DE69615727T2

DE69615727T2 - Fünfstufige Xerografievorrichtung

Info

Publication number: DE69615727T2
Application number: DE69615727T
Authority: DE
Inventors: Ellis D. Harris
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2016-03-30
Also published as: EP0735433B1; DE69615727D1; JPH08278676A; EP0735433A1; US5565974A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine xerographische Einheit und, insbesondere auf eine xerographische Einheit mit mehrfachem Ladungsniveau, die mehrfache Spannungsniveaus auf einen Photorezeptor mit sowohl einer Ladungs-Bereichs- Entwicklung (Charge Area Development - CAD) als auch einer Entladungs-Bereichs- Entwicklung (Discharge Area Development - DAD) zum Niederschlagen von Toner unterschiedlicher Farben erzeugt.
In der Praxis einer herkömmlichen Xerographie mit zweifachem Niveau ist der allgemeine Vorgang, um elektrostatische, latente Bilder auf einer eine Ladung zurückhaltenden Oberfläche, wie beispielsweise einem photoleitfähigen Element, zu bilden, derjenige, zuerst gleichförmig die die Ladung zurückhaltende Oberfläche aufzuladen. Die elektrostatische Ladung wird selektiv entsprechend einem Muster einer aktivierenden Strahlung, wie beispielsweise eines Lichtstrahls, entsprechend zu Original-Bildern weggenommen. Die selektive Wegnahme der Ladung beläßt ein latentes Ladungsmuster mit zweifachem Niveau auf der Abbildungsoberfläche, wobei die hohen Ladungsbereiche den Bereichen entsprechen, die nicht durch Strahlung belichtet sind. Ein Niveau dieses Ladungsmusters wird durch Entwicklung von diesem mit Toner sichtbar gemacht. Der Toner ist allgemein ein gefärbtes Pulver, das an dem Ladungsmuster durch elektrostatische Anziehung anhaftet. Das entwickelte Bild wird dann an der abbildenden Oberfläche fixiert oder wird auf ein Aufnahmesubstrat, wie beispielsweise weißes Papier, übertragen, an dem es durch geeignete Schmelztechniken fixiert wird.
In einer Farbhervorhebungs-Abbildung mit dreifachem Niveau werden, im Gegensatz zu einer herkömmlichen Xerographie, unter Belichtung, drei Ladungsniveaus auf der die Ladung zurückhaltenden Oberfläche erzeugt. Die hoch aufgeladenen (d. h. nicht belichteten) Bereiche werden mit Toner entwickelt und der Bereich, der vollständiger entladen ist, wird auch entwickelt, allerdings mit einem Toner einer unterschiedlichen Farbe. Der Bereich mit einer Zwischenbelichtung wird nicht entwickelt. Demzufolge enthält die die Ladung zurückhaltende Oberfläche drei Belichtungsniveaus; Null-Belichtung, Zwischen-Belichtung und Voll-Belichtung, was den drei Ladungsniveaus entspricht. Diese drei Niveaus können entwickelt werden, um zum Beispiel schwarz, weiß und eine einzelne Farbe zu drucken.
In der xerographischen Einheit mit dreifachem Niveau, wie sie in der Fig. 1 zum Stand der Technik dargestellt ist, wird ein photoleitfähiges Band, das aus einer photoleitfähigen Oberfläche auf einem elektrisch leitfähigen, licht-transmissiven Substrat besteht, auf ein selektiv hohes, gleichförmiges positives oder negatives Potential, V&sub0;, aufgeladen.
Die gleichförmig aufgeladene Oberfläche des photoleitfähigen Bands wird durch eine Rasterausgabe-Abtasteinrichtung (Raster Output Scanner - ROS) mit dreifachem Niveau belichtet, was bewirkt, daß die die Ladung zurückhaltende Oberfläche entsprechend dem Ausgang von der Abtasteinrichtung entladen wird. Diese Abtastung führt zu drei separaten Entladungsbereichen auf dem Photorezeptor, wobei jeder Bereich bei einem von drei möglichen Niveaus belichtet wird: (1) Null-Belichtung, was zu einer Spannung gleich zu Vddp führt und unter Verwendung einer aufgeladenen Bereichsentwicklung (CAD) entwickelt werden wird; (2) Voll-Belichtung, was zu einem niedrigen Spannungsniveau VC führt und unter Verwendung einer entladenen Bereichsentwicklung (DAD) entwickelt wird; und (3) Zwischen-Belichtung, was ein Zwischenspannungsniveau VW ergibt und nicht entwickelt wird und einen weißen Bereich auf dem Druck ergibt. Diese Spannungsniveaus sind schematisch in Fig. 1 dargestellt.
Der Photorezeptor, der anfänglich auf eine Spannung V&sub0; aufgeladen wird, unterliegt einem Dunkelabfall auf ein Niveau Vddp (VCAD) gleich ungefähr minus 900 Volt in diesem erläuternden Beispiel. Wenn an einer Belichtungsstation belichtet wird, wird der Photorezeptor auf Vc' (VDAD) gleich ungefähr minus 100 Volt in Farbhervorhebungsbereichen (d. h. eine andere Farbe als schwarz) des Bilds entladen. Der Photorezeptor wird auch auf Vw (Vwhite) gleich zu minus 500 Volt abbildungsweise in dem Hintergrund (d. h. weiß), in Bildbereichen und indem Zwischendokumentenbereich entladen. Demzufolge befindet sich die Bildbelichtung auf drei Niveaus; Null-Belichtung (d. h. schwarz), Zwischen-Belichtung (weiß) und Voll-Belichtung (d. h. Farbe). Nach dem Hindurchführen durch die Belichtungsstatioh enthält der Photorezeptor hoch aufgeladene Bereiche und vollständig entladene Bereiche, die CAD und die DAD latenten Farbbildern entsprechen, und enthält auch einen auf ein Zwischenniveau aufgeladenen Bereich, der nicht entwickelt ist.
