung.
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Mehrfarb(en)bilder werden üblicherweise auf z.B. elektrophotographischem
Wege hergestellt, wobei ein Kopiervorgang in Form elektrostatischer Aufladungs-,
Belichtungs-, Entwicklungs- und Übertragungsschritte für jede Primärfarbe wiederholt
wird und Tonerbilder der verschiedenen Farbkomponenten auf ein Kopierpapier übertragen
werden. Bei den beschriebenen Schritten werden Latentbilder jeweils getrennt mittels
von einem Farbauszugfilter erhaltenen blauen, grünen, roten u.dgl.
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Lichts erzeugt, und Tonerbilder werden durch Entwickeln der Latentbilder
mit Gelb-, Magenta- bzw. Purpurrot-, Cyan- bzw. Blaugrün- und erforderlichenfalls
Schwarz-Toner erzeugt, worauf diese Tonerbilder zur Bildung eines Mehrfarbbilds
auf ein Aufzeichnungs- oder Kopierpapier übertragen werden. Dieses Mehrfarbbilderzeugungsverfahren
ist jedoch insofern nachteilig, als einerseits die entsprechende Vorrichtung große
Abmessungen erhält und für die Bilderzeugung eine längere Zeitspanne nötig ist,
weil die Tonerbilder jedesmal nach Abschluß der jeweiligen Farbentwicklung auf ein
Übertragungselement (Bildempfangsmaterial) übertragen werden müssen, und andererseits
eine Deckungsgenauigkeit bei Wiederholung mehrerer Bildübertragungsvorgänge sichergestellt
sein muß.
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Die Lösung der obigen Probleme wurde mit einem Mehrfarbbilderzeugungsverfahren
angestrebt, bei dem mehrere Tonerbilder in gegenseitiger Überlagerung auf einem
gemeinsamen
lichtempfindlichen Element (Bildaufnehmer) entwickelbar sind und der Übertragungsvorgang
somit in einem Durchgang durchführbar ist. Bei diesem Verfahren treten jedoch immer
noch gewisse Schwierigkeiten auf, und zwar aufgrund einer Störung oder Beeinträchtigung
des in einer vorhergehenden Stufe erzeugten Tonerbilds oder des Farbgleichgewichts
bei einem Mehrfarbbild aus dem Grund, daß sich der in der vorhergehenden Stufe verwendete
Entwickler (Toner) mit dem in der folgenden Stufe verwendeten vermischen kann.
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Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurde bereits vorgeschlagen,
bei der zweiten und den folgenden Entwicklung(en) eine Vorspannung mit einer überlagerten
Wechselspannungskomponente an die Entwicklungsvorrichtung anzulegen und Toner auf
das auf einem lichtempfindlichen Element (im folgenden als "Bildaufnehmer" bezeichnet)
erzeugte elektrostatische Latentbild überspringen (flying) zu lassen, um damit ein
Mehrfarbbild zu erzeugen. Da hierbei im Gegensatz zum vorher beschriebenen Verfahren
ein Entlangstreichen (rubbing) einer Entwicklerschicht an den erzeugten Tonerbildern
verhindert wird, tritt keine Störung oder Beeinträchtigung des erzeugten Bilds ein.
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Das Prinzip dieses Bilderzeugungsverfahrens ist nachstehend anhand
des Ablaufdiagramms von Fig. 12 beschrieben, welche die Potential änderungen auf
der Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements oder Bildaufnehmers für einen Fall,
in welchem die Aufladeelektrodenpolarität z.B. positiv ist, veranschaulicht. Dabei
sind mit PH ein belichteter Bereich des Bildaufnehmers, mit DA ein unbelichteter
Bereich desselben und mit DUP ein Anstieg des elektrischen Potentials aufgrund der
Haftung des positiv geladenen Toners am belichteten Bereich PH infolge der ersten
Entwicklung bezeichnet.
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Der Bildaufnehmer wird durch eine Scorotron-Aufladeeinheit gleichmäßig
aufgeladen, wodurch seiner Oberfläche ein konstantes positives Potential E erteilt
wird (vgl. Fig. 12(a)). Anschließend erfolgt eine erste Bildbelichtung (oder bildgerechte
Belichtung) mittels einer Laser-Einheit, einer Kathodenstrahlröhre oder einer Leuchtdiode
(als Belichtungslichtquelle), wobei das Potential des belichteten Bereichs PH proportional
zur Lichtmenge abnimmt (Fig. 12(b)). Das auf diese Weise erzeugte (elektrostatische)
Latentbild wird mittels einer Entwicklungseinheit entwickelt, an der eine positive
Vorspannung anliegt, welche ungefähr dem Oberflächenpotential E des unbelichteten
Bereichs des Bildaufnehmers gleich ist. Der positiv geladene Toner T1 kann sich
somit am belichteten Bereich PH bei einem vergleichsweise niedrigen Potential anlagern
(Fig. 12(c)), wobei das erste Tonerbild T1 erzeugt wird. Obgleich das Potential
in dem Bereich, in welchem das Tonerbild T1 erzeugt worden ist, aufgrund des angelagerten
(anhaftenden), positiv geladenen Toners T1 um DUP ansteigt, erreicht es nicht das
Potential des unbelichteten Bereichs DA. Die das erste Tonerbild tragende Oberfläche
des Bildaufnehmers wird sodann, ungeachtet des Vorhandenseins des Toners T1, gemäß
Fig. 12(d) durch die Aufladeeinheit erneut auf ein gleichmäßiges Oberflächenpotential
aufgeladen. Hierauf erfolgt auf der Oberfläche des Bildaufnehmers eine zweite Bildbelichtung
zur Erzeugung eines Latentbilds (Fig. 12(e)), worauf - wie im Fall von Fig. 12(c)
- ein positiv geladenes Tonerbild T2 mit einer vom Toner T1 verschiedenen Farbe
zur Erzeugung eines zweiten Tonerbilds entwickelt wird (vgl. Fig. 12(f)). Die beschriebenen
Vorgänge werden zur Erzeugung eines Mehrfarb-Tonerbilds auf dem Bildaufnehmer wiederholt.
Das Bild wird hierauf auf ein Aufzeichnungs- oder Kopierpapier übertragen und zum
Fixieren mit Wärme oder Druck beaufschlagt, so daß ein mehrfarbiges Aufzeichnungs-
oder Kopiebild erhalten
wird. Resttoner und Restladung werden von
der Oberfläche des Bildaufnehmers entfernt, um letzteren für die nächste Mehrfarbbilderzeugung
vorzubereiten. Es ist aber auch ein anderes Verfahren zum Fixieren eines Tonerbilds
auf dem Bildaufnehmer bekannt.
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Bei dem anhand von Fig. 12 beschriebenen Verfahren sollte zumindest
der Entwicklungsschritt nach Fig. 12(f) vorzugsweise durchgeführt werden, ohne daß
die Entwicklerschicht mit der Oberfläche des Bildaufnehmers in Berwhrung gelangt.
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BeIm beschriebenen Verfahren können die zweite und die folgende(n)
Aufladung(en) weggelassen werden. Wenn das Aufladen dennoch jedesmal wiederholt
wird, kann vor der (betreffenden) Aufladung ein Ladungsbeseitigungsschritt eingefügt
werden. Die für jede Bildbelichtung eingesetzte Belichtungslichtquelle kann zudem
jeweils dIeselbe oder jeweils eine andere sein.
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Beim beschriebenen Verfahren werden aus dem im folgenden genannten
Grund häufig Toner vier verschiedener Farben, d.h. Gelb, Magenta (oder Purpurrot),
Cyan (oder Blaugrün) und Schwarz, verwendet. Nach dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung
kann die Farbe Schwarz durch Vermischen der drei Primärfarben Gelb, Magenta und
Cyan erhalten werden, obgleich Toner dieser drei Primärfarben in der Praxis keine
idealen spektralen Absorptsnseigenschaften besitzen und daher das Gemisch nicht
vollständig (oder tief) schwarz wird, so daß die Dichte in einem Farbbild ungenügend
sein kann. Infolge einer Feldeckung (out-of-register) der Tonerbilder der drei Prtmärfarben
können zudem nur mit Tonern dieser drei Primärfarben Zeichen und Linien nicht mit
der erforderlichen hohen Auflösung wiedergegeben werden. Zur Lösung dieses Problems
wird demzufolge zusätzlich zu den ge-
nannten drei Tonern schwarzer
Toner für die Erzeugung eines Mehrfarbbilds eingesetzt.
