DE69213819T2

DE69213819T2 - Elektrophotographisches Farbverfahren und Gerät hierfür

Info

Publication number: DE69213819T2
Application number: DE69213819T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Terada; Hajime Yamamoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-05-23
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2012-05-01
Also published as: US5351115A; EP0515053A2; EP0515053B1; EP0515053A3; DE69213819D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein die Elektrophotographie und insbesondere ein elektrophotographisches Farbverfahren und eine dafür verwendete Vorrichtung, die für einen Drucker, ein Faxgerät und dergleichen angewendet werden können.
Was die Geräte für die Farbelektrophotographie angeht, so wurde beim Stand der Technik beispielsweise ein Gerät vorgeschlagen, bei dem vier Bilderzeugungseinheiten, die jeweils ein photoempfindliches Glied oder einen Photorezeptor und ein Farbentwicklungsmaterial enthalten, aufeinanderfolgend entlang eines Papiertransportweges angeordnet sind, sodaß ein Vollfarbbild entsprechend den Farben entwickelt werden kann; ein solches Gerät ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Tokkaihei Nr.2-16580 offenbart und in Fig. 1 gezeigt.
Fig. 1 zeigt nur die Druckeinheit, d.h. den Bilderzeugungsteil eines Kopiergeräts, wie es in vorstehender Druckschrift Tokkaihei Nr.2-16580 offenbart ist. Von einer Bilderfassungseinheit (nicht dargestellt) des Geräts kommende digitale Signale werden in die Druckeinheit eingespeist und Laserbelichtungseinrichtungen für die einzelnen Farbsignale - Schwarz 1BK, Blau 1C, Magenta 1M und Gelb 1Y - zugeführt, denen nebeneinander, wie gezeigt vier Aufzeichnungseinheiten - 2BK, 2C, 2M und 2Y - zugeordnet sind. Da sich jede der Aufzeichnungseinheiten aus den gleichen Teilen zusammensetzt, wird nur die Aufzeich nungseinheit 2C für Blau beschrieben, während im Interesse einer knappen Darstellung auf die Beschreibung der Aufzeichnungseinheiten für die anderen Farben verzichtet wird. Dabei sind gleiche Teile jeweils mit demselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei die einzelner Bezugszeichen zur schnellen Identifizierung jeweils einen für eine Farbe stehenden Buchstaben beinhalten. Die stellvertretend beschriebene Aufzeichnungseinheit 2C ist mit eine photoempfindlichen Trommel bzw. Photorezeptortrommel 3C neben der Laserbelichtungseinrichtung 1C versehen. Um die Photorezeptortrommel 3C herum sind aufeinanderfolgend verschiedene Verarbeitungseinheiten angeordnet, beispielsweise eine Corona-Aufladungseinrichtung 4C, die Laserbelichtungseinrichtung 1C, eine Entwicklungseinheit 5C und eine Transferaufladungseinheit 6C usw.. Auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Photorezeptortrommel 2C, die durch die Corona-Aufladungseinrichtung 4C gleichmäßig aufgelader wird, bildet sich bei Belichtung durch die Belichtungseinrichtung 1C ein latentes Bild aus blauem Licht, das von der Entwicklungseinheit 5C zu einem sichtbaren Bild entwickelt wird.
Von einem Transportband 7 in Form eines Endlosbandes, das beweglich von einem Paar Walzen getragen wird, wird den Photorezeptortrommeln 3BK, 3C, 3M und 3Y, auf denen in der oben beschriebenen Weise ein sichtbares Bild entstanden ist, nach und nach ein Kopierpapier (nicht abgebildet) zugeführt, auf welches die sichtbaren Bilder durch die Transfereinheiten 6 übertragen werden, so daß auf dem Kopierpapier ein Vollfarbbild entstehen kann.
Außerdem wird bei den üblichen Farbbild-Elektrophotographiegeräten das Farbbild norma lerweise durch Überlagern der Tonerbilder in den entsprechenden Farben Gelb, Magenta, Blau und Schwarz gebildet. Ein allgemeines Verfahren für das Überlagern der Tonerbilder auf dem Übertragungsmaterial wird beispielsweise mit einem Farbbilderzeugungsgerät beschrieben, wie es in der japanischen Offenlegungsschrift Tokkaihei Nr. 1-252982 offenbart ist.
In Fig. 2 ist der Aufbau des vorgenannten bekannten Farbbilderzeugungsgeräts schematisch dargestellt.
Gemäß Fig. 2 beinhaltet das bekannte Farbbilderzeugungsgerät eine lichtempfindliche Trommel bzw. Photorezeptortrommel 8, die ungefähr im Mittel bereich des Gerätegehäuses H drehbar angeordnet ist und verschiedene Verarbeitungseinheiten wie eine Corona-Aufladungseinheit 9, eine Entwicklungsstation 10, eine Transfertrommel 11, eine Reinigungs einheit 12 usw., die aufeinanderfolgend um die Photorezeptortrommel 8 herum angeordnet sind, aufweist. Die Entwicklungsstation 10, die von einer Y-Entwicklungseinheit 13 zu, Bildung gelber Tonerbilder, einer M-Entwicklungseinheit 14 zur Bildung magentafarbene Tonerbilder, einer C-Entwicklungseinheit zur Bildung blauer Tonerbilder und einer B-Entwicklungseinheit zur Bildung schwarzer Tonerbilder gebildet wird, ist insgesamt drehbar so daß die einzelnen Entwicklungeinheiten nacheinander der lichtempfindlichen Oberfläche der Photorezeptortrommel 8 gegenüberstehen und so in der Lage sind, die Entwicklung durchzuführen. Die Transfertrommel 11 und die Photorezeptortrommel 8 drehen sich jeweils in die mit einem Pfeil angezeigte Richtung, wenn sie sich während des Betriebs des Geräts gegenüberstehen.
Beim Einschalten des Geräts dreht sich zunächst die Photorezeptortrommel 8 in die mit einem Pfeil angezeigte Richtung, wobei ihre lichtempfindliche Oberfläche gleichmäßig von der Corona-Aufladungseinheit 9 aufgeladen wird.
Anschließend wird die lichtempfindliche Oberfläche der Photorezeptortrommel 8 mit dem Laserstrahl bestrahlt, der durch das Signal moduliert wird, um das Bild in der ersten Farbe Gelb zu bilden, wobei auf der Trommel das latente Bild entsteht, das dann von der Gelb- Entwicklungseinheit 13, die der Photorezeptortrommel 8 als erste gegenübersteht, zu einem gelben Tonerbild entwickelt wird. Bevor das so entstandene gelbe Tonerbild zu der Position gegenüber der Transfertrommel 11 gelangt, ist bereits ein Blatt Kopierpapier aus einer Papierzuführeinheit 18 um die Außenumfangsfläche der Transfertrommel 11 gelegt worden, wobei die Vorderkante des Kopierpapierbogens von einem Halteteil 19 erfaßt wird, und das Tonerbild wird in der Zeit gebildet, in der das gelbe Tonerbild auf der Photorezeptortrommel 8 dem Papierbogen in der vorgegebenen Position gegenübersteht.
Nachdem das gelbe Tonerbild mittels einer Transferaufladungseinheit 20 von der Photorezeptortrommel 8 auf das Papierblatt übertragen worden ist, wird die lichtempfindliche Oberfläche der Photorezeptortrommel von der Reinigungseinheit 12 gereinigt, so daß sie für die Erzeugung eines Bildes in der nächsten Farbe bereit ist. Aufeinanderfolgend werden nun in der gleichen Weise Tonerbilder in Magenta, Blau und Schwarz gebildet, wobei die Entwickungsstation 10 dafür sorgt, daß jeweils die der verwendeten Farbe entsprechende Entwicklungseinheit der Photorezeptortrommel 8 gegenübersteht und für die Entwicklung bereit ist. Die Transfertrommel 11 hat einen ausreichend großen Durchmesser, so daß der Wechsel der Entwicklungseinheiten rechtzeitig erfolgen kann und das Tonerbild der vorhergehenden Farbe mit dem Tonerbild der nachfolgenden Farbe überlagert wird.