Eine Entwicklungsstation führt Entwicklermaterial in Kontakt mit den CAD und DAD elektrostatischen, latenten Bildern vor. Das Entwicklungssystem in einer xerographischen Einheit mit dreifachem Niveau weist eine erste und eine zweite Entwicklungseinrichtung auf. Die erste Entwicklungseinrichtung bringt Entwicklermaterial, anhand eines Beispiels positiv aufgeladener, schwarzer Toner, in Kontakt mit dem Photorezeptor zum Entwickeln der aufgeladenen Flächenbereiche (VCAD). Eine geeignete, elektrische DC-Vorspannung, Vbb, von ungefähr minus 600 Volt wird auf die erste Entwicklereinrichtung aufgebracht.
Die zweite Entwicklereinrichtung bringt Entwicklermaterial, beispielsweise negativ aufgeladenen, roten Toner, in Kontakt mit dem Photorezeptor zum Entwickeln der entladenen Flächenbereiche (VDAD). Eine geeignete DC-Biasspannung, Vcb, von ungefähr minus 400 Volt, wird an die zweite Entwicklereinrichtung angelegt.
Ein erläuterndes Beispiel einer xerographischen Einheit mit dreifachem Niveau wird in der US-A-4,990,955, vorgefunden.
Es sind verschiedene Abtasttechniken im Stand der Technik bekannt, um eine Drei- Niveau-Belichtungsabbildung zu erhalten. Eine herkömmliche Abtasteinrichtung mit fliegendem Fleck, wie sie beispielsweise in der Canon 9030 verwendet ist, verwendet eine ROS-Einheit, um ein belichtetes Bild auf eine photorezeptive Oberfläche mit einem Pixel zu einem Zeitpunkt "zu schreiben". Um eine höhere, räumliche Auflösung zu erhalten, kann eine Impuls-Abbildungs-Abtasteinrichtung verwendet werden. Diese Impuls- Abbildungs-Abtasteinrichtung bzw. ein -Scanner wird auch als eine Scophony-Abbildungs- Abtasteinrichtung in einem Artikel in Optical Engineering, Vol. 24, No. 1, Jan./Feb. 1985, Scophony Spatial Light Modulator, von Richard Johnson et al., erwähnt. Eine bevorzugte Technik, die für eine höhere, räumliche Auflösung geeignet ist, ist diejenige, ähnliche, optische Elemente, wie die Abtasteinrichtung mit fliegendem Fleck, zu verwenden (sich drehender Polygon, Laserlichtquelle, Vorpolygon- und Nachpolygon-Optiken), allerdings mit einem akkusto-optischen (A/O) Modulator, der viele Pixel zu einem gegebenen Zeitpunkt beleuchtet, was zu einer Abtasteinrichtung mit einem kohärenten Abbildungsansprechverhalten führt. Mit diesem Typ eines Abtastsystems kann das Belichtungsniveau, oder - niveaus, an der Abbildungsoberfläche durch Kontrollieren des Antriebssteuerniveaus des A/O-Modulators in Abhängigkeit von Videodaten kontrolliert bzw. gesteuert werden. In einem System mit dreifachem Niveau werden zwei Ansteuerniveaus verwendet, eines für eine weiße Belichtung und ein zweites, höheres Antriebsniveau für die DAD-Belichtung. Alternativ kann, anstelle davon, ein Zwischenbelichtungsniveau durch Steuern der akustischen Amplitude zu erhalten, eine Zwischenbelichtung unter Verwendung einer Impulsbreitenmodulation in einem Impulsabbildungssystem in Verbindung mit einem räumlichen Filtern erzielt werden.
In einer Vier-Niveau-Farb-Abbildung bzw. einer solchen in vierfachen Niveau werden, unter einer Belichtung, vier Ladungsniveaus auf der die Ladung zurückhaltenden Oberfläche erzeugt. Demzufolge enthält die die Ladung zurückhaltende Oberfläche vier Belichtungsniveaus; Null-Belichtung, eine niedrige Zwischen-Belichtung, eine hohe Zwischen- Belichtung und eine volle Belichtung, was den vier Ladungsniveaus entspricht. Diese drei Niveaus können entwickelt werden, um zum Beispiel schwarz, weiß und zwei Farben zu drucken.
In der xerographischen Vierfach-Niveau-Einheit, wie sie als Stand der Technik in Fig. 2 dargestellt ist, wird ein photoleitfähiges Band, das aus einer photoleitfähigen Oberfläche auf einem elektrisch leitfähigen, licht-transmissiven Substrat besteht, auf ein selektiv hohes, gleichförmiges, positives oder negatives Potential, V&sub0;, aufgeladen.
Die gleichförmig aufgeladene Oberfläche des photoleitfähigen Bands wird durch eine Vierfach-Niveau-Rasterausgabe-Abtasteinrichtung (ROS) belichtet, die bewirkt, daß die die Ladung zurückhaltende Oberfläche entsprechend dem Ausgang von der Abtastvorrichtung entladen wird.
Das photoleitfähige Band, das anfänglich auf eine Spannung V&sub0; (ungefähr minus 1000 Volt) aufgeladen wird, wird auf Vw (ungefähr minus 700 Volt) bildweise in den Hintergrund- (weißen) Bildbereichen und auf Vd (ungefähr minus 350 Volt) und auf Va (ungefähr minus 100 Volt) in den Farbhervorhebungs- (d. h. Farben anders als schwarz) Bildbereichen entladen.
Eine Entwicklungsstation schiebt Entwicklermaterial in Kontakt mit den elektrostatischen, latenten Bildern auf dem photoleitfähigen Band vor. Das Entwicklungssystem in der xerographischen Einheit mit vierfachem Niveau weist eine erste, eine zweite und eine dritte Entwicklungseinrichtung, die in einem ersten, einem zweiten und einem dritten Entwicklungseinrichtungsgehäuse jeweils enthalten sind, auf.
Der schwarze Toner von der ersten Entwicklungseinrichtung wird auf die Bereiche mit einer Spannung V&sub0; auf dem Photorezeptor angezogen und von den anderen zwei aufgeladenen Bereiche, Vd und Va, abgestoßen. Der positiv aufgeladene, schwarze Toner von der ersten Entwicklungseinrichtung wird auf die Bereiche mit der Spannung V&sub0; auf dem Photorezeptorband angezogen, die sich bei einem Ladungsniveau von minus 1000 Volt befinden, da die Vorspannung auf der ersten Entwicklungseinrichtung minus 800 Volt beträgt. Der positiv aufgeladene, schwarze Toner wird an die Photorezeptorbereiche angezogen, die stärker negativ als das Entwicklungseinrichtungsgehäuse sind. Umgekehrt wird der positiv aufgeladene, schwarze Toner von dem ersten Entwicklungseinrichtungsgehäuse nicht zu den Photorezeptorbereichen, Vd (ungefähr minus 350 Volt) und Va (ungefähr minus 100 Volt), angezogen, die positiver als die Vorspannung des ersten Entwicklungseinrichtungsgehäuses von minus 800 Volt sind.