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Neben dem beschriebenen elektrophotographischen Verfahren bietet sich
für die Erzeugung eines Latentbilds für Mehrfarbbilderzeugung ein Verfahren an,
bei dem mittels einer Vielnadelelektrode unmittelbar elektrische Ladungen in ein
Bilderzeugungselement bzw.
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einen Bildaufnehmer injiziert werden, um ein elektrostatisches Latentbild
zu erzeugen, oder aber ein magnetisches Latentbild mittels eines Magnetkopfes erzeugt
wird.
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Obgleich bei jedem dieser Latentbilderzeugungsverfahren die Gradation
mittels der Lichtintensität bestimmt (expressing) werden kann, eignen sich diese
Verfahren nicht für eine stabile oder zuverlässige Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit.
Die Bestimmung oder Wiedergabe der Gradation mittels dieser Verfahren erfordert
eine große Bilddatenkapazität, weil sich diese Verfahren auf die sogenannte Mehrstufengradation
(multistage gradation) stützen. Zur Gewährleistung einer schnellen, stabilen Aufzeichnung
ohne die Notwendigkeit für eine große Bilddatenkapazität ist daher bereits ein Verfahren
entwickelt worden, bei dem die Gradation in Pseudoform ausgedrückt wird, indem jedes
Bildelementsignal in eine binäre Größe umgesetzt wird.
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Hierfür sind beispielsweise das Dichtemusterverfahren gemäß Fig. 13
und das Zitterverfahren (dither method) gemäß Fig. 14 bekannt.
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Beim Dichtemusterverfahren gemäß Fig. 13 wird ein Bildelement mit
Gradation in eine Anzahl von binären Gradationen umgesetzt. Fig. 13 veranschaulicht
ein Eingabebild la, eine Probe 2a oder in eine M x N Abschnitte unterteilte Matrix
zum Herausgreifen eines (5a) der
Bildelemente des Eingabebilds
la für Verarbeitungszwecke, eine M x N-Bezugsdichtematrix 3a zum Umwandeln der Probe
in eine binäre Größe sowie ein Muster 4a, in welchem jedes Bildelement der Probe
2a mit dem der Bezugsdichtematrix 3a entsprechenden Bildelement verglichen und in
eine binäre Größe umgewandelt wird.
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Diese Verarbeitung wird auf die gesamte Bildebene des Eingabebilds
la ausgedehnt, um Bilddaten zu erzeugen.
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Bei dem (sogenannten) Zitterverfahren gemäß Fig. 14 wird ein die Gradation
zeigendes Bildelement eines Eingabebilds in ein solches einer binären Gradation
umgesetzt. Fig. 14 veranschaulicht dabei ein Eingabebild Ib, eine Probe 2b zum Umwandeln
einer M x N-Bildelementmatrix im Eingabebild 1b in eine binäre Größe, eine M x N-Bezugsdichtematrix
zum Umwandeln der Probe in eine binäre Größe sowie ein Muster 4b, in welchem jedes
Element der Probe 2b mit dem der Bezugsdichtematrix 3b entsprechenden Element verglichen
und in eine binäre Größe umgewandelt wird. Diese Verarbeitung wird wiederum zur
Gewinnung von Bilddaten auf die gesamte Bildebene oder -fläche des Eingabebilds
lb ausgedehnt.
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Bei der bisherigen Mehrfarbbilderzeugungsvorrichtung erfolgt die Aufzeichnung
auf der Grundlage von gewonnenen Daten durch Vergleichen von empfangenen Farbauszug-Bilddaten
mit einem aus einem Speicher ausgelesenen Bezugssignal und Umwandlung derselben
in eine binäre Größe.
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Für die Wiedergabe (expressing) verschiedener Farben sind zwei Verfahren
bekannt: 1) Ein Verfahren, bei dem Toner verschiedener Farben nicht unmittelbar
einander überlagert werden, und
2) ein Verfahren, bei dem Toner
verschiedener Farben einander überlagert werden.
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Gemäß Fig. 15(a) sind Toner T1, T2 nach dem zuerst genannten Verfahren
ohne gegenseitige Überlagerung verteilt, um auf dem Aufzeichnungs- oder Kopierpapier
Farbe künstlich zu reproduzieren. Beim zweitgenannten Verfahren wird ein Toner einer
bestimmten Farbe einem Tonerbild der anderen Farbe überlagert und zur Wiedergabe
der Farbe entwickelt.
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Beim elektrophotographischen Verfahren wird jedoch beispielsweise
das Licht in dem vorher entwickelten Toner T1 absorbiert, so daß es die lichtempfindliche
Schicht des Bildaufnehmers nicht in ausreichendem Maß erreichen kann und daher kein
vollständiges Latentbild erzeugt wird. Infolgedessen kann sich die Anlagerungsmenge
des für die spätere Entwicklung eingesetzten Toners T2 gemäß Fig. 16 oder 17 verringern.
Beim erstgenannten Verfahren muß die Positionierung der Bildbelichtung genauestens
vorgenommen werden, um zu verhindern, daß sich die Toner der einzelnen Farben an
derselben Stelle einander überlagern. Wenn die Bildbelichtung, wie in Fig. 15(b)
gezeigt, ungenau erfolgt, reicht das vorher erzeugte Tonerbild T1 in den Bildbelichtungsbereich
hinein, so daß sich die Anlagerung des in der folgenden Stufe entwickelten Tonerbilds
T2 gemäß Fig. 15(c) verringert.
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Da sich die Aufzeichnungseigenschaften, mit anderen Worten gesagt,
herkömmlicherweise je nach der spektralen Empfindlichkeit eines Bildaufnehmers,
der spektralen Eigenschaften einer für die Bildbelichtung benutzten Lichtquelle,
den Durchlässigkeitseigenschaften des Toners und der Entwicklungsreihenfolge der
Farben unterscheiden, kann sich die Farbreproduzierbarkeit
verschlechtern, wodurch die Einstellung oder Justierung erschwert wird. Gemäß Fig.
16 oder 17 wird die Anlagerungsmenge des Toners T2 ungenügend, wenn sowohl die (mittels
des Toners T1) vorher entwickelte Farbkomponente als auch die (mittels des Toners
T2) später entwickelte Farbkomponente jeweils eine hohe Dichte besitzen, so daß
sich die Verschlechterung der Farbwiedergabe noch verstärkt.
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Im Hinblick auf die beim Stand der Technik bestehenden Probleme liegt
damit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Erzeugung von Mehrfachbildern zu schaffen, die ohne Beeinträchtigung durch die Reinenfolge
der Bilderzeugung mit Farbkomponenten stets eine ausgezeichnete Farbreproduzierbarkeit
gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Erzeugen eines Bilds (einer
Abbildung) auf einem Bildaufnehmer auf der Grundlage von aufgezeichneten Daten auf
einer Farbkomponentenbasis erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aufgezeichneten
Daten unter Bezugnahme auf ein Bezugssignal geliefert werden, das so gesetzt oder
vorgegeben ist, daß der Bereich, in welchem Elemente des Bilds der Farbdaten entsprechend
den Farbkomponenten einander überlagern, kleiner eingestellt ird.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Bilderzeugungsvorrichtung,
umfassend eine Einrichtung zum Erzeugen eines Bezugssignals entsprechend einer Gruppe
von Dichtewerten und eine Einrichtung zum Vergleichen von Bilddaten auf Farbkomponentenbasis
mit den von der Einrichtung zum Erzeugen der Bezugssignale erzeugten Bezugssignalen
und zum Umwandeln der Daten in eine Gruppe von entsprechenden Bildelementsignalen
auf einer Bildelementbasis, wobei die Bilderzeugungsvorrichtung in
der
Weise arbeitet, daß sie nicht die betreffende Position auf einem Bildaufnehmer,
an welcher ein Farbstoff (Toner) angelagert werden soll, bezeichnet, wenn das Bildelementsignal
einen vorbestimmten Pegel besitzt, aber die betreffende Position auf dem Bildaufnehmer,
an welcher der Farbstoff angelagert werden soll, bezeichnet, wenn das Bildelementsignal
einen vom vorbestimmten Pegel verschiedenen Pegel besitzt, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß unter den Positionen, in denen der Farbstoff durch die Bildelementsignale
von bestimmten Farbkomponenten eines vom vorbestimmten Pegel verschiedenen Pegels
angelagert (sticked) ist oder wird, und in denen der Farbstoff durch die Bildelementsignale
von anderen Farbkomponenten eines vom vorbestimmten Pegel verschiedenen Pegels angelagert
ist oder wird, das Bezugssignal entsprechend der Gruppe von Dichtewerten erzeugbar
ist, die so gesetzt oder vorgegeben sind, daß die Zahl der Stellen gegenseitiger
Überlagerung kleiner eingestellt wird (werden soll).
