DE3889764T2

DE3889764T2 - Einzelstrahl-Mehrfarbenelektrophotographie.

Info

Publication number: DE3889764T2
Application number: DE3889764T
Authority: DE
Inventors: Kevin M C O Minnesota M Kidnie; Gregory L C O Minnesota Zwadlo
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1988-04-05
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2008-04-06
Also published as: BR8801765A; AU1307988A; IL86057A0; EP0287256A3; DE3889764D1; KR970002989B1; AU601268B2; IL86057A; US4728983A; KR880013045A; EP0287256A2; JPS6433569A; EP0287256B1; CA1294315C; JP2860102B2

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Anwendung elektrophotographischer Systeme zur Erzeugung und Zusammensetzung einer Anzahl farbgetonter Bilder, um eine Vollfarbenwiedergabe zu schaffen.

2. Stand der Technik

In den frühen Patenten von C.F. Carlson (US-A-2.297.691) wurden durch Elektrophotographie erzeugte Vollfarbenwiedergaben offenbart, jedoch wurden keine genauen Mechanismen beschrieben. Ein anderes früheres Patent (US-A-2.752.833) offenbart ein Verfahren basierend auf einer einzelnen transparenten Trommel, die mit einem Photoleiter beschichtet ist, wobei um die Trommel eine Bahn eines Aufnahmepapiers geführt wird. Elektrostatische Bilder werden auf der Trommel und durch Induktion auf dem Aufnahmepapier erzeugt. Das elektrostatische Bild wird durch Zeilenabtastexposition von dem Inneren der Trommel erzeugt. Vollfarbbilder werden durch eine Kathodenstrahlröhre (CRT) vorgesehen, welche drei getrennte Abtastzeilen verwendet, die unterschiedliche Farben darstellen. Die drei Zeilen werden optisch zu drei verschiedenen Punkten auf der Trommel geleitet. Vor jeder dieser Abtastpositionen befinden sich Ladestationen und hinter den Abtastpositionen befinden sich Tonerstationen. Zeitverzögerungen zwischen den Abtastvorgängen sichern die Deckung der unterschiedlichen Farbbilder. Das fertige Dreifarbenbild wird direkt auf dem Aufnahmepapier zusammengesetzt. In US-A-4.033.688 (Agfa-Gevaert) wird eine einzige photoleitfähige Trommel drei verschiedenen Farbstrahlen ausgesetzt, welche an Punkten der Oberfläche der Trommel von dem Farboriginal reflektiert werden. Jeder Punkt ist mit den erforderlichen Lade- und Tonungsstationen versehen. Mechanische Zeitverzögerungen sichern die Deckung der drei Farbbilder, welche dann auf ein Aufnahmeblatt übertragen werden. Andere ähnliche Systeme sind in US-A-4.403.848 und US-A-4.467.334 offenbart.
Andere Systeme mit einer photoleitfähigen Trommel (z. B. die U.S. Patente 4.234.250; 4.236.809 und 4.336.994) erzeugen die individuellen Farbbilder auf der Trommel und übertragen sie nacheinander auf einen Rezeptor. Eine Anzahl anderer Patente bezüglich des Farbandrucks verwendet dieses Verfahren, auf welches eine flache Platte folgt. Die Exposition erfolgt durch Laserabtastung (U.S. Patente 4.286.031; 4.358.195; 4.547.061 und 4.556.309)
Bei vielen Patenten (z. B. den U.S. Patenten 2.986.466; 3.690.756 und 4.370.047) werden drei oder vier verschiedene Photoleitertrommeln bzw. Bänder für die unterschiedlichen Farben verwendet, wobei die einzeln getonten Bilder in Paßgenauigkeit auf einem Aufnahmeblatt zusammengesetzt werden.
Die Exposition durch herkömmliche optische Abtastung ist in vielen Patenten offenbart, z. B. den U.S. Patenten 3.690.756; 4.033.688; 4.234.250. Die Kathodenstrahlröhren-Abtastung ist in US-A-2.752.833 offenbart und die Laserabtastung alleine oder in Verbindung mit herkömmlichen Expositionen, erscheint etwa in den U.S. Patenten 4.234.250; 4.236.809; 4.336.994; 4.348.100; 4.370.047; 4.403.848 und 4.467.334.
Auf der Elektrophotographie basierende Farbandrucksysteme sind beispielsweise in den U.S. Patenten 4.600.669 und 4.358.195 offenbart, wobei letzteres vorstehend erwähnt worden ist.
US-A-4.403.848 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren einer Mehrfarben-Photoleiterabbildung. Die Strahlung wird für jeden auf zutragenden Farbtoner bildweise über einer Photoleiteroberfläche abgetastet. Die bildweise Entladung des Photoleiters wird ausgeführt während vorher getonte Farbbilder auf dem Photoleiter vorhanden sind. Dies wird durch die Verwendung von Tonern erreicht, die ein Fenster für die Abbildungsstrahlung aufweisen oder welche die Abbildungsstrahlung durchlassen. Die photoleitfähige Abbildung wird durch Teilung des Abbildungsstrahls erreicht sowie durch Richtung der verschiedenen Teilstücke des Strahls auf verschiedene Punkte auf dem Bewegungspfad des Photoleiters. Nach der Zuordnung der verschiedenen Farbbilder auf dem Photoleiter, wird das zugeordnete Mehrfarbenbild auf eine Aufnahmeoberfläche übertragen.
US-A-4.654.282 offenbart ein elektrophotographisches Verfahren, wobei ein späteres Bild eine vorher gestaltetes Bild auf einem elektrophotographischen Element überlappen kann, und zwar aufgrund der Verwendung von Tonern mit niedriger optischer Dichte bei der Strahlungswellenlänge, die bei der Abbildung verwendet worden ist. Die Toner können in einem flüssigen Trägermedium dispergiert werden.
DE-A-3.606.427 offenbart einen Farbkopierer mit einer Trommel, welche an ihrer Außenoberfläche einen photorezeptiven Werkstoff trägt; einer Einrichtung zum Drehen der Trommel mit einer ausgewählten, gleichmäßigen Geschwindigkeit um ihre Achse und mit einer Einrichtung zum Laden des photorezeptiven Werkstoffes in Vorbereitung auf die Abbildung. Ein Strahlungsstrahl tastet den photorezeptiven Werkstoff parallel zu der Trommelachse ab, wobei der Strahl durch eine Zeitreihe von Farbbildsignalen moduliert wird, um auf dem photorezeptiven Werkstoff ein Ladungsbild zu erzeugen. Der Kopierer umfaßt vier Entwicklungseinheiten, wobei jede einen unterschiedlichen Farbpulvertoner aufweist, und ein erster Farbtoner wird ausgewählt, um das Ladungsbild auf dem photorezeptiven Werkstoff zu entwickeln. Bei einer späteren Umdrehung der Trommel wird eine zweite Reihe von Abbildungssignalen zur Modulation des Abtaststrahls auf dem photorezeptiven Werkstoff verwendet, um so ein zweites Ladungsbild zu gestalten, welches einer zweiten Farbe entspricht. Zur Vermeidung einer Anhebung des bereits auf dem photorezeptiven Werkstoff abgelagerten Toners des Farbbildes, sind jedoch besondere Maßnahmen notwendig, wie etwa die Verwendung von Tonern mit entsprechend ansteigenden Ladungsmengen für jedes auf das erste Farbbild folgende Farbbild. Ein weiteres Beispiel ist die Verringerung der Amplitude einer Wechselstromkomponente der Entwicklungsvorspannung bzw. die Erhöhung der Frequenz der Wechselstromkomponente der Entwicklungsvorspannung. Zur Vermeidung einer fehlerhaften Farbabbildung, welche eintreten wurde, wenn ein späteres Farbbild über der genauen Position gestaltet werden würde, an der ein vorangehendes Farbbild entwickelt worden ist, sind ferner Maßnahmen notwendig, um das Bildsignal zu modifizieren, um so eine Überlagerung von Tonern unterschiedlicher Farben zu vermeiden.