Der Magenta-Toner von der zweiten Entwicklungseinrichtung wird an die Bereiche mit Spannung Va auf dem Photorezeptor angezogen und von den anderen zwei aufgeladenen Bereichen, Vd und V&sub0;, abgestoßen. Das Spannungsniveau Va von minus 100 Volt ist weniger negativ als die minus 300 Volt des zweiten Entwicklungseinrichtungsgehäuses und als die negative Ladung des Magenta-Toners. Der Magenta-Toner wird nicht an die Bereiche des Photorezeptors mit Spannungsniveaus Vd von minus 350 Volt angezogen, da diese Bereiche negativer als die Vorspannung von minus 300 Volt des zweiten Entwicklungseinrichtungsgehäuses sind und demzufolge den Magenta-Toner abstoßen.
Der Cyan-Toner von der dritten Entwicklungseinrichtung wird an die Bereiche mit sowohl der Spannung Va als auch der Spannung Vd auf dem Photorezeptor angezogen. Die Spannungsniveaus von Vd von minus 350 Volt und Va von minus 100 Volt sind beide positiver als eine Vorspannung von minus 600 Volt der dritten Entwicklungseinrichtung und des negativ aufgeladenen Cyan-Toners.
Demzufolge ziehen Bereiche mit einer Spannung V&sub0; auf dem Photorezeptor den schwarzen Toner von der ersten Entwicklungseinrichtung an, um ein schwarz gefärbtes Bild zu erzeugen. Die Bereiche mit der Spannung Vd auf dem Photorezeptor ziehen den Cyan- Toner von dem dritten Entwicklungseinrichtungsgehäuse an, um ein Cyan-Farbbild zu erzeugen. Die Bereiche mit einer Spannung Va des Photorezeptors ziehen den Magenta- Toner von der zweiten Entwicklungseinrichtung und den Cyan-Toner von der dritten Entwicklungseinrichtung an, um ein blau gefärbtes Bild zu erzeugen. Die Bereiche des Photorezeptors, die auf Vw von minus 700 Volt aufgeladen sind, werden nicht durch irgendwelchen Toner entwickelt, und zwar aufgrund der Vorspannung der Tonergehäuse und der Polaritäten der Toner.
Demzufolge wird die xerographische Einheit mit Vierfach-Niveau, wo die Spannungen der Farbhervorherbungsbereiche auf dem Photorezeptor und die Farbentwicklervorspannungen zwischen dem weißen Spannungsniveau und der Masse liegen werden, schwarz, weiß, cyan (die Färbe des Toners, dessen Gehäusevorspannung am nächsten zu weiß liegt) und blau (eine Mischung aus cyan und magenta) erzeugen.
Ein erläuterndes Beispiel einer xerographischen Einheit mit Vierfach-Niveau wird in der US-A-4,731,634 und der US-A-5,155,541 vorgefunden.
Eine xerographische Einheit mit Vierfach-Niveau, im Gegensatz zu einem Zweifach- Niveau und Dreifach-Niveau, kann nicht Farbbilder erzeugen, die die Tonerfarben anpassen. Zwei der Tonerfarben werden erzeugt, während die dritte Farbe eine Kombination einer dieser ersten zwei Tonerfarben und einer dritte Tonerfarbe ist.
Es sind alternative xerographische Einheiten mit Vierfach-Niveau zum Ausführen der erwünschten Bildung von drei unterschiedlichen Farbpixeln auf dem Photorezeptor vorhanden. Einige dieser Alternativen, wie beispielsweise die US-A-5,049,949, verwenden nicht das Kombinieren von zwei Tonerfarben, um ein drittes Farbpixel auf der Photorezeptoreinrichtung zu bilden, sondern schlagen direkt drei unterschiedliche Farbtoner auf der Photorezeptoreinrichtung ohne Kombination nieder.
Die US-A-5,317,373 offenbart eine elektrophotografische Druckmaschine zum Erzeugen eines Vier-Farb-Bilds, wobei zwei der Farben durch die Kombination von zwei oder mehr Tonerfarben erzeugt Werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung zum Bilden von Farbbildern auf einer eine Ladung zurückhaltenden Oberfläche in einem einzelnen Durchgang auf:
eine Einrichtung zum gleichförmigen Aufladen der die Ladung zurückhaltenden Oberfläche, eine Einrichtung zum Belichten der gleichförmig aufgeladenen Oberfläche, um ein latentes, elektrostatisches Ladungsmuster mit Fünffach-Niveau darauf zu bilden, gekennzeichnet durch eine Ladungs-Bereichs-Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln von zwei der fünf Niveaus, um zwei Tonerbilder aus zwei unterschiedlichen Farben darauf zu bilden, eine Entladungs-Bereichs-Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln von zwei der fünf Niveaus, um zwei Tonerbilder von zwei unterschiedlichen Farben darauf zu bilden, und eine Einrichtung zum Übertragen der Tonerbilder simultan auf ein Substrat.
Die Erfindung schafft demzufolge eine xerographische Einheit mit Fünffach-Niveau, die fünf Spannungsniveaus auf einem Photorezeptor mit sowohl Ladungs-Bereichs- Entwicklung (CAD) als auch Entladungs-Bereichs-Entwicklung (DAD) zum Niederschlagen von Toner von vier Farben erzeugt.
Andere Aufgaben und Erkenntnisse zusammen mit einem vollständigeren Verständnis der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung und die Ansprüche ersichtlich und erkannt werden, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, in denen:
Fig. 1 stellt die drei Spannungs-Entladungs-Niveaus dar, die durch das Belichtungssystem eines Abbildungssystems einer xerographischen Einheit mit dreifachem Niveau nach dem Stand der Technik erhalten sind.