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Die vorliegend angesprochene Überlagerung der Bildelemente ist in
Fig. 10(a) dargestellt, wobei z.B. Tonerteilchen und Bildelemente einander an derselben
Stelle überlagern; eine Überlappung derartiger Elemente ist in Fig. 10(b) veranschaulicht,
während einander nicht überlagernde oder überlappende Bildelemente in Fig. 10(c)
dargestellt sind. Die Fig. 10(d) und 10(e) veranschaulichen dagegen Bild-Punkte,
die jeweils aus einer Vielzahl von Bildelementen, z.B. Gruppen von Tonerteilchen
u und x, gebildet sind. Gemäß Fig. 10(d) liegen die Bildelemente, mikroskopisch
betrachtet, nicht übereinander, und sie werden daher als einander nicht überlagernd
(unlapped) angesehen; gemäß Fig. 10(e) liegen dagegen die Bildelemente - mikroskopisch
gesehen - im Erzeugungsbereich des Bild-Punkts aufeinander (möglicherweise zufallsmäßig),
so daß sie als einander
überlagernd betrachtet werden können. In Fig. 10(a) bis 10(e) stehen jeweils x für
das vorher erzeugte Bildelement und u für das anschließend erzeugte Bildelement.
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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im
Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 jeweils Einheitsmatrizes von Bezugssignalen beim Zitterverfahren, Fig.
3 und 4 jeweils Einheitsmatrizes von Bezugssignalen beim Dichtemusterverfahren,
Fig. 5 eine aus der Einheitsmatrix des Bezugssignals gemäß Fig. 1 oder 2 zusammengesetzte
Bezugssignal-Matrix, Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Mehrfarbbilderzeugungsvorrichtung,
Fig. 7(a) eine schematische Darstellung des Aufbaus der Mehrfarbbilderzeugungsvorrichtung,
Fig. 7(b) eine schematische Darstellung eines Hauptteils eines Laserstrahlabtasters,
Fig. 8 eine Schnittansicht einer Entwicklungseinheit, Fig. 9 eine graphische Darstellung
der Dichte-Charakteristik in Abhängigkeit von der sich ändernden Intensität und
Frequenz eines elektrischen Felds,
Fig. 10(a) bis 10(e) schematische
Schnittansichten zur Darstellung des Überlagerungszustands oder Nicht-Überlagerungszustands
von Bildelementen, Fig. 11 eine schaubildliche Darstellung des Grenzfalls, bis zu
dem Toner verschiedener Farben einander überlagern oder überlappen können, Fig.
12 eine Ablaufdiagramm eines allgemeinen Mehrfarbbilderzeugungsverfahrens, Fig.
13 bis 17 schematische Darstellungen für Beispiele bisheriger Verfahren, wobei im
einzelnen zeigen: Fig. 13 eine Datenumwandlung nach dem Dichtemusterverfahren, Fig.
14 eine Datenumwandlung nach dem Zitterverfahren und Fig. 15(a) bis 15(c) sowie
Fig. 16 und 17 schematische Schnittdarstellungen der Toneranlagerung oder -bindung
bei der Mehrfarbbilderzeugung.
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Fig. 6 ist ein allgemeines Blockschaltbild einer Mehrfarbbilderzeugungsvorrichtung
gemäß der Erfindung.
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Die optischen Daten einer Vorlage werden durch eine Bildausleseeinheit
LE in ein Zeitreihensignal auf Farbbasis umgewandelt, und die so gewonnenen Daten
werden durch eine Bilddaten-Verarbeitungseinheit TR in eine für die Aufzeichnung
geeignete Form umgesetzt. Auf der Grundlage dieser Daten wird in der Aufzeichnungseinheit
RE eine Aufzeichnung (recorded material) erzeugt.
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Die Aufzeichnungseinheit RE arbeitet nach einem elektrophotographischen
Verfahren.
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Die von der Bildausleseeinheit LE gewonnenen Daten oder die durch
die Bilddatenverarbeitungseinheit TR umgewandelten Daten werden außerdem in einem
Bildspeicher ME abgespeichert, um damit nach Bedarf die Aufzeichnungseinheit RE
über die Verarbeitungseinheit TR anzusteuern oder zu betätigen.
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Fig. 7(a) veranschaulicht den Aufbau der Mehrfarbbilderzeugungsvorrichtung
mit der Anordnung gemäß Fig. 6.
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Dabei werden Mehrfarbbilder auf die im folgenden beschriebene Weise
hergestellt. Eine auf einen Vorlagentisch aus Glas aufgelegte Vorlage 18 wird mit
dem Licht von einer sich in Richtung des Pfeils X bewegenden Lichtquelle 13 belichtet
bzw. beleuchtet, wobei das von der Vorlage reflektierte Licht über Spiegel 14, eine
Linse 15 und ein Farbauszugsfilter 16 zu einem CCD-Bildaufnimeelement 17 geleitet
und in diesem zu einer Abbildung geformt wird. Das Bildaufnahmeelement 17 wandelt
Lichtdaten in ein elektrisches Zeitreihensignal um und liefert die Daten zur Bilddaten-Verarbeitungseinheit
TR (die Vorgänge bis zu diesem Punkt werden durch die Bildausleseeinheit LE ausgeführt).
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In der Bilddaten-Verarbeitungseinheit TR werden durch programmierte
Operation Aufzeichnungsbilddaten erzeugt, auf deren Grundlage eine optische Laser-Einheit
10 Laserstrahlen erzeugt. Zwischenzeitlich wird die Oberfläche bzw. Mantelfläche
eines Bildaufnehmers 1 durch eine Scorotron-Aufladeelektrode 2 gleichmäßig aufgeladen.
Anschließend erfolgt durch die optische Lasereinheit (oder das Laseroptiksystem)
10 gemäß Fig. 7(b) eine Bildbelichtung (bildgerechte Belichtung) L auf dem Bildaufnehmer
1, wobei ein elektrostatisches Latentbild erzeugt wird. Letzteres wird mit einem
farbigen Toner zu einem sichtbaren Bild (Tonerbild) entwickelt.
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Dies geschieht zunächst mit einer gelben Toner enthaltenden Entwicklungseinheit
A. Der Bildaufnehmer 1, auf welchem das Tonerbild erzeugt worden ist, wird
sodann
wiederum mittels der Aufladeelektrode 2 gleichmäßig aufgeladen und einer (weiteren)
Bildbelichtung L unterworfen. Das dabei erzeugte elektrostatische Latentbild wird
durch eine purpurroten oder Magenta-Toner enthaltende Entwicklungseinheit B entwickelt.
Daraufhin ist auf dem Bildaufnehmer 1 ein Tonerbild aus den beiden Farben Gelb und
Magenta erzeugt worden. Auf dieselbe Weise werden blaugrüner Toner bzw. Cyan-Toner
und schwarzer Toner aufgetragen und entwickelt, so daß auf dem Bildaufnehmer ein
Vierfarb-Tonerbild erzeugt wird.