Die Abbildung und die Entwicklung dauern solange an, bis die erforderliche Anzahl an Farbauszugstonerbildern erzeugt ist, und dann wird dem photorezeptiven Werkstoff eine elektrische Ladung zugeführt, so daß eine Trennungselektrode die zusammengesetzten Tonerbilder auf das Aufnahmepapier übertragen kann.
Diese dem Stand der Technik entsprechende Anordnung ist insofern vorteilhaft, als daß besondere Maßnahmen notwendig sind, um ein Anheben des Pulvertoners zu vermeiden und als daß die Paßgenauigkeit der Position der Farbinformation bewußt vorverzerrt werden muß, um ein nahezu genaues Farbbild zu erhalten. Das von dem dem Stand der Technik entsprechenden Kopierer erzeugte Farbbild weist im besonderen keine überlagerten Punkte auf und das resultierende Bild ist für einen Farbandruck somit nicht geeignet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten durch die Verwendung von Farbflüssigtonern an Stelle der dem Stand der Technik entsprechenden Farbpulvertoner, sowie durch die Bereitstellung einer Einrichtung zum Trocknen jedes Farbauszugstonerbilds unmittelbar nach dessen Gestaltung.
Die resultierenden Farbauszugstonerbilder sind somit aufgrund der Verwendung von Flüssigtoner elektrostatisch nicht beweglich, wie dies im Stand der Technik der Fall ist, und die Verwendung von Flüssigtoner ermöglicht ferner eine genaue Synchronisierung jedes Farbbildes mit den anderen Farbbildern, so daß durch die paßgenaue Zusammensetzung der Farbauszugstonerbilder hochwertige Vollfarbenbilder erzeugt werden.
Vorgesehen ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein farbelektrophotographisches System mit:
1) einer Trommel, die an ihrer Außenoberfläche einen photorezeptiven Werkstoff trägt und welche eine Rotationsachse aufweist;
2) einer Einrichtung zum Drehen der Trommel mit einer ausgewählten, einheitlichen Geschwindigkeit um die Achse;
3) einer Ladungseinrichtung zum Laden des photorezeptiven Werkstoffs in Vorbereitung auf die Abbildung;
4) einem Strahl mit Hochleistungsstrahlung mit einer Wellenlänge zwischen 300 nm bis 1200 nm, wobei der Strahl nach dem Betrieb der Ladungseinrichtung auf dem photorezeptiven Werkstoff auftrifft;
5) einer Abtasteinrichtung zum Abtasten des genannten Strahls auf dem photorezeptiven Werkstoff parallel zu der Achse;
6) einer Modulationseinrichtung zur Modulation des Strahls gemäß einer Reihe von zeitlichen Farbbildsignalen;
7) einer Einrichtung zur Speisung der Modulationseinrichtung mit einer ersten Reihe von Bildsignalen, wodurch auf dem photorezeptiven Werkstoff ein erstes Ladungsbild erzeugt wird, welches einer ersten Farbe entspricht;
8) einer Auswahleinrichtung zur Auswahl einer ersten Tonungseinrichtung aus einer Mehrzahl von Farbtonungseinrichtungen, um zur Erzeugung eines ersten Farbtauszugstonerbilds das erste Ladungsbild zu entwickeln;
9) einer Einrichtung, die bei einer späteren Umdrehung der Trommel zur Ladung des photorezeptiven Werkstoffs betrieben wird, um der Modulationseinrichtung eine zweite Reihe von Bildsignalen zuzuführen, um ein zweites Ladungsbild zu erzeugen, welches einer zweiten Farbe entspricht, um aus der Mehrzahl von Tonungseinrichtungen zur Entwicklung des zweiten Ladungsbilds eine zweite Tonungseinrichtung auszuwählen, um so ein zweites Farbauszugstonerbild zu erzeugen;
10) einer Einrichtung zur Wiederholung des genannten Ladens, der genannten Zufuhr von Bildsignalreihen und der genannten Erzeugung der Tonerbilder für eine notwendige Anzahl von Farbauszugstonerbildern; und
11) einer Übertragungseinrichtung, die mit der Trommel zusammenwirkt, um die auf dem photorezeptiven Werkstoff auf der Trommel zusammengesetzten Farbauszugstonerbilder in einem einzigen Schritt von der Trommel auf einen Aufnahmewerkstoff zu übertragen, um so eine Vollfarbenwiedergabe zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß:
die Mehrzahl der Farbtonungseinrichtungen eine Mehrzahl von Farb-Flüssigtonungseinrichtungen darstellt; eine Einrichtung zum Trocknen jedes Farbauszugstonerbilds direkt nach dessen Bildung vorhanden ist; und
daß eine Synchronisiereinrichtung vorhanden ist, zur Synchronisierung des zweiten Ladungsbilds und folgender Ladungsbilder auf dem photorezeptiven Werkstoff mit dem genannten ersten Ladungsbild, wodurch durch Zusammensetzung der Farbauszugstonerbilder in Paßgenauigkeit hochwertige Vollfarbenbilder erzeugt werden.
Vorgesehen ist gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von Mehrfarbenandruckbildern, umfassend die Schritte:
1) der einheitlichen Ladung eines Photoleiters auf der Trommel und des Drehens der Trommel, um den Photoleiter an eine erste Position zu bewegen;
2) einer ersten bildweisen Exposition des geladenen Photoleiters mit einer Laserstrahlung mit gegebener Wellenlänge, zur Erzeugung einer ersten bildweisen Ablegung der Ladungen auf einer Oberfläche des genannten Photoleiters und des Drehens der Trommel, um den genannten Photoleiter an eine zweite Position zu bewegen;
3) der Anwendung eines ersten Farb-Flüssigtoners auf die erste bildweise Ablegung von Ladungen, um so ein erstes Farbbild zu bilden, des Trocknens des ersten Farbbilds, direkt nach dessen Bildung und der Bewegung des genannten Photoleiters an eine dritte Position;
4) der einheitlichen Aufladung des Photoleiters und des Drehens der genannten Trommel, um den Photoleiter an die genannte erste Position zu bewegen;
5) einer zweiten bildweisen Exposition des genannten geladenen Photoleiters, in Paßgenauigkeit mit dem ersten bildweisen Expositionsschritt, mit einer Laserstrahlung der gleichen festgelegten Wellenlänge wie in Schritt 2), wobei die Strahlung zuerst auf der Oberfläche des Photoleiters auftrifft, auf die bereits Flüssigtoner angewendet worden ist, um so eine zweite bildweise Ladungsablegung auf der genannten Oberfläche zu erzeugen;
6) der Anwendung eines zweiten Farb-Flüssigtoners auf die genannte zweite bildweise Ladungsablegung, zur Erzeugung eines zweiten Farbbilds und des Trocknens des zweiten Farbbilds, direkt nach dessen Bildung, wobei sich das genannte zweite Farbbild in Paßgenauigkeit mit dem ersten Farbbild befindet; und
7) der Übertragung der beiden auf dem Photoleiter zusammengesetzten Farbbilder auf ein Aufnahmeblatt in einem einzigen Schritt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Zeichnung zeigt eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Genaue Beschreibung der Zeichnung