Fig. 2 stellt die vier Spannungs-Entladungs-Niveaus dar, die durch das Belichtungssystem eines Abbildungssystems einer xerographischen Einheit mit vierfachem Niveau nach dem Stand der Technik erhalten sind.
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht des Farbdrucksystems, das eine xerographische Einheit mit fünffachem Niveau verwendet, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist.
Fig. 4 stellt die fünf Spannungs-Entladungs-Niveaus dar, die durch das Belichtungssystem der xerographischen Einheit mit fünffachem Niveau der Fig. 3, gebildet gemäß der vorliegenden Erfindung, erhalten sind.
Es wird nun Bezug auf Fig. 3 genommen, wo ein xerographisches Drucksystems 10 dargestellt ist, das die vorliegende Erfindung einsetzt, das ein eine Ladung zurückhaltendes Element in der Form eines photoleitfähigen Bands 12 verwenden kann, das aus einer photoleitfähigen Oberfläche und einem elektrisch leitfähigen Substrat besteht. Das photoleitfähige Band ist für eine Bewegung hinter eine Ladungsstation A, eine Belichtungsstation B, eine Entwicklungsstation C, eine Übertragungsstation D, eine Schmelzstation E und eine Reinigungsstation F befestigt. Das photoleitfähige Band 12 bewegt sich in der Richtung eines Pfeils 14, um aufeinanderfolgende Bereiche des photoleitfähigen Bands sequentiell durch die verschiedenen Verarbeitungsstationen, die um den Bewegungspfad davon herum angeordnet sind, zum Bilden von Bildern in einem einzelnen Durchgang des photoleitfähigen Bands durch alle Verarbeitungsstationen vorzuschieben. Das photoleitfähige Band 12 ist um eine Vielzahl von Rollen bzw. Walzen 16, 18 und 20 herumgeführt, wobei die erstere davon als eine Antriebswalze verwendet werden kann und die letztere davon dazu verwendet werden kann, eine geeignete Spannung des Photorezeptorbands 12 zu erzielen. Ein Motor 22 dreht die Walze 16, um das photoleitfähige Band 12 in Richtung des Pfeils 14 vorzuschieben. Die Antriebswalze 16 ist mit einem Motor 22 durch eine geeignete Einrichtung, wie beispielsweise einen Bandantrieb, gekoppelt.
Wie weiterhin anhand von Fig. 3 zu sehen ist, führen zu Anfang aufeinanderfolgende Bereiche des Bands 12 durch eine Aufladungsstation A hindurch, wo eine Korona- Entladungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Scorotron, ein Corotron oder ein Dicorotron, bezeichnet allgemein mit dem Bezugszeichen 24, das Band 10 auf ein selektiv hohes, gleichförmiges positives oder negatives Potential, V&sub0;, auflädt. Irgendein geeigneter Steuerschaltkreis, wie er ausreichend nach dem Stand der Technik bekannt ist, kann zum Steuern der Korona-Entladungsvorrichtung 24 eingesetzt werden.
Als nächstes werden die aufgeladenen Bereiche der Photorezeptoroberfläche durch eine Belichtungsstation B vorgeschoben. An der Belichtungsstation B wird der gleichförmig geladene Photorezeptor oder die die Ladung zurückhaltende Oberfläche 12 einer Rasterausgabe-Abtastvorrichtung (oder ROS) 26 ausgesetzt, die bewirkt, daß die die Ladung zurückhaltende Oberfläche aufgeladen verbleibt oder entsprechend dem Laserstrahlausgang von der Abtastvorrichtung entladen wird. Ein elektronisches Untersystem wandelt ein zuvor gespeichertes Bild in die geeigneten Steuersignale für die ROS in einer bildweisen Art um.
Der Laserstrahl 28 von der ROS 26 wird den Photorezeptor 12 belichten, was Bereiche des Photorezeptors entlädt und zu einem Photorezeptor führt, der fünf oder fünffache Belichtungsniveaus besitzt, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die fünf Spannungsniveaus, die auf dem Photorezeptor nach einer Belichtung und Entladung verbleiben, sind ungefähr minus 1000 Volt, minus 630 Volt, minus 380 Volt, minus 210 Volt und minus 100 Volt. Diese fünf Spannungsniveaus auf dem Photorezeptor entsprechen den vier Bildbereichen und einem Hintergrund oder einen weißen Bereich.
Das Niveau von minus 1000 Volt resultiert von dem Laserstrahl der ROS, der an diesem Bereich des Photorezeptors abgeschaltet wird, so daß keine Belichtung oder Entladung dort auftritt. Der Bereich mit einem Niveau von minus 100 Volt, erhielt eine maximale Belichtung des Laserstrahls der ROS, so daß sich die Photoleitfähigkeit auf ihr Restspannungsniveau entlädt. Die Zwischenspannungsniveaus von minus 630 Volt, minus 380 Volt und minus 210 Volt werden unter Verwendung des Laserstrahls der ROS an Zwischenenergieniveaus erhalten.
An der Entwicklungsstation C schiebt ein magnetisches Bürstenentwicklungssystem, bezeichnet allgemein mit dem Bezugszeichen 30, Entwicklermaterialien in Kontakt mit den elektrostatischen, latenten Bildern auf die Belichtungsniveaus des Photorezeptors vor. Das Entwicklungssystem 30 weist ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Entwicklungseinrichtungsgehäuse 32, 34, 36 und 38 auf. Vorzugsweise umfassen diese magnetischen Bürstenentwicklungseinrichtungsgehäuse zwei magnetische Bürstenentwicklungseinrichtungswalzen. Diese Walzen bringen deren jeweilige Entwicklermaterialien in Kontakt mit dem latenten Bild. Jedes Entwicklungseinrichtungswalzenpaar bildet eine Bürste, die Tonerpartikel aufweist, die durch die latenten Bilder auf dem Photorezeptor angezogen werden.