Die Bestrahlung mit dem Laserstrahl L zur Erzeugung der Bilder in den einzelnen Farben erfolgt zeitlich abgestimmt so, daß während der Drehung der Photorezeptortrommel 8 und der Transfertrommel 11 eine Positionsausrichtung bzw. Registerhaltung zwischer dem Tonerbild der jeweiligen Farbe auf der Photorezeptortrommel 8 und dem bereits auf den Papierbogen auf der Transfertrommel 11 übertragenen Tonerbild erfolgt. Auf diese Weise werden die Tonerbilder in vier Farben übereinander auf den Papierbogen auf der Transfertrommel 11 übertragen, wodurch auf dem Papierbogen das Farbbild entsteht. Nachdem de Tonerbilder in allen Faben auf den Papierbogen übertragen worden sind, wird der Papierbogen von einem Trennelement 21 von der Transfertrommel 11 abgenommen und das Tonerbild wird in einem Transportbereich 22 von einer Fixiereinheit 23 fixiert, woraufhin der Papierbogen mit dem Bild aus dem Gerät herausbefördert wird. Dies ist in Kürze die Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitsweise des bekannten Farbbilderzeugungsgeräts.
Die unter Bezug auf Fig. 1 beschriebene Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die Entwicklungseinheit eher große Abmessungen hat und daß die Aufzeichnungseinheiten für die einzelnen Farben groß und kompliziert sind, wobei vier Laserbelichtungseinrichtungen erforderlich sind, was mit hohen Kosten verbunden ist.
Demgegenüber muß bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2, bei der die Transfertrommel 11 zum Ausrichten der Position der übereinandergelegten Tonerbilder in den verschiedenen Farben verwendet wird, einmal ein Papierbogen um die Transfertrommel gelegt werden um das Tonerbild von der Photorezeptortrommel auf den Papierbogen zu übertragen, und zwar auch dann, wenn durch Verwendung von nur einer der Entwicklungseinheiten ein einfarbiges Bild erzeugt werden soll, wodurch die Kopiergeschwindigkeit im Einfarbbetrieb verglichen mit der Geschwindigkeit eines normalen Einfarbkopierers gering ist.
Durch den Betrieb der Transfertrommel, die für die Erstellung einfarbiger Kopien ursprünglich nicht nötig war, fallen außerdem wie bei Farbkopien Wartung und Austausch vor Teilen, die zur Transfertrommel gehören, an, und zwar auch dann, wenn bei dem Farbbilderzeugungsgerät nach Fig. 2 in großer Zahl einfarbige Kopien gezogen werden.
Wenn bei den Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2 laufend Farbbilder unter Hochtemperaturbedingungen gedruckt werden, nimmt außerdem das Aufladungsvermögen der Photorezeptortrommel, die ständig in Betrieb ist, durch elektrostatische Ermüdung und Temperaturanstieg des Photorezeptors allmählich ab, was mit einer Änderung der Bildqualität verbunden ist.
Die EP-A 0 376 732 offenbart ein ähnliches Bilderzeugungsgerät nach dem Stand der Technik, welches mehrere Bilderzeugungseinheiten - jede für eine andere Farbe - aufweist, die entlang des Weges eines Transferpapiers angeordnet sind und jeweils eine bestimmte Belichtungseinrichtung beinhalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung für die Farb-Elektrophotographie zur Verfügung zu stellen, die so gestaltet ist, daß bei Anfertigung von Farbkopien die Plazierung der Tonerbilder in den einzelnen Farben durch den Einsatz einer Transfertrommel erfolgt und daß bei Anfertigung einfarbiger Kopien die Bilder in ähnlicher Weise wie bei den normalen Einfarbkopierern ohne Einsatz der Transfertrommel erzeugt werden können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der vorbezeichneten Art für die Farb-Elektrophotographie zur Verfügung zu stellen, die kompakt und einfach gebaut ist und gleichbleibend zuverlässig arbeitet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für die Farb-Elektrophotographie zur Verfügung zu stellen, mit dem stabile Bilder erzeugt werden können und auch im Dauerbetrieb keine Ermüdung des Photorezeptors und kein unerwünschter Temperatur anstieg eintreten.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die genannten und weitere Aufgaben gelöst, indem eine Vorrichtung für die Farb-Elektrophotographie zur Verfügung gestellt wird, die mehrere bewegbare Bilderzeugungseinheiten, von denen jede mindestens ein photoempfindliches Glied und eine Entwicklungseinheit hat, ein Halteglied zum Halten von Übertragungspapier auf der Oberfläche, damit ein Tonerbild auf das Übertragungspapier übertragen werden kann, und eine einzige Belichtungseinrichtung aufweist, wobei die einzelnen Entwicklungseinheiten der Bilderzeugungseinheiten Toner in mehreren Farben enthalten und die Übertragungsposition des Übertragungspapier-Halteglieds und die Belichtungsposition der Belichtungseinrichtung feststehend sind. Die Vorrichtung für die Farb-Elektrophotographie beinhaltet ferner ein Bewegungsmittel für die Bilderzeugungseinheiten, das so gesteuert wird, daß die Bilderzeugungseinheiten während der Erzeugung eines Farbbildes der Reihe nach an die Bilderzeugungsposition versetzt werden, so daß nach Erzeugung eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem photoempfindlichen Glied der Bilderzeugungseinheit durch die Belichtungseinrichtung und Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes durch einen Farbtoner die Tonerbilder auf den Papierbogen übertragen werden, der von dem Übertragungsbogen-Halteglied gehalten wird, wodurch auf dem Übertragungsbogen das Farbbild entsteht.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung beinhaltet die Vorrichtung für die Farb- Elektrophotographie mehrere bewegbare Bilderzeugungseinheiten, von denen jede mindestens ein photoempfindliches Glied und eine Entwicklungseinheit aufweist, ein Halteglied zum Halten von Übertragungspapier um Tonerbilder auf das Übertragungspapier zu übertragen, und eine Belichtungseinrichtung, wobei die einzelnen Entwicklungseinheiten der Bilderzeugungseinheiten Toner in mehreren Farben enthalten. Jede der Bilderzeugungseinheiten hat eine erste Bilderzeugungsposition gegenüber dem Übertragungspapier-Halteglied und eine weitere Bilderzeugungsposition, die sich von der ersten Biiderzeugungsposition unterscheidet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für die Farb-Elektrophotographie zur Verfügung gestellt, das die Schritte umfaßt, daß man jeweils Einfarbenbilder mit mehreren Farben erzeugt und die jeweiligen Einfarbenbilder zur Erzeugung eines Farbbildes kombiniert, wobei unter der Annahme, daß die Einsatzdauer des photoempfindhohen Gliedes während des jeweiligen Schrittes zur Erzeugung eines Einfarbenbildes für die Farbbilderzeugung als T angegeben wird und die Zeit des elektrostatischen Ruhens des photoempfindlichen Glieds bis zum nächsten Einsatz des photoempfindlichen Glieds als t angegeben wird, zur Erzeugung des Farbbildes ein Schritt in einer Beziehung T < t wiederholt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet das Farb-Elektrophotographieverfahren zum kontinuierlichen mehrmaligen Erzeugen des gleichen Bildes die Schritte, daß man die Farbe durch Kombinieren mehrerer Einfarbenbilder erzeugt und ein dafür engesetztes photoempfindliches Glied während dessen kontinuierlichen Einsatzes für die Farbbilderzeugung elektrostatisch ruhen läßt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren für die Farb-Elektrophotographie die Schritte, daß man jeweils Einzelfarbbilder in mehreren Farben erzeugt und die jeweiligen Einzelfarbbilder zur Erzeugung eines Farbbildes kombiniert, wobei zwischen den jeweiligen Einzelfarbbilderzeugungen in mehreren Farben Zeit vorgesehen ist, in der ein dafür eingesetztes photoempfindliches Glied elektrostatisch ruht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet die Vorrichtung für die Farb- Elektrophotographie mehrere Bilderzeugungseinheiten, von denen jede mindest ein photoempfindliches Glied und eine Entwicklungseinheit hat, ein Halteglied zum Halten von Übertragungspapier um Tonerbilder auf das Übertragungspapier zu übertragen, und eine einzige Belichtungseinrichtung, wobei die einzelnen Entwicklungseinheiten der Bilderzelgungseinheiten Toner in mehreren Farben enthalten und die Übertragungsposition des Übertragungspapier-Halteglieds und die Belichtungsposition der Belichtungseinrichtung feststehend sind. Die Vorrichtung für die Farb-Elektrophotographie beinhaltet außerdem ein Bewegungsmittel für die Bilderzeugungseinheiten, das so gesteuert wird, daß die Gruppe der Bilderzeugungseinheiten als Ganzes gedreht wird und die Bilderzeugungseinheite damit während der Farbbilderzeugung jeweils an dieselbe Bilderzeugungsposition versetzt werden, so daß nach der Erzeugung eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem photoempfindlichen Glied der jeweiligen Bilderzeugungseinheit durch die Belichtungseinrichtung und der Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes durch den Farbtoner die Tonerbilder auf den vom Übertragungspapier-Halteglied gehaltenen Papierbogen übertragen werden, um auf dem Übertragungspapier das Farbbild zu erzeugen.