Eine Metalltrommel 2 mit einem Durchmesser von 20 cm und einer Länge von 36 cm, die an Achszapfen gedreht wird, welche von einem echten Rahmen (nicht abgebildet) gestützt werden, wird von einem Gleichstromservomotor mit einer Codiereinrichtung und einem Tachometer 10 angetrieben, wobei die Trommeldrehzahl durch einen Drehzahlregler 12 auf 0,42 Umdrehungen je Minute geregelt ist. Eine Schicht eines Photoleiters 4, die auf ein Kunststoffsubstrat 6 aufgetragen worden ist, wurde um die Trommel 2 gewickelt, an dieser fest angebracht und geerdet. Der Photoleiter umfaßte bis- 5,5' (N-ethylbenzo (a) carbazolyl1)-Methylbenzen mit einem Spitzenaufziehwert in Lösung bei einer Wellenlänge von 787 nm. Ein von einer selbstmodulierten Laserdiode 14 emittiertes Infrarotlicht von 2 MW und einer Wellenlänge von 780 nm wurde durch ein Linsensystem 16 als Punkt mit einem 1/2 Imax- Durchmesser von etwa 30 Mikron auf die Photoleiteroberfläche fokussiert. Der fokussierte Strahl 40, der durch die Signale moduliert wurde, die durch die Steuereinheit 32 von der Speichereinheit 34 der Laserdiode 14 zugeführt worden sind, wurde auf einen sich drehenden Doppelflächen-Spiegel 18 gerichtet, welcher von einem Motor 36 angetrieben wird. Die Spiegeldrehzahl von 5600 Umdrehungen je Minute und die Synchronisierung der Abtastwerte mit den Bildsignalen an die Laserdiode 14, wurden genau durch die Steuereinheit 32 geregelt. Der Sensor 12 versorgte die Steuereinheit 32 mit Signalen für den Beginn eines Umdrehungszyklusses der Trommel 2. Die Signale wurden zur Einleitung eines Signals an die Laserdiode 14 verwendet, und zwar für den Anfang der Bildrasterinformationen.
Das Scorotron 20 lud die Oberfläche des Photoleiters 4 unmittelbar vor dem Expositionspunkt 38 auf eine Spannung von etwa +700. Die Tonungsentwicklungseinheit 22 enthielt vier identische Einheiten 24, die entsprechend Flüssigtoner der Farben Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb aufwiesen. In jeder Einheit 24 befanden sich Einrichtungen für die Tonerzufuhr an die Oberfläche einer Walze 26, die mit der gleichen Oberflächengeschwindigkeit wie die Trommel 2 angetrieben wurde. Die Motoreinrichtung 30 gab jede ausgewählte, getrennt gewünschte Tonerstation frei, so daß die Walze 26 bei 28 mit der Oberfläche des Photoleiters eingriff, so daß Toner auf die Oberfläche aufgetragen wurde. Es war eine Einrichtung zum Anlegen einer Vorspannung von +350 zwischen der Walze 26 und der elektrisch leitenden Schicht 8 vorgesehen. In jeder Einheit 24 war eine Vakuumeinrichtung vorgesehen, um überschüssigen Flüssigtoner an einem Punkt unmittelbar unter dem Punkt 28 zu entfernen. Unterhalb der Vakuumeinrichtung und vor der Position der Antriebswalze 44 war eine Trockeneinrichtung vorgesehen. Der vollständige Zyklus wurde für jedes der erforderlichen Farbauszugsbilder wiederholt. In der Reihenfolge Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb wurden vier einzelne Farbbilder in Paßgenauigkeit abgelagert und die resultierende Zusammensetzung wurde auf ein Aufnahmepapier 42 übertragen, und zwar durch die Betätigung der auf 120ºC erwärmten Antriebswalze 44 und durch den Eingriff einer Aufnahmefläche mit der Photoleiterfläche bei einem Druck von 1,79 kg/cm, nachdem das vierte Tonerbild abgelagert worden war. Bei dem resultierenden Vierfarben-Rasterbild wurde eine höchst genaue Paßgenauigkeit zwischen den Auszugsbildern ebenso festgestellt wie ein hoher Grad der Farbtreue.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Erzeugung hochwertiger Drei- oder Vierfarbendrucke durch Elektrophotographie, wobei das Verfahren für den Farbandruck besonders geeignet ist.
Dem Stand der Technik entsprechend werden allgemein Verfahren offenbart, die in drei Hauptgruppen fallen:
a) Sämtliche Bilder befinden sich auf einer Trommel bzw. einem Band und werden in Paßgenauigkeit durch getrennte Exposition und Tonungseinrichtungen während einem Zyklus zusammengesetzt und als eine Gesamtheit auf einen Rezeptor übertragen.
b) Die Bilder werden auf getrennten Trommeln und Bändern erzeugt und durch die paßgenaue Übertragung auf einen Rezeptor zusammengesetzt.
c) Die Bilder werden nacheinander auf einer einzigen Trommel bzw. einem einzigen Band erzeugt und nacheinander in Paßgenauigkeit auf einen Rezeptor übertragen.
Aus diesem Stand wird deutlich, daß es der Zweck der Verfahren ist, Farbkopien zu erzeugen, wobei den Verfahren strenge Bindungen auferlegt sind, um die Zyklusdauer je Kopie so kurz wie möglich zu halten. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung hochwertige Drucke in Paßgenauigkeit und Farbtreue vorzusehen, und zwar insbesondere auf dem Gebiet des Farbvorpreßandrucks. Die Zyklusdauer ist auf diesem Gebiet weniger bedeutsam und das Verfahren der vorliegenden Erfindung spiegelt dies wider.
Die vorliegende Erfindung schafft eine photoleitfähige Schicht, die auf einer Trommel (nachstehend Bewegungselement genannt) getragen wird, wobei Schicht bezüglich Strahlungen einer Laserzeilenabtastvorrichtung empfindlich ist. Es sind Einrichtungen zur Betätigung des Bewegungselements in genauer und stetiger zyklischer Art und Weise vorgesehen, so daß aufeinanderfolgende Zyklen erreicht werden, welche die gesamte photoleitfähige Schicht abdecken, um von einem Zyklus zu dem nächsten eine höchstgenaue Paßgenauigkeit zu ergeben.
Ein einzelner Laserabtaster wird bezüglich der Ausgabe durch elektrische Signale moduliert, welche einen Farbauszug einer Reihe von Farbauszügen einer ursprünglichen Aufzeichnung darstellen, und der Ausgangsstrahl des Abtasters tastet die photoleitfähige Schicht ab und belichtet sie, während er einen genauen Synchronismus mit dem Bewegungselement beibehält.
Für jeden Zyklus des Bewegungselements sind Einrichtungen zum Laden, Abtast-Exponieren und Toner-Entwickeln mit einem aus einer Farbgruppe ausgewählten Toner vorgesehen. Aufeinanderfolgende Tonerbilder werden in aufeinanderfolgenden Zyklen nacheinander übereinander in Paßgenauigkeit abgelegt, und zwar unter Verwendung der relevanten Farbauszugssignale an den Laserabtaster. Das vollständig zusammengesetzte Bild wird während einem letzten Zyklus des Bewegungselements auf ein Aufnahmeblatt übertragen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann wie folgt am besten zusammengefaßt werden:
a) Abtasten eines ersten Schreibstrahls, der gemäß erster Farbbildsignale an einer ersten Position über einen geladenen Photorezeptor moduliert worden ist, wobei der Photorezeptor an einer stationären Position gehalten wird, oder wobei der Photorezeptor bewegt wird, während der erste Schreibstrahl feststehend bleibt;
b) Physikalische Bewegung des Photorezeptors an eine andere Position;
c) Tonung des abgetasteten Photorezeptors, um darauf ein Bild zu erzeugen;
d) Rückführung des getonten Photorezeptors an die erste Position;
e) Abtasten mindestens eines zweiten Schreibstrahls, der gemäß zweiter Farbbildsignale über die gleiche Oberfläche des Photorezeptors moduliert worden ist, welche der erste Strahl abgetastet hat, wobei der zweite Schreibstrahl dem gleichen optischen Weg folgt wie der erste Strahl;
f) Bewegung des Photorezeptors an eine andere Position;