Die vier Entwicklungseinrichtungsgeräte 32, 34, 36 und 38 sind zum Entwickeln der vier Bildbereiche mit unterschiedlichen Farb-Tonern vorgesehen. Die die Ladung zurückhaltende Oberfläche des Photorezeptors 12, die die Bilder enthält, wird hinter die vier Gehäuse 32, 34, 36 und 38 der Entwicklungsstation C in einem einzelnen Durchgang geführt. Eine Farbdiskriminierung bei der Entwicklung des elektrostatischen, latenten Bilds wird durch elektrisches Vorspannen der vier Entwicklungseinrichtungsgeräte 32, 34, 36 und 38 zu geeigneten Spannungen zum Bewirken der Anziehung der vier erwünschten Toner von den Geräten zu den fünf unterschiedlichen Ladungsspannungsniveaus auf der die Ladung zurückhaltenden Oberfläche des Photorezeptors erreicht.
Als Beispiel enthält das erste Entwicklungseinrichtungsgehäuse 32 positiv aufgeladenen, schwarzen Toner mit einer elektrischen Vorspannung zu dem Gehäuse, die bei minus 740 Volt eingestellt ist. Die Ladungs-Bereichs-Entwicklung (CAD) wird verwendet. Der schwarze Toner wird zu Bereichen des Photorezeptors mit einem Niveau von minus 1000 Volt angezogen und von den aufgeladenen Bereichen der anderen vier Spannungsniveaus des Photorezeptors abgestoßen. Der positiv aufgeladene, schwarze Toner wird an die Bereiche mit einem Spannungsniveau von minus 1000 Volt des Photorezeptors angezogen, die negativer aufgeladen sind als das aufgeladene Gehäuse 32 mit minus 740 Volt. Umgekehrt wird der positiv aufgeladene, schwarze Toner in dem Gehäuse nicht auf Photorezeptorbereiche (von minus 630 Volt, minus 380 Volt, minus 210 Volt und minus 100 Volt) angezogen werden, die positiver als die Gehäusevorspannung von minus 740 Volt sind.
Wenn sich schwarzer Toner zu dem Photorezeptor bewegt, wird sich das Spannungsniveau dieses Bereichs des Photorezeptors annähern und sogar gleich zu dem Vorspannungsniveau des Entwicklungseinrichtungsgehäuses für den schwarzen Toner, minus 740 Volt, werden.
Das zweite Entwicklungseinrichtungsgehäuse 34 enthält positiv aufgeladenen Cyan-Toner mit einer elektrischen Vorspannung zu dem Gehäuse, die bei minus 510 Volt eingestellt ist. Eine Ladungs-Bereichs-Entwicklung (CAD) wird verwendet. Der Cyan-Toner wird zu dem Niveau von minus 740 Volt angezogen, das auf dem Photorezeptor nach dem Entwicklungseinrichtungsgehäuse für den schwarzen Toner und den Bereichen mit dem Niveau von minus 630 Volt des Photorezeptors verbleibt, und wird von den aufgeladenen Bereichen unter den anderen drei Spannungsniveaus des Photorezeptors abgestoßen. Der positiv aufgeladene Cyan-Toner wird auch an die Bereiche mit einem Niveau von minus 740 Volt des Photorezeptors angezogen, die negativer aufgeladen sind als das unter minus 510 Volt aufgeladene Gehäuse 34. Der positiv aufgeladene Cyan-Toner wird auch an die Bereiche des Photorezeptors unter dem Niveau von minus 630 Volt angezogen, die negativer aufgeladen sind als das auf minus 510 Volt aufgeladene Gehäuse 34. Umgekehrt wird der positiv aufgeladene Cyan-Toner in dem Gehäuse nicht an die Photorezeptorbereiche (von minus 380 Volt, minus 210 Volt und minus 100 Volt) angezogen werden, die positiver sind als die Gehäusevorspannung von minus 510 Volt.
Wenn sich Cyan-Toner zu dem Photorezeptor bewegt, wird sich das Spannungsniveau dieses Bereichs des Photorezeptors annähern und sogar gleich zu dem Vorspannungsniveau des Entwicklungseinrichtungsgehäuses für den Cyan-Toner, minus 510 Volt, werden. Dem Durchgang durch die Entwicklungseinrichtungsgehäuse für den schwarzen und Cyan-Toner folgend, werden die Spannungsniveaus auf dem Photorezeptor niemals negativer als das Entwicklungseinrichtungsgehäuse für den Cyan-Toner sein.
Ungeachtet des Cyan-Toners, der auf dem schwarzen Toner in den Bereichen mit einem Niveau von minus 1000 Volt des Photorezeptors niedergeschlagen wird, wird die sich ergebende Farbe in diesen Bereichen noch schwarz sein.
Das dritte Entwicklungseinrichtungsgehäuse 36 enthält negativ aufgeladenen, roten Toner mit einer elektrischen Vorspannung zu dem Gehäuse, die bei minus 170 Volt eingestellt ist. Eine Entladungs-Bereichs-Entwicklung (DAD) wird verwendet. Der rote Toner wird zu den Bereichen des Photorezeptors von minus 100 Volt angezogen und von den aufgeladenen Bereichen des Photorezeptors unter den anderen vier Spannungsniveaus abgestoßen. Der negativ aufgeladene, rote Toner wird an Bereichen des Photorezeptors mit einem Niveau von minus 100 Volt angezogen, die positiver aufgeladen sind (oder weniger negativ aufgeladen sind) als das auf minus 170 Volt aufgeladene Gehäuse 36. Umgekehrt wird der negativ aufgeladene, rote Toner in dem Gehäuse nicht an die Photorezeptorbereiche (von minus 1000 Volt, minus 630 Volt, minus 380 Volt und minus 210 Volt) angezogen werden, die negativer als die Gehäusevorspannung von minus 170 Volt sind.