Durch Versetzen der kompakten Bilderzeugungseinheiten in der vorbeschriebenen Weise wird es möglich, die Belichtungseinrichtungen auf eine einzige zu reduzieren, was insgesamt die Bauweise der Vorrichtung vereinfacht und wodurch sich kleinere Abmessungen ergeben.
Da für die Bilderzeugungseinheit eine erste Bilderzeugungsposition gegenüber dem Übertragungspapier-Halteglied und eine davon verschiedene zweite Bilderzeugungsposition vorgesehen sind, ist es außerdem nicht erforderlich, bei Anfertigung einfarbiger Kopien das Übertragungspapier auf dem Übertragungspapier-Halteglied zu halten, und die Bilderzeugung kann ähnlich wie bei normalen Einfarbkopierern erfolgen. Dadurch verringert sich außerdem spürbar der Wartungsaufwand wegen Abnutzung des Übertragungspapier- Halteglieds usw..
Da bei dem erfindungsgemäßen Farb-Elektrophotographieverfahren ein Schritt des elektrostatischen Ruhens des photoempfindlichen Glieds zwischen den Bilderzeugungsvorgängen vorgesehen ist, tritt auch im Dauerbetrieb keine Ermüdung und kein Temperaturanstieg des photoempfindlichen Glieds ein, so daß seine elektrostatischen Eigenschaften stabil blei ber und jederzeit Bilder gleichbleibender Qualität erzeugt werden können.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Konstruktion der Vorrichtung insgesamt vereinfacht wird und ihre Abmessungen verkleinert werden können, weil die Grundelemente für das Übereinanderlegen der Farben auf zwei Blöcke reduziert sind d.h. auf die Gruppe der Bilderzeugungseinheiten und das Übertragungspapier-Halteglied.
Außerdem kann als Entwicklermaterial für die Erfindung ein Zwei-Komponenten-Entwickler bestehend aus einem Gemisch aus Toner und magnetischem Träger verwendet werden.
Der für die Erfindung verwendete Toner wird hergestellt, indem man farbgebende Pigmente wie Ruß, Phthalocyanin und dergleichen in einem Bindemittelharz, z.B. Styrolharz oder Acrylharz, dispergiert und nach dem Mahlen klassiert. Der Toner kann ein Pulver sein, das man durch Sprühtrocknung oder chemisch durch Suspensionspolymerisation usw. erhält Außerdem können die Tonerteilohen je nach den Anwendungsbedingungen unverändert mit dem Träger vermischt werden, oder sie können hergestellt werden, indem auf die Toneroberflächen sehr feine Teilchen aus Silioiumoxid oder Fluorharz aufgebracht werden Der Teilohendurohmesser des verwendeten Toners sollte vorzugsweise weniger als 15 µm im Durchschnitt betragen; bei Verringerung auf weniger als 12 µm wurden schärfere Bilder erzielt. Wurde der durchschnittliche Durchmesser auf unter 5 µm reduziert, nahm die Übertragungsleistung ab, oder es erfolgte eine unzureichende Reinigung von Toner.
Für die Erfindung werden als Träger magnetische Materialien verwendet, beispielsweise Eisenteilohen, Ferritpulver usw., oder diese Materialien mit einer Harzbeschichtung an der Oberfläche, wobei die Magnetteilohen hergestellt werden, indem man etwa 30 bis 80 % feine Teilchen aus Ferritpulver und Magnetit in Styrolharz, Epoxidharz, Styrotacrylharz usw. dispergiert und anschließend mahlt und klassiert. Der durchschnittliche Durchmesserdes Trägers sollte vorzugsweise kleiner als 300 µm sein; insbesondere wenn er kleiner als 150 µm ist, ist es möglich, den Toner gleichmäßig aufzuladen.
Demgegenüber wird der für die Erfindung zu verwendende Einkomponententoner hergestellt, indem man Magnetitpulver, Ferrit oder ähnliches in einem Bindemittelharz wie Styrolharz oder Arcylharz zusammen mit einem elektrisch aufladenden Kontrollmittel für die Klassierung nach dem Mahlen dispergiert. Je nach den Anwendungsbedingunger können die Tonerteichen auch Tonerteilchen sein, auf deren Oberfläche sehr feine Teilchen von Siliciumoxid oder Fluorharz aufgebracht wurden. Der mittlere Durchmesser des verwendeten Toners sollte vorzugsweise kleiner als 15 µm sein; bei Reduzierung auf unter 12 µm wurden schärfere Bilder erzielt.
Als photoempfindliches Glied bzw. Photorezeptor können für die Erfindung organische Photorezeptoren mit Zinkoxid, Seien, Cadmiumsulfid, Phthalocyanin, Azofarbstoffen usw. verwendet werden. Wie bei den Halbleitern haben diese Photorezeptoren die Tendenz, bei hohen Temperaturen einen geringeren Widerstand zu zeigen, wodurch sich die Ladungshaltungsleistung reduziert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische Seitenansicht (Schnittbild) lediglich des Druckbereichs, d.h. des Bilderzeugungsbereichs, einer ersten bekannten Farb-Elektrophotographievorrichtung (bereits erwähnt),
Fig. 2: eine schematische Seitenansicht (Schnittbild) einer zweiten bekannten Farb-Elektrophotographievorrichtung (bereits erwähnt),
Fig. 3: eine schematische Seitenansicht (Schnittbild) einer Vorrichtung für die Farb-Elektrophotographie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei im wesentlichen der Bilderzeugungsbereich gezeigt ist,
Fig. 4: eine schematische Seitenansicht (Schnittbild), die in vergrößertem Maßstab die erfindungsgemäße Bilderzeugungseinheit bei Verwendung eines Einkomponententoners zeigt,
Fig. 5: eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4, wobei speziell die erfindungsgemäße Bilderzeugungseinheit bei Verwendung eines Zweikomponententoners gezeigt ist,
Fig. 6: eine schematische Seitenansicht (Schnittbild) einer Vorrichtung für die Farb-Elektrophotographie, die den Zustand des Druckbereichs bei der Bilderzeugung im Farbmodus zeigt,
Fig. 7: eine ähnliche Ansicht wie Fig. 6, die insbesondere den Zustand des Druckbereichs im Einfarbmodus zeigt,
Fig. 8: eine schematische Seitenansicht (Schnittbild) einer Bilderzeugungseinheit für Schwarz, wie sie bei der Anordnung nach Fig. 6 und 7 verwendei wird,
Fig. 9: ein Diagramm, das die Kurvenform von Spannungen zeigt, die erfindungsgemäß an eine Toneraufnahmeelektrodenwalze angelegt werden,
Fig. 10: eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Änderung von Aufladungsspannungen zum photoempfindlichen Glied gemäß der Erfindung,
Fig. 11: eine schematische Seitenansicht (Schnittbild) einer Vorrichtung für die Farb-Elektrophotographie gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die den Zustand des Druckbereichs während des Betriebs zeigt, und
Fig. 12: eine schematische Seitenansicht (Schnittbild) einer Bilderzeugungseinheit für Schwarz, wie sie in der Anordnung von Fig. 11 verwendet wird.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Vorab sei darauf hingewiesen, daß in den beigefügten Zeichnungen gleiche Teile stets mit demselben Bezugszeichen bezeichnet sind.