g) Entwicklung von Flächen, die von dem zweiten Strahl entladen worden sind, mit einem zweiten Farbtoner, um in dem Photorezeptor ein zweites Farbbild zu bilden, und zwar in Paßgenauigkeit mit dem ersten Farbbild; und
h) Übertragung der ersten und zweiten Farbbilder auf ein Aufnahmeblatt.
Bei der Ausführung dieses Verfahrens können und werden die Schritte d), e), f) und g) allgemein für dritte und/oder vierte Farbbilder und Toner vor dem Übertragungsschritt wiederholt. Die Tonungsschritte (z. B. c) und g)) können dadurch verwirklicht werden, daß entweder Flächen getont werden, die geladen bleiben bzw. Flächen, die entladen werden. Dies erfolgt durch die Auswahl geeigneter Toner und/oder Vorspannungsfelder, was im Fach allgemein bekannt ist.
Wie obengenannt, wird der erste Schreibstrahl über dem geladenen Photorezeptor an einer ersten Position moduliert. Dies kann durch Bewegung des Photorezeptors von der ersten Position und die Modulation des Signals erfolgen, oder durch das Halten des Photorezeptors an einer feststehenden Position und die erneute Richtung des Strahls zum Abtasten des Photorezeptors. Die letzte Alternative wird weniger bevorzugt und wird durch die Verwendung von Spiegeln verwirklicht, welche den Strahl ablenken, bzw. durch die gesteuerte Bewegung der Strahlquelle (Bewegung der gesamten Strahlquelle in einem Abtastmodus oder Rotation und Proration der Strahlquelle zum Abtasten des Photorezeptors). Diese Bewegung der Strahlquelle wurde durchgeführt, sie bedarf jedoch weitaus komplexerer Schaltungen, und zwar ohne wesentliche damit verbundene Vorteile.
Durch die Rückführung des Photorezeptors an die ersten Positionen (wie vorstehend in Schritt d)), wird der gleiche Abtastschritt wiederholt, wie er bei dem ersten Farbbild ausgeführt wird. Entweder wird der Photorezeptor bewegt oder die Strahlquelle wird zum Abtasten über den Photorezeptor bewegt. Der Abtastvorgang wird allgemein von der gleichen physikalischen Quelle ausgeführt wie der erste Strahl (d. h. der gleichen Laseremissiondiode bzw. Laserquelle) und der Abtastvorgang wird allgemein auf die gleiche Art und Weise ausgeführt. Wenn also der Photorezeptor zur Gestaltung des ersten Bildes bewegt wird, so wird der Photorezeptor bewegt, um das zweite Bild zu gestalten. Wenn bei der Bildung des ersten Bilds die Laserquelle bewegt wird, so wird diese zur Bildung des zweiten Bilds bewegt. Die Verwendung des gleichen Abtastmechanismusses wird hierin als Folgen der gleichen optischen Weglänge bezeichnet.
Die Rückführung des Photorezeptors an die stationäre Ausgangsposition erleichtert die Paßgenauigkeit der verschiedenen Bilder. Dies stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber den dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren dar, wie etwa gegenüber dem in dem U.S. Patent 4.403.848 beschriebenen Verfahren.
In der U.S. Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 708.983, eingereicht am 7. März 1985, sind besonders nützliche Übertragungsverfahren beschrieben, wie sie in dem Schritt h) des vorstehend beschriebenen Verfahrens verwendet werden. Falls verschleißfeste Endbilder nicht erforderlich sind, muß der Übertragungsschritt die in der Anmeldung beschriebene vollständige Einbettung und Einkapselung nicht bewirken.
Der digitale Abbilder umfaßt 1) den Bildabtastbereich, welcher für jedes Farbbild mit der gleichen Strahlquelle abtastet, 2) die Synchronisierung, welche eine Paßgenauigkeit aller Farbseiten erhält, und 3) den elektrophotographischen Verarbeitungsbereich, der sequentiell jedes Farbbild verarbeitet. Der Photorezeptor kann eine Trommelkonfiguration aufweisen. Eine Band- oder Flachtbettkonfiguration kommt ebenfalls in betracht, so daß 1) die Gesamtbildlänge auf dem Photorezeptor enthalten ist, 2) die Verarbeitungsschritte einzeln an einem geeigneten Punkt bzw. an geeigneten Punkten auf dem Photorezeptorweg auswählbar sind, und 3) die Bewegung des Photorezeptors in bezug auf die Laserstrahlabtasteinrichtung genau geregelt wird.
Der Photorezeptor umfaßt eine innere Schicht bzw. ein Substrat, welches elastisch und mit einer geeigneten, elektrisch leitfähigen Schicht beschichtet sein kann. Die leitfähige Schicht wird durch im Fach bekannte Verfahren (US-A-4.617.245) aufgetragen, so daß sie das Laserlicht nicht reflektiert, um somit keine Störungen und Fehler des Bildes zu bewirken. Vorzugsweise ist der photoleitfähige Werkstoff organisch. Besonders geeignet sind die in den U.S. Patenten 4.361.637; 4.337.305; 4.356.244; 4.357.405 und 4.367.274 beschriebenen Stoffe, bei denen es sich um Zusammensetzungen der allgemeinen Art bis-(N-alkylbenzocarbazolyl)-Aryl-Methan handelt. Die Sensibilisierung des Photorezeptors sollte auf ein einziges schmales Band elektromagnetischer Strahlung erfolgen, welches der Laserlichtwellenlänge gleichen sollte, die für die Abtastexposition verwendet wird. Zur Erzielung eines Oberflächenspannungspegels von +300 bis +1000 Volt wird für den Photoleiter eine Beschichtungsdicke von etwa 5 bis 30 um bevorzugt. Der Grad der Oberflächenladungsabnahme in unbelichteten Bereichen muß derart sein, daß die Spannung nicht unter die Entwicklungsvorspannung abnimmt, wenn der Bildbereich die Entwicklungsstation verläßt. Der Photorezeptor kann optional mit Ablöseschichten beschichtet werden, wie sie in US-A-4.600.673 dargestellt sind. Der Photorezeptor ist so an dem Bewegungselement angebracht, daß er in bezug auf das Bewegungselement eine genaue Position beibehält und daß er mit der elektrisch leitfähigen Schicht einen Erdschluß beibehält.
Eine scorotonartige Corona-Aufladungsvorrichtung wird, wie dies in der Figur dargestellt ist, an dem Anfang des Bildzykluses positioniert. Die Corona-Hochspannungsdrähte sind mit einer geeigneten positiven Hochspannungsquelle von +4000 bis +7000 Volt verbunden. Die Gitterdrähte befinden sich etwa 1-3 mm von der Photorezeptoroberfläche entfernt und sind mit einer einstellbaren positiven Spannungszufuhr gekoppelt, um an dem unbelichteten Photorezeptor eine scheinbare Oberflächenspannung im Bereich von +300 bis +1000 Volt zu erzielen.
Bei dem Abbildungsstrahl kann es sich um einen einzelnen Strahl oder um eine Reihe von Strahlen mit etwa der gleichen emittierenden Wellenlänge handeln, welche bei dem Abtastvorgang als einzelnes Büschel verwendet wird; die einzelnen Strahlen in einer solchen Reihe können einzeln moduliert werden. Der Strahl trifft auf dem Photorezeptor zum Beispiel als eine Zeilenabtastung allgemein senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Bewegungselements auf, und zwar an einer feststehenden Position in bezug auf das Scorotron. Diese Position bleibt während der Exposition aller Farbauszüge eines Vollfarbenbildes konstant.
Eine bewegliche Plattform, die den Entwicklungsmechanismus aufweist (einen für jede Farbe), wird zur Positionierung des erforderlichen Farbentwicklers verwendet, welcher aus einem für den zu belichtenden Bildauszug vorgesehenen Tonersatz ausgewählt wird. Für den Farbandruck sind vier Entwicklungsstationen notwendig, welche entsprechend Toner in den Farben Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz aufweisen, sowie zusätzliche Farben für besondere Andruckszwecke.