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Letzteres wird durch eine Vorübertragungs-Aufladeelektrode 9 mit einer
elektrischen Ladung beaufschlagt und sodann durch eine Übertragungselektrode 4 auf
das Aufzeichnungspapier P übertragen. Letzteres wird durch eine Trennelektrode 5
vom Bildaufnehmer 1 getrennt, worauf das (übertragene) Tonerbild durch eine Fixiereinheit
6 fixiert wird. Zwischenzeitlich wird der Bildaufnehmer 1 durch eine Ladungsbeseitungselektrode
7 und eine Reinigungseinheit 8 entladen bzw. gereinigt.
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Die Reinigungseinheit 8 weist eine Reinigungsklinge 81 und eine Fellbürste
82 auf, die während der Bilderzeugung außer Berührung mit dem Bildaufnehmer 1 stehen
und nach der Erzeugung eines Mehrfarbbilds auf dem Bildaufnehmer 1 (d.h. nach der
Bildübertragung) mit dem Bildaufnehmer 1 in Berührung gelangen, um den auf diesem
nach der Bildübertragung verbliebenen Toner abzustreifen. Die Fellbürste 82 trennt
sich sodann eine kurze Zeit später vom Bildaufnehmer 1 als die Reinigungsklinge
81. Die Fellbürste 82 beseitigt dabei den nach der Trennung der Reinigungsklinge
81 vom Bildaufnehmer 1 auf diesem zurückgebliebenen Toner.
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Bei dieser Vorrichtung wird jeweils eine Farbe bei einer vollen Umdrehung
des Bildaufnehmers 1 entwickelt, und jede Bildbelichtung muß an derselben Stelle
bzw.
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in derselben Position des Bildaufnehmers 1 einsetzen.
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Mit Ausnahme der Entwicklungseinheiten und der Aufladeeinheit 2 bleiben
darüber hinaus die jeweiligen Elektroden, eine Papierzufuhrvorrichtung, ein Papierförderer
und die Reinigungseinheit 8 während des Bilderzeugungsvorgangs in einem den Bildaufnehmer
1 nicht beeinflussenden Zustand.
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Fig. 7(b) veranschaulicht die optische Laser-Einheit 10, die einen
Halbleiter-Laseroszillator 12, einen umlaufenden Vielflächenspiegel 35 und eine
f--Linse 36 aufweist.
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Die einzelnen Entwicklungseinheiten, z.B. die Entwicklungseinheit
A, besitzen den Aufbau gemäß Fig. 8. Die Entwicklungseinheiten B, C und D besitzen
dabei im wesentlichen dieselbe Konstruktion. Bei der Drehung einer Magnetwalze 22
und einer Hülse oder eines Zylinders 21 in Richtung der Pfeile F bzw. G wird ein
Entwickler De in Richtung des Pfeils G transportiert.
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Die Schichtdicke des Entwicklers De wird bei seiner Mitnahme durch
eine Dicken-Regelklinge 23 eingestellt.
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In einem Entwicklerbehälter 29 ist eine Umwälzschnecke 24 gelagert,
durch welche der Entwickler De in ausreichendem Maße umgewälzt bzw. aufgelockert
werden kann. Wenn der im Behälter 29 enthaltene Entwickler De verbraucht oder erschöpft
ist, wird eine Tonerzufuhrrolle 25 in Drehung versetzt, um aus einem Tonerschacht
26 (neuen) Toner T zuzuführen. An der Entwicklungseinheit sind eine Gleichstromversorgung
27 und eine Wechselstromversorgung 28 zur Anlegung einer Entwicklungsvorspannung
an die Hülse 21 und ein Schutzwiderstand R in Reihe geschaltet. Die Hülse 21 und
der Bildaufnehmer 1 sind einander unter Festlegung eines Spalts oder Zwischenraums
d gegenüberstehend angeordnet, so daß der Toner bzw. Entwickler in der Entwicklungszone
E außer Berührung mit dem Bildaufnehmer 1 gehalten wird.
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Dieser kontaktfreie Zustand (des Entwicklers) ist wesentlich für die
Erzielung eines einwandfreien Bilds insbesondere bei der und ab der zweiten Entwicklung.
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Dieser kontaktfreie Zustand ist so hergestellt, daß die Hülse 21 und
der Bildaufnehmer 1 über den Spalt d einander gegenüberstehen, während zwischen
ihnen kein Potentialunterschied besteht (d.h. während die Entwicklungsvorspannung
nicht angelegt ist) und die Dicke der Entwicklerschicht kleiner eingestellt ist
als die Weite des Spalts d. Auf diese Weise wird eine Störung oder Beschädigung
des bereits auf dem Bildaufnehmer 1 erzeugten Tonerbilds ab dem zweiten Entwicklungsvorgang
verhindert, während außerdem eine Farbtrübung bzw. -verfälschung vermieden wird,
weil der an den Bildaufnehmer 1 angelagerte Toner daran gehindert wird, zur Hülse
21 zurückzugelangen und in die Entwicklungseinheit der folgenden Stufe einzutreten,
die einen Toner einer anderen Farbe als der des in der vorhergehenden Stufe verwendeten
Toners enthält.
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Bei dem in der Entwicklungseinheit dieser Vorrichtung zu verwendenden
Entwickler kann es sich entweder um einen Zweikomponentenentwickler aus einem Toner
und einem Träger oder um einen Einkomponentenentwickler aus ausschließlich einem
Toner handeln. Der Zweikomponentenentwickler erfordert zwar eine genaue Einstellung
der Tonermenge relativ zum Träger, doch bietet er den Vorteil, daß die Reibungsladungssteuerung
der Tonerteilchen einfach durchführbar ist. Insbesondere der aus einem magnetischen
Träger und einem nicht-magnetischen Toner bestehende Zweikomponentenentwickler braucht
keinen großen Anteil an einem schwarzen magnetischen Material in den Tonerteilchen
zu enthalten, so daß dabei in vorteilhafter Weise ein Farbtoner aus einem magnetischen
Material, das keine Farbtrübung bewirkt,
für die Erzeugung eines
klaren und scharfen Farbbilds verwendet werden kann.
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Bei einem solchen Zweikomponentenentwickler bestehen die Toner vorzugsweise
aus den folgenden Bestandteilen: 1) Thermoplastisches Harz (Bindemittel): 80 ~ 90
Gew.-% Beispiele: Polystyrol, Styrol-Acryl-Mischpolymerisat, Polyester, Polyvinylbutyral,
Expoxyharz, Polyamidharz, Polyethylen, Ethylen-Vinylacetat-Mischpolymerisat oder
Gemische davon; 2) Pigment (Farbstoff) Beispiele: Schwarz: Ruß; Cyan bzw.
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Blaugrün: Kupferphthalocyanin, (dielektrischer) Sulfonamid(derivat)-Farbstoff;
Gelb: Benzidinderivat; Magenta bzw.
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Purpurrot: Polywolframsäure, Rhodamin-Schwarz (rhodamine B lake),
Marine 6B und dgl.; 3) Ladungssteuerstoff: Positiver Toner: Elektronendonator-Farbstoff,
wie Nigrosin, ein Metallsalz der Naphtinsäure oder einer hochgradigen Fettsäure,
alkoxyliertes Aminalkylamid, Chelat, Pigment, fluorbehandeltes Netzmittel und quaternäres
Ammoniumsalz; Negativer Toner: Organischer elektronenempfangender Komplex, chloriniertes
Paraffin, chloriniertes Polyester, Polyester mit überschüssigen Säureresten, Sulfonylamin
von Kupferphthalocyanin und dgl.;
4) Fließmittel Beispiele: Colloidales
oder hydrophobes Siliziumdioxid, Siliconfirnis, Metallseife, anionisches oberflächenaktives
Mittel (Netzmittel) und dgl.; 5) Reinigungsmittel (zur Verhinderung einer Filmbildung
des Toners auf dem lichtempfindlichen Element bzw. Bildaufnehmer): Beispiele: Metallsalze
von Fettsäuren, oxidierte Kieselsäure mit einem organischen Rest an der Oberfläche,
oberflächenaktives Mittel auf Fluorbasis und dgl.; 6) Füllstoff (zur Verbesserung
des Oberflächenglanzes des Bilds und zur Verringerung der Ausgangsmaterialkosten):
Beispiele: Calciumcarbonat, Ton, Talkum oder Pigment.