Wenn sich roter Toner zu dem Photorezeptor bewegt, wird sich das Spannungsniveau dieses Bereichs des Photorezeptors annähern und sogar gleich zu dem Vorspannungsniveau des Entwicklungseinrichtungsgehäuse für den roten Toner, minus 170 Volt, werden. Das vierte Entwicklungseinrichtungsgehäuse 38 enthält negativ aufgeladenen, gelben Toner mit einer elektrischen Vorspannung zu dem Gehäuse, die bei minus 260 Volt eingestellt ist. Eine Entladung-Bereichs-Entwicklung (DAD) wird verwendet. Der gelbe Toner wird zu dem Niveau von minus 170 Volt, das der Entwicklung von rotem Toner folgend verbleibt, und auch auf Bereiche mit einem Niveau von minus 210 Volt des Photorezeptors angezogen und von den anderen unter einem Spannungsniveau aufgeladenen Bereichen des Photorezeptors abgestoßen, die negativer als 260 Volt sind. Der negativ aufgeladene, gelbe Toner wird auf Bereiche mit einem Niveau von minus 170 Volt des Photorezeptors angezogen, die positiv (weniger negativ) aufgeladen sind als das unter minus 260 Volt aufgeladene Gehäuse 38. Der negativ aufgeladene, gelbe Toner wird auch auf Bereiche mit einem Niveau von minus 210 Volt des Photorezeptors angezogen, die positiver (weniger negativ) aufgeladen sind als das unter minus 260 Volt aufgeladene Gehäuse 38. Umgekehrt wird der negativ aufgeladene gelbe Toner in dem Gehäuse nicht an die Bereiche des Photorezeptors (von minus 1000 Volt, minus 630 Volt und minus 380 Volt) angezogen werden, die negativer sind als die Gehäusevorspannung von minus 260 Volt.
Einem Durchgang durch das Entwicklungseinrichtungsgehäuse für den roten und gelben Toner folgend werden die Spannungsniveaus auf dem Photorezeptor niemals positiver als die Vorspannung von minus 260 Volt des Entwicklungseinrichtungsgehäuses für den gelben Toner sein.
Ungeachtet des gelben Toners, der auf den roten Toner in den Bereichen mit einem Niveau von minus 100 Volt des Photorezeptors niedergeschlagen wird, wird die sich ergebende Farbe in diesen Bereichen noch rot sein.
Demzufolge wird der aufgeladene Bereich von minus 630 Volt einen einzelnen Toner von den Gehäusen 34 anziehen. Der aufgeladene Bereich von minus 210 Volt wird einen einzelnen Toner von den Gehäusen 38 anziehen. Der aufgeladene Bereich von minus 1000 Volt wird zwei Toner von den Gehäusen 32 und 34 anziehen. Der aufgeladene Bereich von minus 100 Volt wird zwei Toner von den Gehäuse 36 und 38 anziehen. Die aufgeladenen Bereiche der die Ladung zurückhaltenden Oberfläche des Photorezeptors von minus 380 Volt werden nicht durch irgendeinen der Toner von den vier Entwicklungseinrichtungsgehäusen der Entwicklungsstation C entwickelt, und zwar aufgrund der elektrischen Vorspannung der Tonergehäuse und der Polaritäten der Toner. Dieser Bereich wird typischerweise weiß.
Demzufolge wird die xerographische Einheit mit Fünffach-Niveau sich ergebende Farbbilder auf dem Photorezeptorband aus schwarz, weiß und rot, gelb und cyan produzieren. Da das Komposit-Bild, das auf dem Photorezeptor entwickelt ist, aus sowohl positivem als auch negativem Toner besteht, ist ein positives Vorübertragungs-Korona- Entladungselement 40 vorgesehen, um den Toner für eine effektive Übertragung auf ein Substrat zu konditionieren, und zwar unter Verwendung einer positiven Korona-Entladung. Das Vorübertragungs-Korona-Entladungselement ist vorzugsweise eine AC-Korona- Vorrichtung, vorgespannt mit einer DC-Spannung, um in einem feld-sensitiven Mode zu arbeiten, um eine xerographische Vorübertragungs-Aufladung in einer Art und Weise durchzuführen, die selektiv mehr Ladung (oder zumindest eine vergleichbare Ladung) zu dem Bereich des Komposit-Bilds hinzufügt, das seine Polarität umgekehrt haben muß. Diese Ladungsdiskriminierung wird durch Entladen des Photorezeptors, der das entwickelte, latente Komposit-Bild trägt, mit Licht erhöht bzw. bevor die Vorübertragungs- Aufladung diese Tendenz minimiert, Bereiche des Bilds, die sich bereits bei der korrekten Polarität befinden, zu hoch aufzuladen.
Ein Blatt eines Trägermaterials 42 wird in Kontakt mit dem Tonerbild an einer Übertragungsstation D bewegt. Das Blatt aus Trägermaterial wird zu einer Übertragungsstation D durch ein herkömmliches Blattzuführgerät, das nicht dargestellt ist, vorgeschoben. Vorzugsweise umfaßt das Blattzuführgerät eine Zuführrolle, die das oberste Blatt eines Stapels von Kopierblättern berührt. Die Zuführrollen drehen sich so, um das oberste Blatt von dem Stapel in Kontakt mit der photoleitfähigen Oberfläche des Photorezeptors 14 in einer zeitabgestimmten Sequenz vorzuschieben, so daß das Tonerpulverbild, das darauf entwickelt ist, das sich vorschiebende Blau aus Trägermaterial an der Übertragungsstation D berührt.
Die Übertragungsstation D umfaßt eine Korona-Erzeugungsvorrichtung 44, die Ionen einer geeigneten Polarität auf die Rückseite eines Blatts 42 aufsprüht. Dies zieht die geladenen Tonerpulverbilder von der photoleitfähigen Oberfläche 12 auf das Blatt 42 ab. Nach einer Übertragung fährt das Blatt fort, sich in der Richtung eines Pfeils 46 auf einer Fördereinrichtung (nicht dargestellt) zu bewegen, die das Blatt zu einer Schmelzstation E vorschiebt.
Die Schmelzstation E umfaßt eine Schmelzeinrichtungsanordnung, bezeichnet allgemein mit dem Bezugszeichen 48, die permanent das übertragene Pulverbild an dem Blatt 42 fixiert. Vorzugsweise weist die Schmelzeinrichtungsanordnung 48 eine erhitzte Schmelzeinrichtungswalze 50 und eine Gegenwalze 52 auf. Das Blatt 42 führt zwischen der Schmelzeinrichtungswalze 50 und der Gegenwalze 52 hindurch, wobei das Tonerpulverbild die Schmelzeinrichtungswalze 50 berührt. Auf diese Art und Weise wird das Tonerpulverbild permanent an dem Blatt 42 fixiert. Nach einem Schmelzen führt eine Rutsche, die nicht dargestellt ist, das sich vorschiebende Blatt 42 einem Auffangfach, das auch nicht dargestellt ist, für ein darauffolgendes Entfernen aus der Druckmaschine durch den Bediener zu.