Die Reihenfolge der Abbildung und Entwicklung für die einzelnen Farbauszüge des Vollfarbenbilds ist nicht fest stehend, doch wird sie so ausgewählt, daß sie für das Verfahren geeignet ist und nur von den Bedingungen für das letztendliche Bild abhängt. Bei dem Farbandruck sollte die Farbüberlagerung das lithographische Verfahren reproduzieren. Dabei kann es zum Beispiel notwendig sein, daß die Farbe Schwarz als erste, letzte oder in der Mitte der anderen Farben abgebildet wird. Ein einziger Übertragungsschritt kehrt die Farbreihenfolge auf dem letztendlichen Substrat um, wodurch die ursprüngliche Abbildungsreihenfolge umgekehrt werden muß. Ein Doppelübertragungsvorgang mit einem Zwischenträger würde ein letztendliches Bild erzeugen, bei welchem die Farben in der gleichen Reihenfolge abgelagert sind wie auf dem Photorezeptor.
Bei dem Farbentwicklungsverfahren werden Flüssigtoner- Immersionsentwicklungstechniken verwendet. Im Fach sind zwei Entwicklungsmodi bekannt - die Ablagerung von Toner in belichteten Bereichen des Photoleiters und alternativ in unbelichteten Bereichen. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Entladungsentwicklungssystem verwendet, wodurch der positiv geladene Toner in Bereichen abgelagert wird, die durch den Laserstrahl entladen worden sind. Dieser Modus der Abbildung kann die Bildung von Rasterpunkten verbessern, während eine einheitliche Dichte sowie niedrige Untergrunddichten beibehalten werden. Diese Entwicklung kann unter Verwendung eines homogenen elektrischen Felds erreicht werden, welches durch eine Entwicklungselektrode erzeugt wird, die nahe der Photorezeptoroberfläche angeordnet ist. An die Elektrode wird eine Vorspannung angelegt, die zwischen der anfänglich geladenen Oberflächenspannung und dem Spannungspegel der belichteten Oberfläche liegt. Die Spannung wird so geregelt, daß sie einen erforderlichen maximalen Dichtepegel erzielt sowie eine Tonwiedergabeskala für Rasterpunkte ohne abgelagerten Hintergrund. Dann wird bewirkt, daß Flüssigtoner zwischen die Elektrode und den Photorezeptor fließt. Die geladenen Tonerteilchen sind in dem Feld beweglich und werden von den entladenen Bereichen auf dem Photorezeptor angezogen, während sie von den nicht-entladenen Nicht-Bildbereichen abgestoßen werden. Auf der Photorezeptoroberfläche verbleibender überschüssiger Flüssigtoner wird durch im Fach bekannte Vakuumtechniken entfernt. Danach kann die Photorezeptoroberfläche künstlich getrocknet werden bzw. bei Umgebungsbedingungen trocknen.
Hiermit wird festgestellt, daß die Entwicklungsstoffe so ausgewählt werden, daß der Photorezeptor für ein folgendes Bild geladen und entladen werden kann, selbst wenn einige Bereiche ein oder mehrere darauf abgelagerte Färbemittel eines früheren Auszugs aufweisen. Somit kann zum Beispiel aus Cyan und Gelb Grün erzeugt werden und ein Dreifarbenschwarz kann aus Cyan, Magenta und Gelb erzeugt werden. Ferner wird festgestellt, daß dabei auch das schwarze Färbemittel eingeschlossen ist, so daß der Photorezeptor in Bereichen entladen werden kann, die bereits schwarze Auszugsinformationen aufweisen.
Eine hierin für besonders geeignet befundene Tonerart umfaßt Tonerstoffe, die für den zur Abbildung verwendeten Laserstrahl durchlässig und von niedrigem Absorptionsvermögen sind. Dies ermöglicht es, daß Laserlicht durch die bereits abgelagerten Toner hindurchtritt und auf der Photorezeptoroberfläche auftrifft und die abgelagerte Ladung verringert. Diese Tonerart ermöglicht eine aufeinanderfolgende Abbildung durch vorher entwickelte Tonerbilder bei der Bildung eines zweiten, dritten oder vierten Farbauszugsbildes, ohne Berücksichtigung der Reihenfolge der Farbablagerung. Dies ist bei der Erzeugung eines digitalen Andrucks besonders wichtig, wobei die überlagernden Farben mit dem lithographischen Verfahren genau übereinstimmen müssen. Das prozentuale Einschlußverhältnis (Verhältnis (a) der über eine andere Farbe gedruckten Färbemittelmenge zu (b) der Menge des direkt auf Papier gedruckten Färbemittels) muß lithographischen Anforderungen (normalerweise über 80%) entsprechen. Hierbei muß zum Beispiel Schwarz vorhanden sein, wenn Cyan über Schwarz gedruckt werden muß, um einen tieferen Farbeindruck zu ergeben. Der prozentuale Aufdruck muß über die Punkttonwiedergabeskala hinweg beibehalten werden. Es wird bevorzugt, daß die Toner mindestens 80% und am besten 90% des Laserlichts übertragen und daß das Licht nicht sonderlich durch die Färbemittelablagerung zerstreut wird.
Andere Anforderungen an die Toner sind: daß sie nach der Ablagerung eine Scorotron-Ladung auf die gleiche Höhe ermöglichen, wie dies für nicht-getonte Bereiche auf dem Photorezeptor der Fall ist; daß sie die dunklen Abnahmemerkmale nicht beeinflussen; und daß sie die Empfindlichkeit des Photorezeptors gegenüber Laserlicht nicht verringern. Eine weitere Voraussetzung ist es, daß sie die latente Bildauflösung beibehalten und keine Ladungsdissipation auf der Photorezeptoroberfläche ermöglichen. Ferner müssen sie eine folgende Tonerablagerung in der Entwicklungsstation ermöglichen, und zwar ohne Auflösungsverlust, und sie dürfen bei der Entwicklung und einer Spülung nicht von dem Photorezeptor gespült werden. Diese Eigenschaften sind nicht von der Reihenfolge der Ablagerung abhängig.
Nach der Entwicklung des letzten Auszugs des Farbbilds wird das zusammengesetzte Bild in einem einzigen Schritt auf einen geeigneten Kopiersubstratwerkstoff bzw. ein Trägerblatt übertragen, und zwar für eine folgende Übertragung auf ein letztendliches Aufnahmeblatt. Die Oberseite des entwickelten Bilds wird mit der Oberseite des Kopiersubstratwerkstoffs synchronisiert, um das Bild korrekt auf dem Substrat zu positionieren, und der Photorezeptor wird vorwärts bewegt, während das Kopiersubstrat berührt wird und später zur Übertragung des gesamten Vollfarbenbildes entfernt wird. Besonders geeignete Stoffe und Verfahren zur Verwirklichung des vorstehenden sind in der U.S. Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 708.983 beschrieben, welches am 7. März 1985 eingereicht worden ist. Das entwickelte Bild kann falls dies notwendig ist, später durch einen Schmelzer festgesetzt werden. Jegliche Restladung und/oder auf dem Photorezeptor verbliebenes Material kann durch eine Reinigungsstation und eine Löschlampe entfernt werden, falls dies notwendig ist, wobei diese Vorgänge im Fach allgemein bekannt sind.
Die Bildabtasteinrichtung umfaßt eine geeignete Quelle einer elektromagnetischen Hochleistungsstrahlung, die hier durch einen Laser verwirklicht ist. Die Laserwellenlänge wird so ausgewählt, daß sie durch alle Färbemittel übertragen wird (obwohl die Übertragung durch die zuletzt auf zutragende Farbe nicht wesentlich ist), die in den Entwicklungsschritten mit geringem Absorptionsvermögen verwendet werden, einschließlich Schwarz. Außerdem sollte die ausgewählte Laserwellenlänge vorzugsweise der maximalen Empfindlichkeitswellenlänge des Photorezeptors entsprechen. Bevorzugte Quellen sind Infrarotdiodenlaser mit Emissionswellenlängen über 700 nm und weniger bevorzugt werden UV-Laser mit Emissionswellenlängen unter 400 nm. Besonders ausgewählte Wellenlängen im Sichtbaren sind auch mit einigen Kombinationen von Färbemitteln verwendbar.