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Neben den angegebenen Stoffen kann der Entwickler auch ein magnetisches
Material zur Verhinderung einer Schleierbildung und einer Tonerverstreuung enthalten.
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Als Magnetmaterial eignen sich Pulver von Ferriferrooxid, y-Eisenoxid,
Chromdioxid, Nickelferrit oder einer Eisenlegierung, jeweils mit einer Teilchengröße
von 0,1 - 1 Um. Derzeit wird verbreitet Ferriferrooxid in einer Menge von 5 2 90
Gew.-% des Toners verwendet.
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Der Widerstand des Toners variiert in ziemlichem Maße in Abhängigkeit
von der Art und der Menge des Magnetpulvers, und die Menge des magnetischen Materials
sollte zur Gewährleistung eines ausreichend großen Widerstands und einer klaren
Farbe des Toners vorzugsweise weniger als 30 Gew.-%, bezogen auf den Toner, betragen.
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Als für einen druckfixierbaren Toner geeignetes Harz wird ein klebendes
Harz, wie Wachs, Polyolefine, Ethylen-Vinylacetat-Mischpolymerisat, Polyurethan
oder Gummi bzw. Kautschuk gewählt, damit dieses Harz durch plastische Verformung
unter einer Kraft von etwa 20 kg/cm (bzw. kg/cm2) am Papier anhaften kann. Es kann
auch ein eingekapselter Toner verwendet werden.
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Der Toner kann aus den oben angegebenen Stoffen nach einem an sich
bekannten Verfahren hergestellt bzw. zubereitet werden.
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Zur Erzeugung eines einwandfreien Bilds mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sollte der Toner im Hinblick auf die gewünschte Auflösung vorzugsweise
einen mittleren Tonerteilchendurchmesser von etwa 50 Um oder weniger besitzen. Obgleich
im Hinblick auf das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip keine spezielle Beqrenzung
für die Tonerteilchengröße besteht, wird normalerweise im Hinblick auf die Auflösung,
die Tonerverstreuung und die Förderbarkeit eine Teilchengröße von 1 - 30 pm bevorzugt.
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Bevorzugt werden zudem magnetische Trägerteilchen aus einem Magnetmaterialpulver
und einem Harz (z.B. einem Magnetpulver-Harz-Dispersionssystem oder aus mit Harz
beschichteten magnetischen Teilchen), bevorzugt in sphärischer Form, um feine Punkte
und Linien sichtbar zu machen und die Gradation zu verbessern. Die mittlere Teilchengröße
der sphärischen Teilchen beträgt bevorzugt 50 pm oder weniger, vorzugsweise 30 pm
oder weniger bzw. 5 pm oder mehr.
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Der spezifische Widerstand des Trägers sollte 10 Q cm oder mehr, vorzugsweise
1013A-cm oder mehr und bevorzugt 10 S-cm oder mehr betragen, um beim Injizieren
einer
elektrischen Ladung in die Trägerteilchen ein leichtes Anhaften des Trägers am Bildaufnehmer
zu verhindern, was der Erzeugung einwandfreier Bilder zuwiderlaufen würde, weiterhin
ein Herausfließen der Vorspannung in der Entwicklungseinheit oder aus der bzw.
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in die Oberfläche des Bildaufnehmers, so daß eine ungenügende Vorspannung
an die Hülse angelegt wird, und eine Verringerung der Bilddichte zu vermeiden. Beim
angegebenen spezifischen Widerstand sollte außerdem die Teilchengröße im oben genannten
Bereich liegen.
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Der Träger in Form von Mikrokügelchen kann in der Weise gewonnen werden,
daß die Oberfläche des magnetischen Materials mit dem Harz beschichtet wird oder
magnetische Mikroteilchen im Harz dispergiert werden, und zwar unter Verwendung
des betreffenden magnetischen Materials und des für den Toner geeigneten thermoplastischen
Harzes, und die Teilchengröße mittels einer herkömmlichen Teilchengrößen-Klassiereinrichtung
selektiert wird. Die Trägerteilchen sollten vorzugsweise sphärisch sein, so daß
sich Toner und Träger leicht umwälzen und fördern lassen und unter Verbesserung
der Ladungssteuerbarkeit des Toners ein Zusammenballen oder -klumpen von Toner-
und Trägerteilchen weitgehend vermieden wird. Die Herstellung der sphärischen magnetischen
Trägerteilchen umfaßt im Fall von mit Harz beschichteten Trägerteilchen die Wahl
möglichst sphärischer Trägerteilchen und die Beschichtung derselben mit dem Harz
oder Kunstharz. Im Fall von Trägern mit darin dispergierten magnetischen Mikroteilchen
werden möglichst kleine magnetische Teilchen gewählt, die In den Harzteilchen dispergiert
und mit heißem Wasser oder Heißluft abgerundet bzw. sphärisch geformt werden; wahlweise
können sphärische disperse Harzteilchen unmittelbar nach dem Sprühtrocknungsverfahren
hergestellt werden.
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Beim Bilderzeugungsverfahren gemäß der Erfindung kann das Entwicklungsverfahren
gemäß US-PS 3 893 419, JP-OSen 55-18656 - 18659, 56-125753 unter Verwendung eines
Einkomponentenentwicklers oder gemäß JP-OSen 58-57446, 58-97973, 59-45603, 59-10699,
58-238295, 58-238296 oder 59-10700 unter Verwendung eines Zweikomponentenentwicklers
angewandt werden.
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Speziell das Entwicklungsverfahren unter Verwendung des Zweikomponentenentwicklers
gemäß JP-OS 58-238296 sollte in jedem Schritt des Entwicklungsvorgangs für die Mehrfarbbilderzeugung
der folgenden Bedingung genügen: 0,2 = VAC/(df) I(VAC/d) -- 1500)/f =< 1,0 Darin
bedeuten: VAC = Amplitude der Wechselspannungskomponente der Entwicklungsvorspannung
(in V), f(Hz) = Frequenz und d(mm) = Spalt oder Zwischenraum zwischen dem Bilderzeugungskörper
bzw. Bildaufnehmer und dem Entwicklerträger zur Förderung des Entwicklers. Wenn
der Toner mit der bevorzugten Teilchengröße von 50 pm oder weniger (vorzugsweise
5 - 30 pm) mit den Trägerteilchen eines bevorzugten spezifischen Widerstands von
108. cm oder mehr (bevorzugt 10 4cm oder mehr) kombiniert und diese Kombination
unter den durch die obige Formel ausgedrückten Bedingungen für die Entwicklung benutzt
wird, werden ausgezeichnete Entwicklungsergebnisse erzielt.
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Durch zweckmäßige Wahl der Entwicklungsbedingungen, wie Wechselstromvorspannung
und Frequenz, kann somit ein Bild hoher Güte ohne Bildstörung und Farbtrübung erzielt
werden.
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Der Grund für diese ausgezeichnete Entwicklungsleistung ist nachstehend
anhand der Ergebnisse von erfindungsgemäß durchgeführten Versuchen beschrieben.
Dabei wurden folgende Versuchsbedingungen eingehalten: Verwendet wurde ein Zweikomponentenentwickler
aus magnetischen Trägerteilchen und einem nicht-magnetischen Toner. Die mittlere
Teilchengröße der magnetischen Trägerteilchen betrug 30 um (entsprechend der gewichtsgemittelten
Teilchengröße, gemessen mittels handelsüblicher Vorrichtungen (Omnicon Alpha der
Firma Bausch & Lomb Inc. und Caulter-Counter der Firma Caulter Electronics Inc.).