Nachdem das Blatt von Trägermaterial von der photoleitfähigen Oberfläche des Bands 12 separiert ist, werden die restlichen Tonerpartikel und Tonerpartikel mit falschem Vorzeichen/falscher Farbe, getragen durch die Nicht-Bild-Bereiche auf dem Photorezeptor, davon entfernt. Diese Partikel werden von der photoleitfähigen Oberfläche an einer Reinigungsstation F entfernt.
Einem Reinigen folgend flutet eine Entladungslampe (nicht dargestellt) die photoleitfähige Oberfläche mit Licht, um irgendwelche restliche, elektrostatische Ladung, die vor dem Aufladen davon verbleibt, für den darauffolgenden Abbildungszyklus wegzunehmen.
In der zweistufigen Ladungs-Bereichs-Entwicklung (CAD) der xerographischen Einheit mit fünffachem Niveau sollte die erste Entwicklung positiv aufgeladenes schwarz oder eine additive, primäre Farbe (rot, grün oder blau) sein, wobei die elektrische Vorspannung des Entwicklungseinrichtungsgehäuses am nächsten zu dem maximalen, möglichen Spannungsniveau auf dem Photorezeptor liegt. In diesem erläuternden Beispiel ist das Gehäuse auf minus 740 Volt vorgespannt, wobei die Bereiche des Photorezeptors bei minus 1000 Volt aufgeladen sind (und nicht belichtet sind). Die zweite Entwicklung sollte positiv geladener Toner einer subtraktiven, primären Farbe (cyan, magenta oder gelb) sein, wenn die erste Entwicklung rot, grün oder blau ist, wobei die elektrische Vorspannung des Entwicklungseinrichtungsgehäuses die höchste Zwischenspannung ist. Diese höchste Zwischenspannung ist geringer als die Spannungen der zwei höchsten Spannungsniveaus auf dem Photorezeptor. In diesem erläuternden Beispiel ist das Gehäuse bei minus 510 Volt vorgespannt, wobei die Bereiche des Photorezeptors bei minus 630 Volt und bei minus 1000 Volt aufgeladen sind.
In der zweistufigen Entladungs-Bereichs-Entwicklung (DAD) der xerographischen Einheit mit fünffachem Niveau sollte die erste Entwicklung negativ geladenes schwarz oder eine additive, primäre Farbe (rot, grün oder blau) sein, wobei die elektrische Vorspannung des Entwicklungseinrichtungsgehäuses am nächsten zu dem minimalen, möglichen Spannungsniveau (demzufolge die maximale Belichtung und Entladung) auf dem Photorezeptor liegt. In diesem erläuternden Beispiel ist das Gehäuse bei minus 170 Volt vorgespannt, wobei die Bereiche des Photorezeptors bei minus 100 Volt entladen (und belichtet) sind. Die zweite Entwicklung sollte negativ geladener Toner einer subtraktiven, primären Farbe (cyan, magenta oder gelb) sein, wenn die erste Entwicklung rot, grün oder blau ist, wobei die elektrische Vorspannung des Entwicklungseinrichtungsgehäuses die niedrigste Zwischenspannung ist. Diese niedrigste Zwischenspannung ist größer als die Spannungen der zwei niedrigsten Spannungsniveaus auf dem Photorezeptor. In diesem erläuternden Beispiel ist das Gehäuse bei minus 260 Volt vorgespannt, wobei die Bereiche des Photorezeptors bei minus 210 Volt und minus 100 Volt aufgeladen sind.
Die Sequenz der Farben in der ersten und der zweiten Entwicklung mit einer CAD- Entwicklung und mit einer DAD-Entwicklung in dem fünffachem Niveau folgt denselben Regeln.
Falls in der ersten Entwicklung Toner in entweder CAD oder DAD schwarz ist, dann kann der zweite Entwicklungs-Toner irgendeine der subtraktiven, primären Farben cyan, magenta oder gelb sein. Tatsächlich kann, wenn der erste Entwicklungs-Toner schwarz ist, dann der zweite Entwicklungs-Toner irgendeine der additiven, primären Farbe von rot, grün oder blau ebenso sein. Irgendein Farb-Toner, der auf schwarzem Toner niedergeschlagen ist, wird noch eine schwarze Farbe erzeugen.
Wenn der erste Entwicklungs-Toner die additive, primäre Farbe blau ist, dann kann der zweite Entwicklungs-Toner cyan oder magenta sein, allerdings gewöhnlich nicht eine entgegengesetzte, subtraktive, primäre Farbe zu blau von gelb, was kombiniert ein nicht perfektes schwarz oder irgendeine unreine, sehr dunkle Farbe ergeben würde. Cyan- oder Magenta-Toner, niedergeschlagen auf blauem Toner, wird blaue Farbe erzeugen.
Wenn der erste Entwicklungs-Toner die additive, primäre Farbe von rot ist, dann kann der zweite Entwicklungs-Toner gelb oder magenta sein, allerdings gewöhnlich nicht die entgegengesetzte, subtraktive, primäre Farbe zu rot von cyan. Gelber oder Magenta-Toner, niedergeschlagen auf rotem Toner, wird eine rote Farbe erzeugen.
Wenn der erste Entwicklungs-Toner die additive, primäre Farbe von grün ist, dann kann der zweite Entwicklungs-Toner cyan oder gelb sein, allerdings gewöhnlich nicht die entgegengesetzte, subtraktive, primäre Farbe zu grün von magenta. Cyan oder gelber Toner, niedergeschlagen auf grünem Toner, wird eine grüne Farbe erzeugen.
Weiß wird durch eine mittlere Belichtung oder ein Spannungsniveau zwischen den zwei CAD- und den zwei DAD-Entwicklungsbereichen und durch Spannungen, durch die kein Toner auf dem Photorezeptor niedergeschlagen wird und das Blatt Trägermaterial weiß ist, erzeugt.