Der Einzelstrahl (bzw. die Reihe von Strahlen) wird als Reaktion auf Bildsignale für jede einzelne Farbinformationsseite von einer geeigneten Quelle, wie etwa einem Computerspeicher, einem Übertragungskanal oder dergleichen, moduliert. Der Abbildungsstrahl trifft auf ein geeignetes Abtastelement, das in der Figur als rotierender polygonaler Spiegel dargestellt ist, und tritt dann durch eine geeignete Linse, um den Abbildungsstrahl an einer spezifischen Rasterzeilenposition in bezug auf das Photorezeptor-Bewegungselement zu fokussieren. Es können natürlich auch andere Abtasteinrichtungen, wie etwa schwingende Spiegel, verwendet werden. Für eine digitale Rasterabbildung muß der Strahl auf geringere Durchmesser als 30 Mikron bei dem 1/2 maximalen Intensitätspegel fokussierbar sein und vorzugsweise auf Durchmesser von weniger als 20 Mikron. Die Abtastlinse muß diesen Strahlendurchmesser über eine Breite von mindestens 30,5 cm (12 Inch) und vorzugsweise 45,8 (18 Inch) beibehalten können.
Der polygonale Spiegel wird durch eine Steuerelektronik mit konstanter Geschwindigkeit gedreht, wobei die Elektronik einen Hysteresismotor und ein Oszillatorsystem oder ein Servorückkopplungssystem zur Überwachung und Regelung der Abtastgeschwindigkeit aufweisen kann. Der Photorezeptor wird durch einen Motor und Positions-/Geschwindigkeitsmeßvorrichtungen mit konstanter Geschwindigkeit in der Kreuzabtastrichtung über die Rasterzeile bewegt. Das Verhältnis zwischen der durch den polygonalen Spiegel erzeugten Abtastgeschwindigkeit und der Photorezeptor-Bewegungsgeschwindigkeit wird konstant gehalten und so ausgewählt, daß die notwendige Zuweisbarkeit lasermodulierter Informationen erhalten wird und eine Überlappung der Rasterzeilen für das korrekte Bildseitenverhältnis des finalen Bilds. Für eine hochwertige Abbildung wie den Farbandruck, muß der polygonale Spiegel so gedreht werden, daß mindestens 200 Abtastvorgänge und vorzugsweise 300 Abtastvorgänge je Sekunde über dem Photorezeptor abgebildet werden. Desweiteren muß der Photorezeptor mit einer Geschwindigkeit bewegt werden, die es ermöglicht, daß mindestens 394 Rasterzeilen je Zentimeter (1000 Rasterzeilen je Inch) und vorzugsweise mindestens 787 Rasterzeilen je Zentimeter < 2000 Rasterzeilen je Inch) in der Kreuzabtastrichtung abgebildet werden.
Bei digitalen Abbildungssystemen, wie etwa dem digitalen Farbandruck, ist es notwendig, daß eine absolute Paßgenauigkeit zwischen jedem Farbauszug über den gesamten Bildbereich beibehalten wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird hintereinander immer nur eine vollständige Farbseite von Informationen auf dem Photorezeptor belichtet. Dies ist vorteilhaft, da Informationen von digitalen Schreibsystemen normalerweise jeweils nur eine Farbseite von Daten ausgegeben. Ferner bestimmt die ausgewählte Entwicklerstation die Farbe der Seiteninformation und nicht die Wellenlänge des Lasers, der den Stoff belichtet. Verfahren, bei denen mehrere Farbexpositionen gefolgt von einer Mehrfachentwicklung für die verschiedenen Farben durchgeführt werden, halten nicht die Farbstabilität und Farbtreue eines sequentiellen Vorgangs der einzelnen Exposition und der einzelnen Entwicklung. Die Reihung von Expositionen an verschiedenen Positionen im Zusammenklang auf dem Photorezeptor, verschachtelt mit der Tonerentwicklung, wird dazu verwendet, die Abbildungszeit für ein Vollfarbenbild zu verringern. Diese Vielstrahlsysteme reduzieren jedoch die Güte der wiedergegebenen Punkte, wobei bei diesen Systemen zur Exposition verschiedene, schwierig auszurichtende Lichtstrahlen auf unterschiedliche Bereiche auf dem Photorezeptor gerichtet sind, um Zeit zu sparen sowie Abtasterteile. Dies ist auf die Schwierigkeit der Erzielung gleicher Strahlenformen, Größen und Positionen für jeden der Laserstrahle in Hochauflösungssystemen zurückzuführen. Die Synchronisierung verschiedener Strahlabtasteinrichtungen mit der Photorezeptorbewegung ist schwierig, da sich der Photorezeptor eventuell nicht für alle Strahlen zu dem gleichen Zeitpunkt an der erforderlichen Position befindet.
Eine genaue Paßgenauigkeit setzt voraus, daß die Position der Farbinformation für alle Auszüge an jedem Punkt des Bildes Innerhalb von weniger als 100 um und vorzugsweise innerhalb von weniger als 50 um zueinander liegt. Dies kann als Toleranzkreis bezeichnet werden, dessen Durchmesser die maximale Strecke darstellt, um die jede der vier Farben in der Position an jedem Punkt des Bildes abweichen kann, bevor das Bild als aus der Paßgenauigkeit getreten angesehen werden kann. Dies setzt eine genaue Synchronisierung des modulierten Laserstrahls von der Bildinformation mit dem polygonalen Spiegel sowie der Photorezeptorbewegung voraus. Bei dem herkömmlichen Andruck werden vor der Exposition normalerweise nur die Deckungsmarkierungen zur Überlagerung der lithographischen Filme verwendet. Es wird angenommen, daß sich alle anderen Bereiche in Paßgenauigkeit befinden, sofern die Lichtfilme nicht schlecht erzeugt werden. Bei diesem direkten digitalen Andrucksystem muß die Paßgenauigkeit durch eine passende Synchronisierung der Bilddaten vorgenommen werden, wenn diese von der Bilddatenquelle entnommen werden. Dieses System umfaßt Regelschleifen zwischen dem modulierten Laserstrahl, dem polygonalen Spiegel und der Photorezeptor-Bewegungseinrichtung, um die absolute Synchronisierung beizubehalten, so daß sämtliche Farbauszüge die Paßgenauigkeit innerhalb des notwendigen Toleranzkreises halten.
Bei der dem Stand der Technik entsprechenden Synchronisierung wird eine unabhängige Schleifenregelung verwendet, wobei jede Komponente einzeln so genau und ökonomisch wie möglich geregelt werden kann. Dabei kann der rotierende polygonale Spiegel einen Hysteresismotor aufweisen, mit einem Startimpuls der Abtastung zur Synchronisierung der ausgehenden Zeitangabe in Richtung der Abtastung und mit einem inneren Taktgeber zur Geschwindigkeitsregelung der Lasermodulation. Zur Bewegung des Photorezeptors kann ein separates Servomotorsystem mit einer Positionsfühlereinrichtung verwendet werden. Jede Verbesserung auf diesem Gebiet umfaßt einen geschlossenen Regelkreis zwischen der Strahlenposition und der Lasermodulation. Zum Beispiel wird ein Gittertaktgeber zum Messen der Strahlposition in der langen Abtastrichtung verwendet und die Bildgestaltung wird demgemäß getaktet, um die Positionsgenauigkeit entlang der Abtastbreite beizubehalten. Von dem Polygonalspiegel-Motorregler und dem Photorezeptorbewegungs-Motorregler wird häufig ein Gleichtakttaktgeber verwendet, um die Kreuzabtaststrahlpositionsgenauigkeit zu verbessern. Solche Systeme können sehr teuere Bestandteile verwenden, wobei die vorausgesetzte Paßgenauigkeit zwischen den Farbseiten des Bildes in einem Mehrfarben-Aufdruckverfahren nicht gesichert sind.