Die sphärischen Trägerteilchen bestanden aus einem Harz mit einer Magnetisierung
von 50 E.M.E./g und einem spezifischen Widerstand von 1014 scm oder mehr und darin
dispergierten Ferrit-Mikroteilchen. Der spezifische Widerstand wird vorliegend dadurch
bestimmt, daß die Teilchen in einem Behälter eines Querschnitts von 0,50 cm2 eingefüllt
werden, der Behälter (zum Verdichten der Teilchen) aufgestoßen wird, die verdichteten
Teilchen mit einer Last von 1 kg/cm2 beaufschlagt werden, die Dicke der Trägerteilchen
(Schicht) auf etwa 1 mm eingestellt wird, eine solche Spannung angelegt wird, daß
ein elektrisches Feld von 1000 V/cm über die Last und eine bodenseitige Elektrode
erzeugt wird, und der Stromwert abgelesen wird. Die Tonerherstellung erfolgte durch
Vermischen von 90 Gew.-% eines thermoplastischen Harzes, 10 Gew.-Pigmente und einer
kleinen Menge eines Ladungssteuerstoffs, Kneten des Gemisches und Mahlen desselben
zu Teilchen einer mittleren Größe von 10 um. Zur Zubereitung eines Entwicklers wurden
80 Gew.-% Trägerteilchen mit 20 Gew.-% Toner vermischt. Der Toner war dabei aufgrund
der Reibung mit den Trägerteilchen positiv aufgeladen. Auf einem Bildaufnehmer wurde
im voraus ein Tonerbild erzeugt; anschließend wurden der Abstand
oder
Spalt d zwischen Bildaufnehmer und Hülse auf 1,0 mm, die Dicke der Entwicklerschicht
auf 0,5 mm, das Ladungspotential des Bildaufnehmers auf 600 V, die Gleichspannungskomponente
der Entwicklungsvorspannung auf 500 V und die Frequenz der Wechselspannungskomponente
auf 1 kHz eingestellt.
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Unter den vorgenannten Bedingungen wurde die Beziehung zwischen der
Amplitude der Wechselspannungskomponente und der Dichte des durch Umkehrentwicklung
des belichteten Bereichs (Potential = 0 V) auf dem Bildaufnehmer erzeugten Tonerbilds
untersucht. Dabei wurde folgendes festgestellt: Wenn ein auf mittlere Ladungsmengen
von 30 pC/g, 20 pC/g und 15 pC/g eingestellter Toner verwendet wird, zeigt sich
die Wirkung oder der Einfluß der Wechselspannungskomponente bei mehr als 200 V/mm
der Amplitude der Wechselspannungskomponente des elektrischen Felds, während festgestellt
werden kann, daß ein Teil des im voraus auf dem Bildaufnehmer erzeugten Tonerbilds
bei mehr als 2500 V/mm beschädigt wird. Außerdem waren Anderungen der Bilddichte
festzustellen, wenn die Intensität des Wechselspannungsfelds E AC unter denselben
Bedingungen wie beim vorstehend beschriebenen Versuch bei der Frequenz der Wechselspannungskomponente
der Entwicklungsvorspannung von 2,5 kHz geändert wurde.
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Wenn die Amplitude EAC der Intensität des Wechselspannungsfelds 500
V/mm überschreitet, wird die Bilddichte groß; bei einer Überschreitung von 4 kV/mm
wird das im voraus auf dem Bildaufnehmer erzeugte Tonerbild teilweise zerstört.
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Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß sich die Bilddichte mit einer
Amplitude als Grenzlinie beträchtlich ändert, während die Größe der Amplitude nicht
so stark
von der mittleren Ladungsmenge des Toners abhängig ist.
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Ähnliche Versuche, wie vorstehend beschrieben, wurden unter Änderung
der Versuchsbedingungen und unter Einstellung der Beziehung zwischen der Amplitude
EAC (der Intensität) des Wechselspannungsfelds und der Frequenz f auf die in Fig.
9 gezeigte Weise durchgeführt. In Fig. 9 sind mit A ein Bereich, in welchem Entwicklungsunregelmäßigkeiten
(höchstwahrscheinlich) auftreten, mit B ein Bereich, in welchem der Einfluß der
Wechselspannungskomponente nicht in Erscheinung tritt, mit C ein Bereich, in welchem
eine Zurückverlagung des Toners auftreten kann, und mit D und E Bereiche bezeichnet,
in denen der Einfluß der Wechselspannungskomponente in Erscheinung tritt und der
Toner an einer Zurückverlagerung gehindert wird; der Bereich E ist dabei der besonders
bevorzugte Bereich.
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Diese Ergebnisse zeigen, daß ein zweckmäßiger Bereich für die Amplitude
der Wechselspannungskomponente und die Frequenz vorliegt, in welchem das nächste
Tonerbild (in der folgenden Stufe) mit einwandfreier Dichte entwickelt werden kann,
ohne das in der vorhergehenden Stufe auf dem Bildaufnehmer erzeugte Tonerbild zu
zerstören.
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Aus den angegebenen Versuchsergebnissen läßt sich schließen, daß die
folgende Entwicklung mit einwandfreier Dichte und ohne Beeinträchtigung des bereits
auf dem lichtempfindlichen Element erzeugten Tonerbilds durchgeführt werden kann,
wenn die Entwicklung unter den folgenden Bedingungen erfolgt: 0,2 = VAG /(df) ((VAC/d)
- 1500) /f =< 1,0
In obiger Formel bedeuten wiederum VAC (in
V) = Amplitude der Wechselspannungskomponente der Entwicklungsvorspannung, f(Hz)
= Frequenz und d = Spalt oder Zwischenraum zwischen dem Bildaufnehmer und der Hülse
in mm.
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Zur Erzielung einer zufriedenstellenden Bilddichte und zur Verhinderung
einer Beeinträchtigung des im vorhergehenden Schritt erzeugten Tonerbilds wird bevorzugt
die folgende Bedingung eingehalten: 0,5 # VAC (d#f) ((VAC/d) - 1500) /f#1,0 Wenn
unter diesen Beziehungen oder Bediengungen die nachstehend angegebene Bedingung
erfüllt ist, läßt sich ein noch klareres, unbeeinträchtigtes Mehrfarbbild erzielen,
wobei auch bei mehrfacher Drehung des Bildaufnehmers eine Farbtrübung durch Toner
verschiedener Farbe verhindert wird: 0,5 - VAC/(df) (VAC/d) - 1500} /f # 0,8 Die
Frequenz der Wechselspannungskomponente sollte vorzugsweise mit mehr als 200 Hz
gewählt werden, um Entwicklungsunregelmäßigkeiten aufgrund der Wechselspannungskomponente
zu vermeiden. Wenn als Einrichtung zur Förderung eines Entwicklers zu einer lichtempfindlichen
Trommel (Bildaufnehmer) eine umlaufende Magnetwalze verwendet wird, sollte die Frequenz
der Wechselspannungskomponente weiterhin bevorzugt auf mehr als 500 Hz eingestellt
sein, um den Einfluß von Schläcen oder Stößen auszuschalten, die von der Wechselspannungskomponente
und der Drehung der Magnetwalze herrühren.
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Wenn der Entwickler bei den beschriebenen Beispielen kontaktfrei zum
Bildaufnehmer gefördert wird, muß er mittels der Wechselstrom-Vorspannung durch
Überspringen
auf das Latentbild an dieses angelagert werden. Aufgrund
der Wechselspannungsphase wirkt jedoch eine von der Entwicklungseinheit zum Bildaufnehmer
gerichtete elektrische Kraft nebst einer anderen, unmittelbar entgegengesetzten
Kraft auf die Tonerteilchen zwischen dem Bildaufnehmer und der Entwicklungseinheit.
Die letztere Kraft bewirkt, daß sich Toner vom Bildaufnehmer zur Entwicklungseinheit
verlagert und damit in letztere Toner einer anderen Farbe eingeschleppt wird.