Ausführungsform 1

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung für die Farb-Elektrophotographie, und zwar hauptsächlich ihres Druckbereichs P bzw. ihres Bilderzeugungsbereichs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Bei Fig. 3 werden digitale Farbsignale in den Druckbereich P eingespeist und dort einer Laserbelichtungseinrichtung 24 zugeführt. Im Druckbereich P sind nebeneinander die vier Bilderzeugungseinheiten 25BK, 25C, 25M und 25Y angeordnet, die bewegbar und dazu eingerichtet sind, bei der Erzeugung von Farbbildern von einem Bewegungsmittel M nacheinander an dieselbe Bilderzeugungsposition versetzt zu werden. Da sich jede der Bilderzeugungseinheiten 25 aus den gleichen Teilen zusammensetzt (mit Ausnahme des darin aufzunehmenden Entwicklermatenals), wird nur die Bilderzeugungseinheit 25BK für Schwarz beschrieben und die Beschreibung der Einheiten für die anderen Farben im Interesse einer knappen Darstellung weggelassen. Gleiche Teile sind jeweils mit demselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei der jeweiligen Ziffer zur raschen Erkennung Buchstaben für die jeweilige Farbe zugeordnet sind. Die stellvertretend beschriebene Bilderzeugungseinheit 25BK für Schwarz, die in Fig. 4 vergrößert dargestellt ist, weist eine drehbare photoempfindliche bzw. Photorezeptor-Trommel 27, die einen Magneten 26 umschließt, eine Corona-Aufladungseinrichtung 28 und einen Tonertrichter 29 auf, in dessen unterem Bereich in einer der Photorezeptortrommel 27 gegenüberliegenden Position eine drehbare Toneraufnahme- Elektrodenwalze 30 und oberhalb und angrenzend an die Walze 30, die mit einer Hochspannungsquelle 34 (Wechselspannung) verbunden ist, ein Tonerabweisblech 32 angeordnet sind. Der Trichter 29 enthält einen Einkomponententoner 31. Innerhalb der Photorezeptortrommel 27 ist der Magnet 26 so fixiert, daß seine Pole zur Innenseite des Tonertrichters 29 zeigen. Die Oberfläche der Photorezeptortrommel 27 wird von der Corona-Aufladungsvorrichtung 28 bei -400 V aufgeladen und anschließend mit dem von der Belichtungseinrichtung 24 ausgesandten Laserlioht L belichtet, so daß auf der Trommel ein elektrostatisches latentes Bild entsteht. Dann wird der im Tonertrichter 29 enthaltene magnetische Einkomponententoner 31 magnetisch an die Oberfläche der Photorezeptottrommel 27 angezogen und bleibt dort haften, um das auf der Trommel erzeugte elektrostatische latente Bild in ein sichtbares Tonerbild zu entwickeln. Die Menge des Toners, der auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel 27 haften bleiben soll, wird durch das Tonerabweisblech 32 auf eine Dicke von etwa 50 µm begrenzt, und wenn sich die Photorezeptortrommel 27 dreht, wird der anhaftende Toner anschließend an der Toneraufnahme-Elektrodenwalze 30 vorbeigeführt, die der Oberfläche der Photorezeptortrommel 27 im Abstand von 300 µm gegenübersteht. Zur Entwicklung des latenten Bildes auf dem Photorezeptor in ein sichtbares Bild wurde an die Toneraufnahme-Elektrodenwalze 30 über die Hochspannungsquelle 34 (Wechselspannung) eine Wechselspannung angelegt (Frequenz: 1 kHz, 1 kV effektiv, DC-Vorspannung: -350 V).
Fig. 5 zeigt die Bauweise der Bilderzeugungseinheiten für die Farben Gelb, Magenta und Blau. Zwar sind die Bauteile der Einheiten die gleichen wie bei der in Fig. 4 gezeigten Bilderzeugungseinheit für Schwarz, jedoch unterscheidet sich die Zusamensetzung des im Tonertrichter 29 aufzunehmenden Entwicklermatenals 35 von dem magnetischen Einkomponententoner 31 von Fig. 4. Bei Fig. 5 ist das Entwicklermaterial 35 ein Zweikomponenten-Entwicklermaterial, das sich aus einem magnetischen Träger 36 und einem Farbtoner 37 zusammensetzt. Der Farbtoner 37 ist dazu eingerichtet, zum Aufladen durch Reibungselektrizität mit dem Träger 36 in Kontakt zu kommen, um an der Oberfläche der Photorezeptortrommel elektrostatisch haften zu bleiben; die übrigen Bilderzeugungsvorgänge sind die gleichen wie bei dem zuvor beschriebenen Schwarz.
Im folgenden wird der Ablauf der Erzeugung eines Vollfarbbilds beschrieben, wobei wieder auf Fig. 3 Bezug genommen wird.
Aus einem Behälter der gewünschten Größe einer Papierzuführeinheit 37 wird ein Übertragungspapier (nicht gezeigt) so zugeführt, daß es um ein Übertragungspapier-Halteglied 38 aus einer 100 µm dicken Polyesterfolie gelegt wird. Zunächst wird die Bilderzeugungseinheit 25BK für Schwarz von dem Bewegungsmittel M an die Bilderzeugungsposition versetzt, und es wird von der Laserbelichtungseinrichtung 24 Licht für das Schwarz anteilsignal abgestrahlt. Das dabei entstehende latente Bild wird in der Bilderzeugungseinheit 25 BK zu einem sichtbaren Tonerbild entwickelt, das mittels der Transferaufladeeinrichtung 39 auf den Papierbogen übertragen wird. Dann wird die Bilderzeugungseinheit 250 für Blau von dem Bewegungsmittel M zusammen mit der Bilderzeugungseinheit 25 BK für Schwarz versetzt, und zwar zu der Position, an der zuvor die Bilderzeugungseinheit 25BK für Schwarz gewesen war, und anschließend wurde der analoge Bilderzeugungsvorgang unter Einsatz der Bilderzeugungseinheit 250 für Blau, der Bilderzeugungseinheit 25M für Magenta und schließlich der Bilderzeugungseinheit 25Y für Gelb wiederholt, so daß auf dem Übertragungspapier ein schönes Vollfarbbild entstand. Danach wurde der Papierbogen zur thermischen Fixierung des Bildes in einer Fixiereinheit 41 von einer Trenn- Aufladevorrichtung 40 vom Übertragungspapier-Halteglied 38 abgenommen. Damit war das gewünschte Vollfarbbild fertig.