Der Synchronisierungsbereich des hier offenbarten Systems kann einen Haupttaktgeber aufweisen, um eine genaue Taktgebung der Elektronikbestandteile zu erhalten. Dieser Taktgeber kann zusammen mit einem Codierer-/Tachometersensor an einem Polygonalspiegel-Servomotor bzw. Hysteresismotor verwendet werden, um eine genaue Geschwindigkeit des Polygonspiegels innerhalb von 1% der erforderlichen Geschwindigkeit beizubehalten. Die tatsächliche Geschwindigkeit des Rasters über den Photorezeptor kann unter Verwendung eines Gittertaktgebers beobachtet werden, wobei die Daten so getaktet sind, daß sie den Laserstrahl an der verlangten Position modulieren. Zur Taktung der Bilddaten an den Modulator kann alternativ ein Rotationssensor, wie etwa ein Codierer an dem Polygonalspiegel, verwendet werden. Ein Codierer ist mit dem Photorezeptor- Bewegungsmechanismus gekoppelt, so daß an jeder Position entlang der Länge des Bildes in bezug auf die Abtastzeilenposition eine genaue Position des Photorezeptors erzielt wird. Die Codiererfrequenz sollte eine Auflösung aufweisen, die mindestens gleich und vorzugsweise 10 mal höher ist als die Abtastzeilenfrequenz. Diese Genauigkeit wird dazu verwendet, für eine genaue Regelung die notwendige Systemempfindlichkeit bezüglich Abweichungen der Photorezeptorposition zu ergeben. Um die erforderliche Systemempfindlichkeit gegenüber jeglichen Abweichungen der Photorezeptorposition zu ergeben, kann zur genauen Regelung auch ein Tachometer verwendet werden. Ein Tachometer kann auch zur Regelung und Überwachung der Geschwindigkeit des Photorezeptors verwendet werden und zusätzliche Servoschleifeneinstellungen zur genauen Positionierung durchführen. Im Fach sind Systeme beschrieben, welche dem Bild während dem ersten Abbildungsschritt Zeilen zufügen, wie etwa in elektrostatischen und Thermo- Schreibabbildungssystemen. Diese Zeilen werden zur Überwachung der Bildposition während folgenden Farbseitenabbildungen verwendet. Sie sind jedoch für Systeme mit niedriger Auflösung nützlicher, welche diese Markierungen zur Taktung der Daten verwenden und nicht zur Taktung der Bewegung des Abbildungssubstrats.
Der hier offenbarte Mechanismus nützt eine elektronische Untersetzungsverhältnisausgabe des Polygonalspiegels zur Einstellung der Geschwindigkeit (bzw. der momentanen Position) des Photorezeptors. Die Ausgabe des Spiegelmotorreglers sieht ein ausreichendes Bezugssignal an den Motorregler vor, zur genauen Abtastzeilenpositionierung. Wenn sich der Polygonalspiegel bei der 10.000ten Abtastung befindet, so verhält sich das Untersetzungsverhältnis-Ausgangsbezugssignal an den Photorezeptor-Motorregler so, daß der Photorezeptor so positioniert ist, daß er die 10.000te Informationszeile empfängt, und zwar innerhalb einer geringeren Fehlergrenze als dem Toleranzkreis. Das tatsächlich ausgewählte Untersetzungsverhältnis verhält sich so, daß das Bildseitenverhältnis zwischen der Breite und der Länge des Bilds erhalten bleibt. Die Steuerelektronik des Photorezeptormotors ist so gestaltet, daß sie die Photorezeptorgeschwindigkeit innerhalb von 0,1% hält, wie dies im Fach allgemein bekannt ist. Dadurch werden auch kurzfristige Erzeugnisse der Motorregelung beseitigt, die zur Erhaltung der Geschwindigkeit notwendig sind. Das Trägheitsmoment des sich schnell drehenden Spiegels ist so, daß nur sehr geringe kurzfristige Geschwindigkeitsabweichungen möglich sind. Dadurch kann der Photorezeptorantrieb mit dem Polygonalspiegel mithalten, so daß die Seiteninformation für das Vollfarbenbild die genaue Paßgenauigkeit beibehält. Die Kopplung des Bezugssignals von dem Polygonalspiegel an den Motorregler wird wirksam gefiltert und überträgt keine kurzfristigen Abweichungen an den Motor, wobei die Abweichungen Schwingungen höherer Frequenzen und eine mögliche Streifenbildung in dem Bild bewirken können. Die Zeitempfindlichkeit bzw. die Systembandbreite ist so gestaltet, daß die erforderliche Paßgenauigkeit aller Farbseiten in dem Bild ohne Abtastzeilen- Abweichungserzeugnisse erzielt wird. Hierbei ist es notwendig, daß die tatsächliche Abtastzeilenpositionsgenauigkeit für jede Farbseite innerhalb einer Abweichung von weniger als 20% und vorzugsweise weniger als 10% der abgebildeten Strahlbreite von der notwendigen (Bezugs-) Strahlposition beibehalten wird.
Die Oberseite der Seite für jeden Auszug an dem Photorezeptor ist auch ein Teil des Synchronisierungssystems. An den Photorezeptor- Bewegungsmechanismus ist ein absoluter Positionssensor angebracht, um ein Signal zu erzeugen, wenn sich die Oberseite der Seite des Bilds an der Rasterzeilenposition befindet. Dieser Mechanismus soll die Abtastzeilenadressierung innerhalb einer halben Abtastzeilenbreite messen. Dieses Signal wird dazu erwendet, die Datenausgabe auf die Oberseite der Seite zurückzusetzen und mit der Lasermodulation zu beginnen. Da der Polygonalspiegel schon zu einer Rasterabtastung fortgeschritten sein kann, kann die Abweichung der Oberseite der Seite bis zu einer Abtastadressierungsbreite breit sein. Dies kann dadurch vermieden werden, daß die Geschwindigkeit des Photorezeptors angepaßt wird, so daß die Oberseite der Seite die Abtastzeilenposition erst erreicht, wenn der Polygonalspiegel an dem Anfang des Abtastvorgangs positioniert wird. Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn an der Abtastzeilenposition eine Reihe von Laserstrahlen verwendet wird.
Die zeitliche Ordnung ist so gestaltet, daß der Photorezeptor anfangs so positioniert wird, daß sich die Position der Oberseite der Seite einen viertel bis einen halben Inch vor der Korona befindet. Der Photorezeptor bewegt sich an der Korona vorbei, nimmt die Ladung zur Sensibilisierung an und nimmt dann die Abtastzeilenposition an, an der die Laserexposition beginnt. Sobald der Photorezeptor damit begonnen hat sich zu bewegen, behält er die gleiche Geschwindigkeit bei, bis das Ende des Bilds für die letztendliche Farbe durch die Entwicklungsstation verläuft. (Eine Ausnahme ist die kurze Verlangsamung des Photorezeptors zur Synchronisierung der Oberseite der Seite am Anfang jeder Abtastung.) Wenn der Photorezeptor beginnt sich zu bewegen, so bewegt sich der erste Farbentwickler an die Entwicklungsposition. Wenn das Ende des ersten Farbauszugs belichtet ist, wird die zweite Farbseiteninformation auf die Belichtung vorbereitet. Es wird hiermit festgestellt, daß das Scorotron an bleibt, bis das Ende des Bilds für die finale Farbe an dem Scorotron vorbeiläuft. Wenn das Ende des ersten Bilds entwickelt ist, wird der zweite Farbentwickler in Position gebracht. Wenn alle Entwickler zur Entwicklung die gleiche Position verwenden, ist die Strecke zwischen dem Ende und dem Anfang des Bilds auf dem Photorezeptor so gegeben, daß die Entwicklung des vorherigen Bilds vollendet ist, bevor der Anfang des folgenden Bilds an die Entwicklungsposition tritt. Wenn die Oberseite der Seite an die Abtastzeilenposition tritt, wird die zweite Farbseiteninformation belichtet. Dieser Ablauf dauert solange an, bis die letzte Farbseite belichtet und entwickelt ist. Danach wird die Oberseite der Seite an der Übertragungsstation in Synchronisation mit der Oberseite des letztendlichen Kopiersubstrates gebracht. Der Photorezeptor wird solange durch das Bild bewegt, bis die Übertragung beendet ist. Die Übertragung kann beginnen, bevor die letzte Farbseite vollständig belichtet und entwickelt ist, wenn der Übertragungsvorgang ausgeführt werden kann, ohne dabei die Geschwindigkeit des Photorezeptors zu beeinflussen.