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Für die aufeinanderfolgende Entwicklung der anschließend auf dem Bildaufnehmer
erzeugten Tonerbilder mit einer festen Dichte unter Verhinderung der vorstehend
genannten Erscheinung ohne Beeinträchtigung oder Zerstörung des auf dem Bildaufnehmer
erzeugten Tonerbilds wird bei den wiederholten Entwicklungsvorgängen bevorzugt eine
der im folgenden angegebenen Maßnahmen oder eine beliebige Kombination solcher Maßnahmen
angewandt: 1) Die Verwendung von Toner mit jeweils größerer Ladungsmenge; 2) allmähliche
oder fortlaufende Verringerung der Amplitude der Wechselspannungskomponente der
Entwicklungsvorspannung und 3) allmähliche oder fortlaufende Erhöhung der Frequenz
der Wechselspannungskomponente der Entwicklungsvorspannung.
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Mit anderen Worten: je größer die Ladungsmenge der Tonerteilchen ist,
um so größer wird der Einfluß des elektrischen Felds. Wenn daher Tonerteilchen einer
großen Ladungsmenge bei der ersten Entwicklung an den Bildaufnehmer angelagert werden,
können die Teilchen zur Entwickler-Hülse zurückspringen. Aus diesem Grund sollten
bei der ersten Entwicklung in dem oben unter 1) genannten Fall Tonerteilchen einer
kleinen Ladungsmenge verwendet werden, um in der folgenden Entwick-
lungsstufe
ein Zurückspringen der Tonerteilchen zur Hülse zu verhindern. In dem unter 2) genannten
Fall soll die Zurückverlagerung der an den Bildaufnehmer angelagerten Tonerteilchen
durch allmähliche oder fortlaufende Verringerung der Intensität des elektrischen
Felds im Laufe der Entwicklungsstufen, d.h. in den jeweils späteren Entwicklungsstufen,
verhindert werden.
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Die Verringerung der Intensität des elektrischen Felds kann insbesondere
dadurch erfolgen, daß entweder die Spannung der Wechselspannungskomponente verringert
oder der Spalt bzw. Zwischenraum d zwischen dem Bildaufnehmer und der Hülse in den
folgenden Entwicklungsstufen fortlaufend vergrößert wird. Mit der unter 3) genannten
Maßnahme soll eine Zurückverlagerung der bereits am Bildaufnehmer angelagerten Tonerteilchen
durch allmähliche oder fortlaufende Erhöhung der Frequenz der Wechselspannungskomponente
bei der Wiederholung der Entwicklungsstufen verhindert werden. Obgleich die unter
1) bis 3) genannten Maßnahmen auch bei jeweils alleiniger Anwendung wirksam sind,
werden sie bevorzugt in Kombination miteinander angewandt, wozu beispielsweise die
Ladungsmenge des Toners bei jeder Wiederholung des Entwicklungsvorgangs allmählich
oder fortlaufend verringert und gleichzeitig auch die Wechselstrom-Vorspannung fortlaufend
herabgesetzt wird, so daß damit eine noch bessere Wirkung erzielt wird. Bei Anwendung
der drei oben angegebenen Maßnahmen kann durch Einstellung der jeweiligen Gleichstromvorspannung
eine einwandfreie Bilddichte oder ein einwandfreies Farbgleichgewicht erzielt werden.
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Neben den oben unter 1) bis 3) genannten Maßnahmen können auch die
folgenden Maßnahmen angewandt werden: 4) Unbenutzte Entwicklerreste oder -einheiten
werden vom Bildaufnehmer weggehalten;
5) die Tonerzufuhrmenge wird
fortlaufend vergrößert; 6) der Latentbild-Potentialkontrast wird fortlaufend vergrößert;
7) der Spalt oder Zwischenraum zwischen Bildaufnehmer und Entwicklerschicht wird
fortlaufend vergrößert und 8) es wird eine Vorspannung angelegt, um eine Tonereinschleppung
in die jeweils nicht benutzten Entwicklungseinheiten zu verhindern.
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Neben den für die obigen Versuche beschriebenen Beispielen kann auch
ein Einkomponentenentwickler verwendet werden, um die Entwicklung unter den in JP-OS
58-238295 beschriebenen Bedingungen durchzuführen.
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Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen Beispiele für Bezugssignale zur
Verwendung bei der Erfindung. Dabei veranschaulichen Fig. 1 und 2 Matrizes entsprechend
dem Zitterverfahren, während die Fig. 3 und 4 Einheitsmatrizes (unit matrices) nach
dem Dichtemusterverfahren veranschaulichen. In diesen Figuren bezeichnen die Buchstaben
Y, M, C und K die Muster für Gelb, Magenta, Cyan bzw. Schwarz. Weiterhin geben dabei
die Ziffern Schwellenwerte an, die mit höheren Werten für entsprechend höhere Dichten
stehen. Diese Werte werden mit Bilddaten verglichen, wobei sie dann, wenn die Bilddaten
größer sind, mit EIN (farbiger Bereich) und dann, wenn die Bilddaten kleiner sind,
mit AUS (farbfreier Bereich) bezeichnet werden. Dies sind sodann die aufgezeichneten
Daten bzw. Aufzeichnungsdaten. In den Fig. 1 bis 4 stehen leere Spalten ohne Ziffern
für Bildelemente, die ständig AUS sind (in Fig. 13 und 14 markiert mit O) und eine
maximale Größe in bezug auf die Ziffern annehmen.
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Die als Bezugsgrößen in den Einheitsmustern verwendeten Bildelemente,
z.B. mit 0 bezeichnete Bildelemente (wo-
bei die Bezugsgrößen auch
mit anderen Ziffern bezeichnet sein können), sind in den Matrizes X, M, C, K jeweils
in verschiedenen Positionen angeordnet.
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Die Einheitsmatrizes Y, M, C, K gemäß Fig. 1 und 2 stellen jeweils
Bezugssignale mit denselben Mustern dar, deren vier Seiten nebeneinander liegen
bzw. aneinander anschließen. Dieser Zustand ist in Fig. 5 anhand des Beispiels der
Matrix Y dargestellt. In Fig. 5 bezeichnet der schraffierte Bereich die in Fig.
1 oder 2 mit Ziffern markierten Abschnitte.
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Die genannten Einheitsmatrizes umfassen jeweils 8 x 8 Bildelemente,
wobei die mit derselben Ziffer bezeichneten Bildelemente nach jeweils 9 Bildelementen
in lotrechter, waagerechter und diagonaler Richtung erscheinen und mit derselben
Periode (derselben Raumfrequenz) angeordnet sind. Dies gilt auch für die Einheitsmatrizes
gemäß Fig. 3 und 4.
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Alle Matrizes Y, M, C, K gemäß Fig. 1 sind von punktzentralisierter
Art (dot centralized type) und damit von hervorragender Gradationswiedergabefähigkeit.
In Fig 2 sind die Matrizes M und C von der punktzentralisierten Art, während die
Matrizes Y und K vom Punktstreutyp (dot dispersing type) mit verbesserter Auflösung
sind.
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In den Matrizes gemäß Fig. 1 und 2 sind die mit Ziffern nach Farben
markierten Bildelemente so angeordnet, daß sie einander nicht überlappen können.
Wenn die Bilddichte jeder Farbe am größten ist, d.h. größer ist als der Schwellenwertpegel
der Gesamtmatrix (im folgenden als "Vollpegel" bezeichnet), werden die Bildelemente
an einer gegenseitigen Überlappung gehindert. Infolgedessen werden Toner verschiedener
Farben und die damit
gebildeten Tonerbilder in keinem Fall einander
überlagert.
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Die Matrizes gemäß Fig. 3 und 4 sind so ausgelegt, daß die mit kleinen
Ziffern bezeichneten Bildelemente einander nicht überlagert werden (are not laid).
In den Matrizes gemäß Fig. 3 werden Ziffern 0 - 36 verwendet, wobei die Bildelemente
verschiedener Farben, die mit Zahlen 25 oder größer bezeichnet sind, die mit den
Zahlen 8 oder kleiner bezeichneten Bildelemente überlagern. Im Fall der Matrizes
gemäß Fig. 4 sind Ziffern 0 - 24 nach Farben in unterschiedlichen Mustern angeordnet,
wobei die verschiedenfarbigen Bildelemente, die mit den Ziffern 21 und größer bezeichnet
sind, die mit den Ziffern 7 oder kleiner bezeichneten bzw. markierten Bildelemente
überlagern.