Ausführungsform 2

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Vorrichtung für die Farb-Elel(trophotographie in einer anderen Ausführungsform der Erfindung, und zwar hauptsächlich den Druckbereich P2 der Vorrichtung, wobei in Fig. 6 der Zustand der Vorrichtung im Farbmodus dargestellt ist, während Fig. 7 den Zustand der Vorrichtung im Einfarbmodus zeigt. Wie in Fig. 6 und 7 gezeigt, sind im Druckbereich P2 ebenfalls die vier Bilderzeugungseinheiten 42BK, 42C, 42M und 42Y nebeneinander angeordnet, die als Ganzes nach der Seite bewegbar und dazu eingerichtet sind, von einem Bewegungsmittel M der Reihe nach zu einer ersten Bilderzeugungsposition 56 versetzt zu werden, die einem Übertragungspapier-Halteglied 55 gegenüberliegt Da sich jede der Bilderzeugungseinheiten 42 aus den gleichen Bauteilen zusammensetzt (außer dem darin aufzunehmenden Entwicklermaterial), wird nur die Bilderzeugungseinheit 42BK für Schwarz beschrieben und die Beschreibung der Einheiten für die anderen Farben im Interesse einer knappen Darstellung weggelassen. Gleiche Teile sind jeweils mit demselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei den Ziffern zur rascher Erkennung jeweils Buchstaben für die jeweilige Farbe zugeordnet sind.
Die Bilderzeugungseinheit 42BK für Schwarz, die in Fig. 8 vergrößert dargestellt ist, weist auf: eine Trommel 43 mit einem organischen Photorezeptor, der sich aus einem Material zusammensetzt, bei dem Phthalocyanin in einem Bindemittelharz der Polyestergruppe dispergiert ist, einen zweipoligen Magneten 44, der auf derselben Welle montiert ist wie die Photorezeptortrommel 43 und von der Trommel 43 umschlossen wird, eine Corona-Aufladeeinrichtung 45 zum negativen Aufladen der Oberfläche der Photorezeptortromme 43, die mit einer Gitterelektrode 46 zur Steuerung des Ladungspotentials der Photorezeptortrommel 43 versehen ist, und einen Tonertrichter 48 mit einer Toneraufnahme-Elektrodenwalze 53 aus einem Aluminiumoxidmaterial, die im unteren Bereich des Trichters 48 gegenüber der Photorezeptortrommel 43 drehbar angeordnet und mit einer Hochspannungsquelle 54 (Wechselspannung) verbunden ist, über die an die Walze eine Hochspannung angelegt wird. Die Toneraufnahme-Elektrodenwalze 53 ist außerdem mit einem die Tonermenge beschränkenden Blech 52 aus magnetischem Nickelmaterial und einer Abstreifeinrichtung 55 aus Polyesterfolie, mit der der Toner von der Oberfläche der Toneraufnahme-Elektrodenwalze 53 abgestreift wird, versehen. Die Flußdichte auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel 43 beträgt 800 Gs; die Photorezeptortrommel 43 hatte einen Durchmesser von 30 mm und wurde mit einer Umfangsgesohwindigkeit von 30 mm/s gedreht.
In den Tonertrichter 48 wurde ein Entwicklermaterial 51 gegeben, das durch Vermischen eines Trägers 49 aus Eisenteilohen, die einen Durchmesser von 100 µm hatten und an der Oberfläche mit Siliconharz beschichtet waren, mit Toner 50 hergestellt wurde, so daß das Entwicklermaterial durch magnetische Kräfte an die Oberfläche der Photorezeptortrommel 44 angezogen werden konnte. Der verwendete Toner 50 wurde hergestellt durch Vermischen von 5 % Ruß und 2 % eines Hydroxyoarbonsäure-Metallkomplexes mit Styrolacrylharz mit Zusatz von 0,1 % kolbidalem Siliciumoxid (jeweils in Gewichtsprozent).
Die Arbeitsweise der Vorrichtung für die Farb-Elektrophotographie, die so aufgebaut ist wie bisher beschrieben, wird hauptsächlich unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert.
Die Oberfläche der Photorezeptortrommel 43 wurde von der Corona-Aufladeeinrichtung 45 bei -500 V aufgeladen (aufgedrückte Spannung -4 kV, Spannung am Gitter 46: -500 V). Das Laserabtastlicht L wurde auf die Photorezeptortrommel 43 geworfen, um das elektrostatische latente Bild zu erzeugen. Dabei betrug das Belichtungspotential der Photorezeptortrommel 43-100 V. Wenn die Photorezeptortrommel 43 mit dem so entstandenen elektrostatischen latenten Bild durch das Entwicklermaterial 51 bewegt wird, bewegt sich das vom Magneten angezogene Zweikomponenten-Entwicklermaterial 51 nicht, und es bewegt sich nur der Toner 50 zusammen mit der Photorezeptortrommel 43; nach Passieren des die Tonermenge begrenzenden Blechs 52 war auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel 43 eine etwa 30 µm dicke gleichmäßige Tonerschicht entstanden. Zu diesem Zeitpunkt wurde an das die Tonermenge begrenzende Blech 52 eine Spannung von -500 V angelegt und der Toner mit etwa -3 ºC/g aufgeladen. Anschließend wurde die Photorezeptortrommel 43, an der die Tonerschicht haftete, an der Toneraufnahme-Elektrodenwalze 53 vorbeigeführt der mittels der Hochspannungsquelle 54 eine Wechselspannung von -400 V o-p (Peak/Peak bei 800 V) aufgedrückt wurde, die mit einer Gleichspannung von -300 V überlagert wurde, deren Kurvenform in Fig. 9 gezeigt ist. Die Tonerschicht auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel 43 erfuhr eine Bewegung von der Photorezeptortrommel 43 zur Toneraufnahme-Elektrodenwalze 53, und der Toner im Nichtbildbereich wanderte allmählich auf die Walze 53, während auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel 43 im Bildbereich ein Bild zurückblieb, bei dem Negativ und Positiv vertauscht waren.
Der an der Toneraufnahme-Elektrodenwaize 53 anhaftende Toner wird von der Abstreifeinrichtung 55 abgestreift und in den Tonertrichter 48 zurückgeführt, so daß er bei der nachfolgenden Bilderzeugung wieder verwendet werden kann. Damit erhält man auf der Photorezeptortrommel 43 das Tonerbild in Schwarz. Die anderen Entwickler, d.h. die Bilderzeugungseinheiten 42C, 42M und 42Y, sind gleich aufgebaut wie die Einheit 42BK für Schwarz und erfahren den gleichen Bilderzeugungsvorgang.
Wieder unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird zunächst der Aufbau des Druckbereichs P2 in dem für den Farbmodus zutreffenden Zustand beschrieben. Die nebeneinander angeordneten Bilderzeugungseinheiten 42BK, 42C, 42M und 42Y sind als Ganzes nach der Seite bewegbar, und die jeweiligen Bilderzeugungseinheiten können der Reihe nach zu der ersten Bilderzeugungsposition 56 gegenüber dem Übertragungspapier-Halteglied 55 versetzt werden. Eine Laserbelichtungseinrichtung 57 ist dazu eingerichtet, ein Laserstrahlabtastlicht L zu erzeugen, das von dem in den Druckbereich P2 eingespeisten Signal modulien wird; bei dem in Fig. 6 gezeigten Zustand wird das Licht L von einem Reflexionsspiegel 59 reflektiert und trifft dann auf die Oberfläche der Photorezeptortrommel 43 der Bilderzeugungseinheit, die an der ersten Bilderzeugungsposition 56 steht. Der Einsatz der Reflexionsspiegel 60 und 61 ist für den Einfarbmodus vorgesehen; beim Zustand nach Fig. 6 sind sie nicht im Strahlengang und haben keine Funktion. Am Rahmen der Vorrichtung sind die Löschlampen 62 und 63 montiert, wobei die Lampe 62 so plaziert ist, daß sie die Oberfläche der Photorezeptortrommel 43 der an der ersten Bilderzeugungsposition 56 stehenden Bilderzeugungseinheit bestrahlt, während die Lampe 63 so plaziert ist, daß Sie auf die Bilderzeugungseinheit wirkt, die rechts von der erstgenannten Einheit steht. Das Übertragungspapier-Halteglied 55 besteht im wesentlichen aus einer 100 µm dicken zu einem Zylinder geformten Polyesterfolie, die dazu bestimmt ist, auf das an ihrer Oberfläche anliegende Übertragungspapier jeweils in derselben Position Tonerbilder in vier Farben zu übertragen, während das Halteglied 55 vier Drehungen ausführt. Das Übertragungsbogen-Halteglied 55 ist im Inneren an der der ersten Bilderzeugungsposition entsprechenden Stelle mit einer Übertragungs-Aufladeeinrichtung 64 versehen und weist außerdem die Löscheinrichtungen 65 und 66 zum Löschen des Tonerbildes nach der Übertragung, einen Papierbogen, eine Polyesterfolie etc., die Reinigungseinrichtung 67 und eine anziehende Aufladeeinrichtung 68 usw. zum Anziehen des Papierbogens auf der Polyesterfolie auf. Die Trennaufladevorrichtung 69 ist dazu vorgesehen, nach Absohluß aller Übertragungsvorgänge den Papierbogen von dem Halteglied 55 zu trennen; sie wird zu einer mit 69' bezeichneten Position bewegt, wenn die Bilderzeugungseinheit gegenüber dem in Fig. 6 gezeigten Zustand nach links bewegt wird. Im unteren Bereich des Vorrichtungsgehäuses G befindet sich der Papierzuführbereich 70 mit drei Papierbehältern für Kopierpapierbogen unterschiedlicher Größe, von wo der gewünschte Papierbogen über einen Papierdurchlaß 71 dem Übertragungspapier-Halteglied 55 zugeführt wird, wobei er beim Zustand von Fig. 6 von einem Umleitungselement 72 in einen ersten Durchlaß 73 geleitet wird. Ein zweiter Papierdurchlaß 74 und eine Übertragungs-Aufladevorriohtung 75 sind während des Farbmodus nicht in Betrieb. Bei Fig. 6 ist auf der linken Seite eine Fixiereinrichtung 76 zum Fixieren des Tonerbildes auf dem Papierbogen nach der Übertragung eingezeichnet.
Vorstehend sind die wesentlichen Teile des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Elektrophotographie und deren Zustand während des Farbmodus beschrieben worden.
Anschließend wird für den obigen Fall die Bilderzeugungsfunktion beschrieben.
Der Papierbogen (nicht eingezeichnet) wird vom Papierzuführbereich 70 aus durch die Papierdurchlässe 71 und 73 zugeführt und durch die Wirkung der anziehenden Aufladevorrichtung 68 um das Übertragungspapier-Halteglied 55 gelegt. Zunächst wurden die einzelnen Bilderzeugungseinheiten gegenüber der Position von Fig. 6 nach links versetzt, und die Bilderzeugungseinheit 42Y für Gelb steht an der ersten Bilderzeugungsposition 56 gegenüber dem Übertragungspapier-Halteglied 55, so daß das Signallicht für die Gelbkomponente mit dem Laserstrahl L belichtet wird. Das dabei entstehende latente Bild wird in der Bilderzeugungseinheit 42Y, wie bereits beschrieben, zu einem sichtbaren Tonerbild entwickelt, und das Tonerbild wird durch die Wirkung der Übertragungsaufladevorrichtung 64 auf den Papierbogen übertragen. Anschließend werden die einzelnen Bilderzeugungseinheiten nach rechts versetzt, und die Bilderzeugungseinheit 42M für Magenta wird im Austausch gegen die Bilderzeugungseinheit für Gelb an die erste Biiderzeugungsposition 56 versetzt, und es erfolgt der gleiche Bilderzeugungsvorgang. Zu diesem Zeitpunkt hat das Übertragungspapier-Halteglied 55, um das der Papierbogen gelegt ist, eine Umdrehung vollendet, und das Tonerbild in Magenta wird an derselben Stelle wie das gelbe Bild auf den Papierbogen übertragen. Der Vorgang wiederholt sich in gleicher Weise mit der Einheit für Blau und schließlich mit der Einheit für Schwarz, so daß sich auf dem Übertragungspapier ein schönes Vollfarbbild ergibt. Dann wurde der Papierbogen mittels der Trennaufladevorrichtung 69 von dem Übertragungspapier-Halteglied 55 getrennt, um abschließend in der Fixiervorrichtung 49 thermisch fixiert zu werden, so daß das gewünschte fixierte Vollfarbbild erzielt wurde. Soweit die Beschreibung die Arbeitsweise der Vorrichtung für die Elektrophotographie der vorliegenden Ausführungsform im Farbmodus.
Anschließend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung im Einfarbmodus unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Da im Einfarbmodus der allgemeine Aufbau der Vorrichtung als Ganzes der gleiche ist wie im Farbmodus und nur der Zustand eines Teils der Bauteile unterschiedlich ist, wird die Arbeitsweise unter Bezugnahme auf diesen Teil beschrieben.
Während des Einfarbmodus befinden sich die Bilderzeugungseinheiten in der in Fig. 7 dargestellten Position, und die Bilderzeugungseinheit 42BK für Schwarz steht an der Bilderzeugungsposition 77, der die Übertragungsaufladevorrichtung 75 für den Einfarbmodus gegenübersteht. Die Löschlampe 63 wirkt auf die Bilderzeugungseinheit 42BK. Im Einfarbmodus wird der Reflexionsspiegel 60 in die Position 60' gebracht, und das von der Laserbelichtungseinrichtung 57 abgegebene abtastende Laserstrahllicht L wird von den Reflexionsspiegeln 60' und 61 reflektiert und auf die Photorezeptortrommel der Bilderzeugungseinheit 42BK für Schwarz projiziert, die an der zweiten Bitderzeugungsposition 77 steht. Das Umleitungselement 72 im rückwärtigen Teil des Papierdurchlasses 71 befindet sich in der in Fig. 7 gezeigten Position, und der durch den Papierdurchlaß 71 zugeführte Papierbogen wird in diesem Fall durch den Papierdurchlaß 74 der zweiter Bilderzeugungsposition 77 zugeführt. Dabei ist die Trennaufladevorrichtung 69 in die Position 69' geschwenkt worden, wie in Fig. 7 gezeigt.
Während sich die einzelnen Teile der Vorrichtung im oben beschriebenen Zustand befinden, wird auf den vom Papierzuführbereich 70 aus durch die Papierdurchlässe 71 und 74 zugeführten Papierbogen an der zweiten Bilderzeugungsposition 77 das schwarze Tonerbild übertragen, und der Papierbogen wird in diesem Fall der Fixiereinrichtung 76 zugeführt, indem er danach oberhalb des Übertragungspapier-Halteglieds 55 hindurohgeführt wird. In diesem Fall vollzieht das Übertragungspapier-Halteglied 55 lediglich eine Drehung und verschiedene Auflade- und sonstige Vorrichtungen sind außer Betrieb. Daher kommt es bei diesem Kopiermodus kaum zur Abnutzung, Verschmutzung usw. der einzelnen Teile des Übertragungspapier-Halteglieds.