Claims

1. Farbelektrophotographisches System mit:

1) einer Trommel (2), die an ihrer Außenoberfläche einen photorezeptiven Werkstoff (4) trägt und welche eine Rotationsachse aufweist;

2) einer Einrichtung zum Drehen der Trommel (2) mit einer ausgewählten, einheitlichen Geschwindigkeit um die Achse;

3) einer Ladungseinrichtung (20) zum Laden des photorezeptiven Werkstoffs in Vorbereitung auf die Abbildung;

4) einem Strahl (40) mit Hochleistungsstrahlung mit einer Wellenlänge zwischen 300 nm bis 1200 nm, wobei der Strahl nach dem Betrieb der Ladungseinrichtung auf dem photorezeptiven Werkstoff auftrifft;

5) einer Abtasteinrichtung (18) zum Abtasten des genannten Strahls (40) auf dem photorezeptiven Werkstoff (4) parallel zu der Achse;

6) einer Modulationseinrichtung (32) zur Modulation des Strahls (40) gemäß einer Reihe von zeitlichen Farbbildsignalen;

7) einer Einrichtung (34) zur Speisung der Modulationseinrichtung (32) mit einer ersten Reihe von Bildsignalen, wodurch auf dem photorezeptiven Werkstoff (4) ein erstes Ladungsbild erzeugt wird, welches einer ersten Farbe entspricht;

8) einer Auswahleinrichtung (30, 32) zur Auswahl einer ersten Tonungseinrichtung aus einer Mehrzahl von Farbtonungseinrichtungen (24), um zur Erzeugung eines ersten Farbtauszugstonerbilds das erste Ladungsbild zu entwickeln;

9) einer Einrichtung (20, 30, 32, 34), die bei einer späteren Umdrehung der Trommel (2) zur Ladung des photorezeptiven Werkstoffs (4) betrieben wird, um der Modulationseinrichtung (32) eine zweite Reihe von Bildsignalen zuzuführen, um ein zweites Ladungsbild zu erzeugen, welches einer zweiten Farbe entspricht, um aus der Mehrzahl von Tonungseinrichtungen (24) zur Entwicklung des zweiten Ladungsbilds eine zweite Tonungseinrichtung auszuwählen, um so ein zweites Farbauszugstonerbild zu erzeugen;

10) einer Einrichtung zur Wiederholung des genannten Ladens, der genannten Zufuhr von Bildsignalreihen und der genannten Erzeugung der Tonerbilder für eine notwendige Anzahl von Farbauszugstonerbildern; und

11) einer Übertragungseinrichtung (44), die mit der Trommel zusammenwirkt, um die auf dem photorezeptiven Werkstoff (4) auf der Trommel (2) zusammengesetzten Farbauszugstonerbilder in einem einzigen Schritt von der Trommel (2) auf einen Aufnahmewerkstoff (42) zu übertragen, um so eine Vollfarbenwiedergabe zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Mehrzahl der Farbtonungseinrichtungen (24) eine Mehrzahl von Farb-Flüssigtonungseinrichtungen darstellt; eine Einrichtung zum Trocknen jedes Farbauszugstonerbilds direkt nach dessen Bildung vorhanden ist; und

daß eine Synchronisiereinrichtung (10, 12, 32) vorhanden ist, zur Synchronisierung des zweiten Ladungsbilds und folgender Ladungsbilder auf dem photorezeptiven Werkstoff mit dem genannten ersten Ladungsbild, wodurch durch Zusammensetzung der Farbauszugstonerbilder in Paßgenauigkeit hochwertige Vollfarbenbilder erzeugt werden.

2. Elektrophotographisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (44) eine erwärmte Farbhebewalze umfaßt.

3. Elektrophotographisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsabweichung der Farbinformation zwischen den Tonerbildern 100 um oder weniger beträgt.

4. Elektrophotographisches System nach einem der Ansprüche 1-3, ferner mit einer Vakuumeinrichtung, die jeder Farbtonungseinrichtung (24) zugeordnet ist, um überschüssigen Toner von dem photoreceptiven Werkstoff zu entfernen.

5. Elektrophotographisches System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung infrarot ist und die Wellenlänge zwischen 700 nm und 1200 nm liegt.

6. Elektrophotographisches System nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung ultraviolett ist und die Wellenlänge zwischen 300 nm und 450 nm liegt.

7. Verfahren zur Erzeugung von Mehrfarbenandruckbildern, umfassend die Schritte:

1) der einheitlichen Ladung (20) eines Photoleiters (4) auf der Trommel (2) und des Drehens der Trommel (2), um den Photoleiter (4) an eine erste Position zu bewegen;

2) einer ersten bildweisen Exposition (18, 32, 40) des geladenen Photoleiters (4) mit einer Laserstrahlung mit gegebener Wellenlänge, zur Erzeugung einer ersten bildweisen Ablegung der Ladungen auf einer Oberfläche des genannten Photoleiters und des Drehens der Trommel (2), um den genannten Photoleiter (4) an eine zweite Position zu bewegen;

3) der Anwendung (24) eines ersten Farb-Flüssigtoners auf die erste bildweise Ablegung von Ladungen, um so ein erstes Farbbild zu bilden, des Trocknens des ersten Farbbilds, direkt nach dessen Bildung und der Bewegung des genannten Photoleiters (4) an eine dritte Position;

4) der einheitlichen Aufladung (20) des Photoleiters (4) und des Drehens der genannten Trommel (2), um den Photoleiter (4) an die genannte erste Position zu bewegen;

5) einer zweiten bildweisen Exposition (18, 32, 40) des genannten geladenen Photoleiters, in Paßgenauigkeit mit dem ersten bildweisen Expositionsschritt, mit einer Laserstrahlung der gleichen festgelegten Wellenlänge wie in Schritt 2), wobei die Strahlung zuerst auf der Oberfläche des Photoleiters auftrifft, auf die bereits Flüssigtoner angewendet worden ist, um ο eine zweite bildweise Ladungsablegung auf der genannten Oberfläche zu erzeugen;

6) der Anwendung eines zweiten Farb-Flüssigtoners auf die genannte zweite bildweise Ladungsablegung, zur Erzeugung eines zweiten Farbbilds und des Trocknens des zweiten Farbbilds, direkt nach dessen Bildung, wobei sich das genannte zweite Farbbild in Paßgenauigkeit mit dem ersten Farbbild befindet; und

7) der Übertragung der beiden auf dem Photoleiter zusammengesetzten Farbbilder auf ein Aufnahmeblatt in einem einzigen Schritt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte 4), 5) und 6) mit einem dritten Farbtoner wiederholt werden und daß der Schritt 7) drei Farbbilder überträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte 4)1 5) und 6) sequentiell zweimal mit einem dritten Farbtoner und dann mit einem vierten Farbtoner wiederholt werden und daß der Schritt 7) vier Farbbilder überträgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß

a) Schritt 2) das Abtasten eines ersten, gemäß der ersten Farbbildsignale auf dem genannten Photoleiter modulierten Schreibstrahls an einer feststehenden Position umfaßt sowie das Bewegen des genannten Photoleiters an eine physikalisch unterschiedliche Position, und

b) Schritt 5) das Abtasten mindestens eines zweiten, gemäß der zweiten Farbbildsignale auf der gleichen Oberfläche des durch den genannten ersten Strahl abgetasteten Photoleiters modulierten Schreibstrahls umfaßt, wobei der zweite Schreibstrahl dem gleichen Lichtweg folgt wie der erste Strahl, ferner umfaßt wird das Bewegen des genannten Photoleiters an eine physikalisch unterschiedliche Position.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Toner in Bereichen abgelagert wird, die durch den abgetasteten Strahl entladen werden.