Es ist nicht wesentlich, daß die Ladungs-Bereichs-Entwicklung (CAD) vor der Entladungs- Bereichs-Entwicklung (DAD) auftritt. Die Entladungs-Bereichs-Entwicklung (DAD) kann zuerst in der xerographischen Einheit mit fünffachem Niveau auftreten.
Auch kann die xerographische Einheit mit Fünffach-Niveau das erste CAD-Niederschlagen von Toner haben, gefolgt durch das erste DAD-Niederschlagen von Toner, gefolgt durch entweder das zweite CAD- oder das zweite DAD-Niederschlagen von Toner, gefolgt durch das verbleibende zweite CAD- oder zweite DAD-Niederschlagen von Toner. Das einzige Erfordernis für die Abfolge eines Toner-Niederschlagens ist dasjenige, daß die schwarze oder additive, primäre Farbe in sowohl der CAD- als auch DAD-Entwicklung vor der subtraktiven, primären Farbe in dieser Bereichs-Entwicklung niedergeschlagen werden muß. Alternativ kann, im Gegensatz zu einer additiven, primären Farbe in den ersten der zwei CAD- oder DAD-Entwicklungs-Schritten, eine subtraktive, primäre Farbe verwendet werden. In dieser alternativen Ausführungsform würde sich Toner der zwei subtraktiven, primären Farben kombinieren, um einen Toner einer additiven, primären Farbe zu bilden. Demzufolge würde das Endergebnis dasselbe wie bei der Zwei-Schritt-CAD- oder der DAD-Entwicklung sein, was noch Toner einer additiven, primären Farbe und einer subtraktiven Farbe erzeugt.
Zum Beispiel könnte, in Fig. 3, das dritte Entwicklungseinrichtungsgehäuse 36 Magenta- Toner im Gegensatz zu rot haben. Das vierte Entwicklungseinrichtungsgehäuse 38 würde noch gelben Toner haben. Das dritte Entwicklungseinrichtungsgehäuse 36 würde noch eine elektrische Vorspannung haben, die bei minus 170 Volt eingestellt ist. Eine Entladungs-Bereichs-Entwicklung (DAD) wird auch verwendet. Der Magenta-Toner wird an die Bereiche mit einem Niveau von minus 100 Volt des Photorezeptors angezogen, um von den aufgeladenen Flächenbereichen unter den anderen vier Spannungsniveaus des Photorezeptors abgestoßen zu werden.
Das vierte Entwicklergehäuse 38 würde noch eine elektrische Vorspannung haben, die bei minus 260 Volt eingestellt ist. Eine Entladungs-Bereichs-Entwicklung (DAD) wird noch verwendet. Der gelbe Toner würde noch an die Bereiche des Photorezeptors unter dem Niveau von minus 100 Volt und dem Niveau von minus 210 Volt angezogen werden und von unter den drei anderen Spannungsniveaus aufgeladenen Bereichen des Photorezeptors abgestoßen werden.
Die Bereiche mit minus 210 Volt des Photorezeptors würden nur gelben Toner haben, die Bereiche mit minus 100 Volt würden gelben und Magenta-Toner haben, was die rote Farbe bildet.
Ähnlich bilden Magenta- und Cyan-Toner blau und Cyan- und gelber Toner bilden grün. Dies gilt ebenso für eine Ladungs-Bereichs-Entwicklung (CAD). Das Endergebnis ist noch Toner einer additiven, primären Farbe und einer subtraktiven Farbe.
Die spezifischen Spannungen, die in dieser Beschreibung verwendet werden, sind nur erläuternde Beispiele. Die tatsächlichen Spannungen für die fünf Belichtungsniveaus und die Vorspannung der Entwicklungseinrichtungsgehäuse müssen nur ausreichend unterschiedlich für den geeigneten, gefärbten Toner von dem Entwicklungseinrichtungsgehäuse sein, um zu dem Bereich des geeigneten Belichtungsniveaus auf dem Photorezeptor angezogen zu werden.
Das Photorezeptorband der vorliegenden Erfindung kann, in der Alternativen, ein Trommelphotorezeptor oder ein anderes Äquivalent sein. Das optische System der sich drehenden Polygon-Rasterausgabe-Abtasteinrichtung (ROS) kann, in der Alternativen, ein LED-Bildbalken oder ein anderes Äquivalent sein.

Claims

1. Vorrichtung zum Bilden von Farbbildern auf einer eine Ladung zurückhaltenden Oberfläche in einem einzelnen Durchgang, die aufweist:

eine Einrichtung (A) zum gleichförmigen Aufladen der die Ladung zurückhaltenden Oberfläche;

eine Einrichtung (B) zum Belichten der gleichförmig aufgeladenen Oberfläche, um ein latentes, elektrostatisches Ladungsmuster mit fünffachem Niveau darauf zu bilden; gekennzeichnet durch

eine Ladungs-Bereichs-Entwicklungseinrichtung (32, 34) zum Entwickeln von zwei der fünf Niveaus, um zwei Tonerbilder aus zwei unterschiedlichen Farben darauf zu bilden;

eine Entladungs-Bereichs-Entwicklungseinrichtung (36, 38) zum Entwickeln von zwei der fünf Niveaus, um zwei Tonerbilder aus zwei unterschiedlichen Farben darauf zu bilden; und

eine Einrichtung (D) zum Übertragen der Tonerbilder simultan auf ein Substrat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich keine der Toner-Farben mit einer anderen der Toner-Faben kombiniert, um ein Tonerbild einer dritten Farbe zu bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich mindestens eine der Toner-Farben mit einer anderen der Toner-Farben kombiniert, um ein Tonerbild einer dritten Farbe zu bilden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Toner-Farben schwarz und die subtraktiven, primären Farben sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Toner-Farben schwarz und mindestens eine der additiven, primären Farben sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Entwicklungseinrichtung für ein erstes und zweites Tonerbild eine Ladungs-Bereichs-Entwicklungseinrichtung (32, 34) und die Entwicklungseinrichtung für ein drittes und viertes Tonerbild eine Entladungs-Entwicklungseinrichtung (36, 38) sind; und

wobei die erste und die dritte Toner-Farbe schwarz oder additive, primäre Farben sind und die zweite und die vierte Toner-Farbe subtraktive, primäre Farben sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Toner-Farben subtraktive, primäre Farben sind.