Ausführungsform 3

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Farb-Elektrophotographieverfahren beschrieben, wobei wieder auf die Fig. 6 und 8 Bezug genommen wird.
Bei dieser Ausführungsform wurde die Photorezeptortrommel 43 der einzelnen Bilderzeugungseinheiten auf einen Durchmesser von 30 mm eingestellt und mit eine Umfangsgeschwindigkeit von 180 mm/s gedreht. Durch Einsatz der Bilderzeugungseinheit erfolgte die Bilderzeugung nach demselben Verfahren wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform 2.
Für den vorstehenden Fall sind Änderungen des Ladungspotentials der verwendeten Photorezeptortrommeln der einzelnen Bilderzeugungseinheiten 42BK, 42Y, 42M und 42C bei einer Umgebungstemperatur von 40 ºC (bei einer Temperatur von 45 ºC im Inneren der Vorrichtung) in Fig. 10 jeweils durch eine gestrichelte Linie, eine durchgehende Linie mit einem Strich, eine durchgehende Linie mit zwei Strichen und eine durchgehende Linie mit drei Strichen angegeben. Die durchgezogene Linie von Fig. 10 zeigt die Änderung des Ladungspotentials bei Dauereinsatz desselben Photorezeptors.
Wird der Photorezeptor bei hoher Temperatur kontinuierlich verwendet, nimmt sein Oberflächenpotential, wie in Fig. 10 gezeigt, mit der Zeit ab, was zu Veränderungen beim erzielten Bild führt, wenn jedoch die bei der vorliegenden Ausführungsform vorgesehenen Vorkehrungen getroffen werden, sind die Photorezeptoren der einzelnen Bilderzeugungseinheiten keinen elektrostatischen Belastungen, wie z.B. durch Corona-Aufladung, Lichtlöschen usw. ausgesetzt und bleiben in einem dunklen Bereich, wobei auch ein Temperaturanstieg vermieden werden kann, weil keine Drehung der Photorezeptortrommel erfolgt. Wird im vorliegenden Fall die Photorezeptor-Einsatzdauer während der Erzeugung der Einfarbbilder für das Farbbild mit T bezeichnet, kann die Zeit t für das elektrostatische Ruhen des Photorezeptors bis zum nächsten Einsatz des nachfolgenden Photorezeptors derselben Bilderzeugungseinheit auf einem Wert von etwa drei Mal T gehalten werden; in dieser Zeit kann sich der Photorezeptor von der elektrostatischen Ermüdung vollständig erholen, so daß die Bilderzeugung beim nächsten Einsatz mit denselben Potentialeigenschaften erfolgt wie zuvor. Infolgedessen können jederzeit gleichmäßig schöne Farbbilder erzielt werden. Versuche haben gezeigt, daß wirksame Ergebnisse erzielt werden, wenn die Beziehung zwischen der Photorezeptor-Einsatzdauer T und der Photorezeptor-Ruhezeit t T< t lautet.

Ausführungsform 4

Im folgenden wird die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Farb-Elektrophotographie wieder unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert, und zwar hinsichtlich der Durchführung zur kontinuierlichen Herstellung von 100 Farbdrucken.
Es wurden Farbbilder hergestellt, indem der bei Ausführungsform 2 beschriebene Vorgang durchgeführt wurde, wobei jeweils nach 10 Farbbild bogen die Drehung der Photorezeptortrommel für 10 Sekunden unterbrochen wurde, um den Photorezeptor photostatisch zu Ruhe kommen zu lassen; anschließend wurde der Farbbilderzeugungsvorgang wieder aufgenommen. Auf diese Weise konnten selbst bei einer Umgebungstemperatur von 40 ºC fortlaufend 100 Blatt gleichbleibend schöne Farbbilder erzielt werden.