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In dem erzeugbaren Tonerbild können somit bei hoher Bilddichte Toner
mehr als einer Art einander überlappen, während dies bei niedriger Dichte nicht
der Fall ist.
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Bei den herkömmlichen Matrizes, bei denen die oben genannten Probleme
nicht berücksichtigt sind, wird auf die vorher in Verbindung mit Fig. 16 oder 17
erläuterte Weise die bei der Entwicklung angelagerte Tonermenge unzureichend, wenn
ein Farbbereich aus mehr als einer Primärfarbe einer Vorlage besteht, so daß es
dabei unmöglich ist, die Farben der Vorlage wiedergabegetreu zu reproduzieren. In
den Beispielen von Fig. 1 und 2 werden dagegen Toner verschiedener Farben nicht
(einander) überlagert, während bei den Beispielen nach Fig. 3 und 4 eine gegenseitige
Überlagerung von Tonern verschiedener Farben ebenfalls nicht auftritt, außer wenn
die Bilddichte hoch ist. In beiden Fällen kann somit in der Praxis vermieden werden,
daß durch eine ungenügende Tonermenge bei der Entwicklung die Farbwiedergabe beeinträchtigt
wird.
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Obgleich der obere prozentuale Grenzwert des überlagerten Toners (laid
toner) jeder Farbe mit der Verteilung des Matrixschwellenwerts variiert, sollte
gemäß Fig. 11 das Verhältnis der Bereiche al, a2, in welchem Toner einer anderen
Farbe überlappt wird, zum Bereich b, welcher die Bereiche al, a2 des Toners einer
Farbe einschließt, im Fall des "Vollpegels" zweckmäßig folgender Bedingung (al +
a2 )/b = 1/2 vorzugsweise der Bedingung (al + a2 )/b =< 1/3 und am günstigsten
der Bedingung (al + a2 )/b = 1/4 entsprechen.
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Wenn es sich bei dem Toner im Bereich b um den schwarzen Toner handelt,
sollte im Fall von Farbtoner wünschenswerterweise die Größe (al + a2)/b gelten.
Da jedoch im Vergleich zum Farbtoner der Überlappungsbereich das aufgezeichnete
Bild weniger stark beeinträchtigt, braucht die Größe (al + a2)/b nicht in jedem
Fall kleiner zu sein als 1/2.
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Unter den in der folgenden Tabelle angegebenen Bedingungen und unter
Anwendung der Bezugssignale der Einheitsmatrizes gemäß Fig. 1 bis 4 wurden mittels
der Mehrfarbbilderzeugungsvorrichtung gemäß Fig. 6 und 7 Mehrfarbbilder aufgezeichnet.
Für alle Bezugssignale wurden dabei Aufzeichnungsbilder einer ausgezeichneten Farbwiedergabe
erzielt. Eine Messung des Übertragungsverhältnisses (Verhältnis der übertragenen
Tonermenge zur Menge des entwickelnden Toners) ergab in allen Fällen vorteilhafte
Werte.
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Tabelle
| Lichtempfindliches Se/Te-Trommel |
| Element (Dicke der Se-Schicht: 60 µm; |
| Durchmesser: 150 mm) |
| Entwickler: |
| Gelber Toner Mittlere Teilchengröße 11µm |
| Purpurroter Toner Spezifischer Widerstand über 10 r am, |
| Blaugrüner Toner Mittlere Ladungsmenge nach dem Ver- |
| Schwarzer Toner # mischen mit dem Träger: 15 µC/g |
| Träger Mittlere Teilchengröße 20 um |
| Spezifischer Spezifischer Widerstand l04:-.cm |
| Tonerdichte 15 Gew.-% |
| Ladungspotential 700 V (mittels Scorotron-Elektrode) |
| Helbleiter-Laser (GaAlAs) |
| Belichtungslichtquelle |
| Schwingungswellenlänge: 750 |
| Aufzeichnungsdichte 16 Punkte/mm |
| Lineargeschwindigkeit 200 mm/s |
| Hülse von 24,5 mm Durchmesser; |
| Rotations-Lineargeschwindig- |
| keit 200 mm/s; |
| Entwicklungseinheit ! Innere ,Magnetwalze mit 8 Polen; |
| Magnetfeldstärke (an Hülsenooer- |
| fläche) maximal 800 Gauss; |
| Drehzahl 600/min |
| Gleichspannungs- |
| komponente von 600 V # bei allen |
| Wechselspannungs- Einheiten |
| Entwicklungsvorspannung komponente 1,5 kV gemeinsam |
| (tatsächlicher Effektiv- nur für |
| wert 2 kHz) - Entwicklung |
| Zwischenraum zwischen 1,0 mm |
| Bildaufnehmer und Hülse |
| Entwicklungschichtdicke 0,5 mm |
| Übertragung Elektrostatische Übertragung |
| Fixierung Mittels Heizwalze |
| Reinigung # Mittels Klinge und Fellbürste |
| Gelb-Magenta (Purpurrot)-Cyan (Blau- |
| Entwicklungsreihenfolge |
| grün)-Schwarz |
Die obigen Beispiele beziehen sich auf einen Fall, in welchem
das Bezugssignal so erzeugt wird, daß die Bildelemente desselben Signals auf einer
Einfarbbasis in oder mit derselben Periode, d.h. mit derselben Raumfrequenz, angeordnet
sind, während die Bildelemente des Bezugssignals in voneinander verschiedenen Positicnen
angeordnet sind.
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Die obigen Beispiele beziehen sich auch auf einen Fall, in welchem
ein Vorlagenbild ausgelesen und als Abbildung aufgezeichnet wird. Das Vorlagenbild
kann jedoch auch im voraus in einem Bildspeicher abgespeichert sein, und die gespeicherten
Bilddaten können nach Bedarf zur Erzeugung eines Mehrfarbbilds aus dem Bildspeicher
abgerufen werden. Ebenso ist es möglich, ein Stehbild von einer Fernsehkamera oder
die von anderen Ausrüstungen über Fernsprechschaltungen gelieferten Bilddaten im
Bildspeicher abzuspeichern. In diesem Fall kann auf die Bildauslese- oder -abtasteinrichtung
verzichtet werden.
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Als Bildspeicher kann beispielsweise eine Floppy-Platte oder ein Magnetband
benutzt werden.
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Die obigen Beispiele beziehen sich weiterhin auf einen Fall, in welchem
der mit einem Farbstoff gefärbte Toner zum Entwickeln eines elektrostatischen Latentbilds
in ein sichtbares Bild benutzt wird. Die Erfindung ist jedoch auch auf ein Verfahren
zur Erzeugung eines magnetischen Latentbilds durch Bildbelichtung eines magnetischen
Aufzeichnungsträgers, z.B. einer optischen magnetischen Trommel, mittels eines Laseroptiksystems
oder ein Verfahren zur Erzeugung eines magnetischen Latentbilds auf einem magnetischen
Aufzeichnungsträger, z.B. einem Magnetband, mittels eines Magnetkopfes anwendbar.
Im Fall eines solchen Verfahrens wandelt die
Bilddaten-Verarbeitungseinheit
die mittels der Bildausleseeinheit ausgelesenen Farbdaten in ein für jedes Latentbilderzeugungsverfahren
geeignetes Signal um.
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Das sichtbare Bild kann ferner auch auf einer Anzeigeeinheit, z.B.
einer Kathodenstrahlröhre, wiedergegeben werden.
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Beim Verfahren und bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird somit
eine gegenseitige Überlagerung von Tonern mehr als einer Art verhindert; falls zwei
Tonerarten einander überlagern; wird mehr als eine Farbkomponentenart an einer gegenseitigen
Überlagerung nur dann gehindert, wenn die Dichte hoch ist. Weiterhin wird dabei
verhindert, clRrs die für die Entwicklung in der folgenden oder nächsten Stufe verwendete
Entwicklermenge aufgrund des (bereits angelagerten) Toners ungenügend wird. Das
Aufzeichnungsbild stimmt somit im höchsten Maße mit dem Vorlagenbild überein und
zeigt eine ausgezeichnete Farbwiedergabe.
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- L e e r s e i t e -