Ausführungsform 5

Im folgenden wird bei Verwendung des bekannten Farbdruckers gemäß Fig. 2 die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Farb-Elektrophotographie erläutert.
Während sich die Photorezeptortrommel 8 gemäß Fig. 2 in der durch einen Pfeil angezeigten Richtung dreht, wird ihre Oberfläche durch die Corona-Aufladevorrichtung 9 gleichmäßig aufgeladen. Danach wird der durch ein Signal zur Erzeugung eines gelben Bildes als erste Farbe modulierte Laserstrahl L auf die Oberfläche der Photorezeptortrommel 8 geworfen, um dort ein elektrostatisches latentes Bild zu erzeugen, das dann als erstes vom Entwickler 13 für Gelb, der der Photorezeptortrommel 9 gegenübersteht, entwickelt wird, so daß man das gelbe Tonerbild erhält. Bis das so erzeugte gelbe Tonerbild an der dem Übertragungspapier-Halteglied 11 gegenüberstehenden Position anlangt, ist ein vom Papierzuführbereich 18 aus zugeführter Papierbogen um den Außenumfang des Halteglieds 11 gelegt worden, wobei die Vorderkante des Papierbogens vom Halteteil 19 erfaßt wird; die zeitliche Abstimmung ist so gewählt, daß das gelbe Tonerbild auf der Photorezeptortrommel an eine vorgegebene Position des Papierbogens gelangt.
Nachdem das gelbe Tonerbild auf dem Photorezeptor 8 durch die Wirkung der Transferaufladevorrichtung 20 auf das Kopierpapier übertragen worden ist, wird die Oberfläche des Photorezeptors 8 von der Reinigungseinrichtung 12 gereinigt, und dann wurde die Trommel 8 zum elektrostatischen Ruhenlassen des Photorezeptors gedreht, wobei die Entladung der Corona-Aufladungsvorrichtung 9 drei Sekunden lang ausgesetzt wurde. Im Anschluß daran erfolgte die Bilderzeugung in Magenta auf die gleiche Weise wie bei Gelb. Dann erfolgte die Bilderzeugung in Blau und Schwarz in der gleichen Weise wie bei Magenta, nachdem der Schritt des drei Sekunden langen elektrostatischen Ruhenlassens eingeschaltet worden war. Im vorstehenden Fall wurde im Entwicklungsbereich 10 jede der Entwicklungseinheiten, die entsprechend der gewünschten Farbe zu benutzen war, zur Photorezeptortrommel hin versetzt, so daß sie für die Entwicklung bereit war. Auf die oben beschriebene Weise wurden Tonerbilder in vier Farben übereinander auf den Papierbogen auf dem Übertragungspapier-Halteglied 11 übertragen, wodurch auf dem Papierbogen das Farbbild entstand. Nachdem die Tonerbilder in allen Farben übertragen worden waren, wurde der Papierbogen mittels des Trennelements 21 vom Halteglied 11 getrennt, und die Bilder wurden auf dem Transportweg 22 der Fixiereinrichtung 23 zugeleitet und dort fixiert. Auf die oben beschriebene Weise wurden schöne Farbbilder selbst bei einer Umgebungstemperatur von 40 ºC erzielt.

Ausführungsform 6

Es wird ferner Bezug genommen auf Fig. 11, die hauptsächlich den Bilderzeugungsbereich einer Farb-Elektrophotographievorrichtung in einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In Fig. 11 werden digitale Farbsignaie in den Druckbereich P3 eingespeist, um einer Laserbelichtungsvorrichtung 78 zugeführt zu werden. Im Druckbereich P3 sind die vier Bilderzeugungseinheiten 79BK, 79C, 79M und 79Y, die miteinander drehbar sind, kreisförmig angeordnet, so daß durch ein Bewegungsmittel M eine Einheit nach der anderen einem Übertragungspapier-Halteglied 80 gegenübersteht. Die Tonertrichter 81BK, 81C, 81M und 81Y für Schwarz bzw. Blau bzw. Magenta bzw. Gelb werden über Zuleitungen (nicht abgebildet) mit der Gruppe der Bilderzeugungseinheiten verbunden. Da jede der Bilderzeugungseinheiten 79 sich aus den gleichen Bauteilen zusammensetzt (abgesehen vom aufzunehmenden Entwicklermaterial), wird nur die Bilderzeugungseinheit 79BK für Schwarz beschrieben, während auf eine Beschreibung der Einheiten für die anderen Farben im Interesse einer knappen Darstellung verzichtet wird. Gleiche Teile sind jeweils mit demselben Bezugszeichen bezeichnet, dem zur raschen Identifizierung jeweils Buchstaben für die einzelnen Farben zugeordnet sind. Die stellvertretend beschriebene Bilderzeugungseinheit 79BK für Schwarz, die in Fig. 12 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, weist auf: eine drehbare photoempfindliche Trommel bzw. Photorezeptortrommel 83, die einen Magneten 82 umschließt, eine Corona-Aufladevorrichtung 84, einen Trichter 85 für Entwicklermaterial, eine Toneraufnahme-Elektrodenwalze 87, die einen Magneten 86 umschließt ein Tonerabweisblech 90, das oberhalb und angrenzend an die Walze 87, die mit einer Hochspannungsquelle 93 (Wechselspannung) verbunden ist, angeordnet ist, und eine Reinigungseinheit 91, wobei in dem Trichter 85 ein Zweikomponenten-Entwicklermaterial 89 enthalten ist. Im Inneren der Photorezeptortrommel 83 ist der Magnet 82 so angeordnet, daß seine Pole zur Innenseite des Tonertrichters 85 zeigen. Die Oberfläche der Photorezeptortrommel 83 wird von der Corona-Aufladevorrichtung 84 bei -400 V aufgeladen und dann mit dem Laserlicht L belichtet, damit aufihr ein elektrostatisches latentes Bild entsteht. Dann wird das im Trichter 85 enthaltene Zweikomponenten-Entwicklermaterial 89 magnetisch an die Oberfläche der Photorezeptortrommel 83 angezogen, damit der Toner auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel 83 haften bleibt und das darauf gebildete elektrostatische latente Bild in ein sichtbares Tonerbild entwickelt werden kann Die Tonermenge, die auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel 83 haften bleiben soll wird durch das Tonerabweisblech 90 auf eine Dicke von etwa 0,3 bis 3 mm beschränkt; anschließend wird der anhaftende Toner an der Toneraufnahme-Elektrodenwalze 87 vorbeigeführt, die der Oberfläche der Photorezeptortrommel 83 im Abstand von etwd 0,4 mm gegenübersteht, während sich die Photorezeptortrommel 83 dreht. Um das latente Bild auf dem Photorezeptor in ein sichtbares Bild zu entwickeln, wurde zusätzlich zu der auf den Träger wirkenden Anziehungskraft des in der Toneraufnahme-Elektrodenwalze 87 untergebrachten, feststehenden Magneten 86 an die Toneraufnahme-Elektrodenwalze 87 über die Hochspannungsquelle 93 (Wechselspannung) eine Wechselspannung angelegt (Frequenz: 1 kHz 1 kV effektiv, DC-Vorspannung: -350 V).
Im folgenden wird der Vorgang der Vollfarbbilderzeugung erläutert, wobei wieder auf Fig. 11 Bezug genommen wird.
Aus einem Behälter für die gewünschte Größe der Papierzuführeinheit 94 wird ein Übertragungspapier (nicht eingezeichnet) so zugeführt, daß es um das aus einer 100 µm dicken Polyesterfolie bestehende Übertragungspapier-Halteglied 80 gelegt wird. Zunächst wird die Bilderzeugungseinheit 79BK für Schwarz in die Bilderzeugungsposition bewegt, um das Signallicht für die Schwarzkomponente mit dem Laserlicht L zu belichten. Das dabei entstehende latente Bild wird in der Bilderzeugungseinheit 79BK zu einem sichtbaren Tonerbild entwickelt, und das Tonerbild wird durch die Wirkung der Transferaufladungsvorrichtung 96 auf den Papierbogen übertragen. Dann wird an die Position, an der die Bilderzeugungseinheit 79BK für Schwarz war, die Bilderzeugungseinheit 79C für Blau versetzt, indem die ganze Gruppe der Bilderzeugungseinheiten gedreht wird, und der gleiche Bilderzeugungsvorgang wurde unter Einsatz der Bilderzeugungseinheit 79C für Blau, anschließend der Bilderzeugungseinheit 79M für Magenta und schließlich der Bilderzeugungseinheit 79Y für Gelb wiederholt. Auf diese Weise wurde auf dem Übertragungspapierbogen ein schönes Vollfarbbild erzielt. Dann wurde der Papierbogen mittels einer paarweise vorhandenen Trennaufladeeinrichtung 97 vom Halteglied getrennt, damit das Bild in einer Fixiereinheit 89 thermisch fixiert werden konnte. Damit war das gewünschte Voltfarbbild fertig.
In Fig. 11 ist im rechten oberen Bereich eine Tonersammeleinrichtung 99 vorgesehen, um von der Reinigungseinheit der Bilderzeugungseinheit 79C, die an der eingezeichneten Position steht, Toner aufzunehmen; die Toneraufnahme erfolgt in Abständen jedes Mal, wenn eine Bilderzeugungseinheit an der vorbezeichneten Position ankommt. Um das Übertragungspapier-Halteglied 80 herum sind ferner eine Aufladevorrichtung 100 zum Anziehen des von der Papierzuführeinheit 94 aus zugeführten Übertragungspapiers auf dem Halteglied 80, Löscheinrichtungen 101 zum Löschen des Übertragungspapier-Halteglieds 80 und des Übertragungspapiers während der Bildung des Vollfarbbildes und ein Reinigungselement 102 zur Reinigung der Oberfläche des Halteglieds 80 nach Abschluß der Bilderzeugung angeordnet.
Auch wenn in der bisherigen Beschreibung der Ausführungsform der Vorrichtung für die Farb-Elektrophotographie angegeben ist, daß ein Zweikomponenten-Entwicklermaterial verwendet wird, können mit dem magnetischen Einkomponententoner die gleichen Wirkungen erzielt werden, zumindest bei Verwendung für die Bilderzeugungseinheit für Schwarz. Auch wenn beim Entwicklungsverfahren der einzelnen Bilderzeugungseinheiten ein Verfahren beschrieben worden ist, bei dem die Entwicklermaterialschicht vorab auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel gebildet wird, muß nicht eigens erwähnt werden daß die gleiche Wirkung mit dem normalen Entwicklungsverfahren erzielt werden kann, bei dem die Entwicklermaterialschicht auf einem Träger für das Entwicklermaterial gebitdet wird.
Auch wenn die Erfindung anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, daß für Fachkundige zahlreiche Abwandlungsmöglichkeiten ersichtlich sind. Soweit Abänderungen von der in den Ansprüchen definierten Erfindung gedeckt sind, sind sie daher als in der Erfindung beinhaltet anzusehen.

Claims

1. Vorrichtung für die Farb-Elektrophotographie, aufweisend:

mehrere bewegbare Bilderzeugungseinheiten (25, 42, 79), die jeweils ein photoempfindliches oder photographisch ansprechendes Glied (27, 43, 83) und eine Entwicklungseinheit aufweisen, wobei die jeweiligen Entwicklungseinheiten der jeweiligen Bilderzeugungseinheiten (25, 42, 79) Toner in mehreren Farben aufweisen;

eine einzelne Belichtungseinrichtung zum Erzeugen eines latenten Bildes auf jedem der jeweiligen photoempfindlichen oder photographisch ansprechenden Glieder (27, 43, 83) in der Belichtungsposition;

ein Bewegungsmittel (M) zum Versetzen der jeweiligen Bilderzeugungseinheiten (25, 42, 79) der Reihe nach zur gleichen ersten Bilderzeugungsposition (56) während der Farbbilderzeugung; und

ein Halteglied (38, 55, 80) zum Halten von Übertragungspapier an der ersten Bilderzeugungsposition, um die Übertragung eines auf dem photoempfindlichen oder photographisch ansprechenden Glied (27, 43, 83) erzeugten Tonerbildes auf das Übertragungspapier zu ermöglichen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Belichtungsposition der Belichtungseinrichtung fixiert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das photoempfindliche oder photographisch ansprechende Glied (27, 43, 83) jeder Bilderzeugungseinheit (25, 42, 79) einen fixierten Magneten (26, 44, 82) umschließt und bewegbar angeordnet ist, wobei die Bilderzeugungseinheiten (25, 42, 79) weiter einen Einfülltrichter für Toner (29, 48, 85) zur Aufnahme eines magnetischen Entwicklungsmaterials (37, 37, 50, 89), der in einer Position angeordnet ist, daß er dem photoempfindlichen oder photographisch ansprechenden Glied (27, 43, 83) gegenübersteht, damit das magnetische Entwicklungsmaterial (37, 37, 50, 89) magnetisch auf die Oberfläche des photoempfindlichen oder photographisch ansprechenden Gliedes (27, 43, 83) angezogen wird und dort haftet, und eine Sammelwalze (30, 53, 87) aufweisen, die in einer Lage angeordnet ist, daß sie dem photoempfindlichen oder photographisch ansprechenden Glied (27, 43, 83) gegenübersteht und überschüssiges Entwicklungsmaterial (37, 37, 50, 89) sammelt und auf dem photoempfindlichen oder photographisch ansprechenden Glied (27, 43, 83) das Tonerbild erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, die zum Anlegen einer Wechselspannung an die Sammelrolle (30, 53, 87) eingerichtet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der das magnetische Entwicklungsmaterial (31, 37, 50 89) einen magnetischen Träger und einen Toner umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der das magnetische Entwicklungsmaterial für eine schwarze Farbe ein magnetischer Einkomponententoner ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das auf dem photoempfindlichen oder photographisch ansprechenden Glied (27, 43, 83) zu erzeugende latente Bild ein elektrostatisches Bild ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine von der ersten Bilderzeugungsposition entfernte zweite Bilderzeugungsposition (77), wobei die Belichtungseinrichtung geschaltet werden kann zwischen einem ersten Zustand, der auf eine Bilderzeugungseinheit (25, 42, 79) in der ersten Bilderzeugungsposition (56) während des Farbmodus wirkt, und in der zweiten Bilderzeugungsposition (77) während des monochromatischen Modus wirkt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, die dazu eingerichtet ist, beim monochromatischen Modus das Halteglied für Übertragungspapier nicht einzusetzen.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Bewegungsmittel (M) gesteuert wird, so daß es die Gruppe der Bilderzeugungseinheiten (25, 42, 79) zusammen dreht und dadurch die Bilderzeugungseinheiten (25, 42, 79) während des Farbbildungsmodus der Reihe nach versetzt.

11. Verfahren für die Farb-Elektrophotographie, bei dem die Vorrichtung für die Farb- Elektrophotographie nach einem der Ansprüche 1 bis 10 betrieben wird, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß man jeweils Einfarbenbilder mit mehreren Farben erzeugt und die jeweiligen Einfarbenbilder zur Erzeugung eines Farbbildes kombiniert, wobei unter der Annahme, daß die Einsatzdauer des photoempfindlichen Gliedes während des jeweiligen Schrittes zur Erzeugung eines Einfarbenbildes für die Farbbilderzeugung als T angegeben wird, und die Zeit des elektrostatischen Ruhens des photoempfindlichen Glieds bis zum nächsten Einsatz des photoempfindlichen Glieds als t angegeben wird, zur Erzeugung des Farbbildes ein Schritt in einer Beziehung T < t wiederholt wird.

12. Verfahren für die Farb-Elektrophotographie, bei dem die Vorrichtung für die Farb- Elektrophotographie nach einem der Ansprüche 1 bis 10 betrieben wird, zum kontinuierlichen Erzeugen des gleichen Bildes mehrere Male, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß man die Farbe durch Kombinieren mehrerer Einfarbenbilder erzeugt und ein dafür eingesetztes photoempfindliches Glied während dessen kontinuierlichen Einsatzes für die Farbbilderzeugung elektrostatisch ruhen läßt.

13. Verfahren für die Farb-Elektrophotographie, bei dem die Vorrichtung für die Farb- Elektrophotographie nach einem der Ansprüche 1 bis 10 betrieben wird, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß man jeweils Einzelfarbbilder in mehreren Farben erzeugt und die jeweiligen Einzelfarbbilder zur Erzeugung eines Farbbildes kombiniert, wobei zwischen den jeweiligen Einzelfarbbilderzeugungen in mehreren Farben Zeit vorgesehen ist, in der ein dafür eingesetztes photoempfindliches Glied elektrostatisch ruht.