DE2451166C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrofotographisches Verfahren ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. ein elektrofotogra­ phisches Kopierverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Es ist eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen zum elek­ trostatischen Aufzeichnen bekannt, bei denen ein durch ein Steuergitter modulierter Korona-Ionenstrom verwendet wird.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art (DE-OS 22 55 132) wird als Steuergitter ein Vierschicht-Lochelement verwendet, in dessen Löchern Randfelder erzeugt werden, die für einen Ladungsträgerstrom entweder als Sperrfelder oder als Beschleu­ nigungsfelder wirken. Dieses Steuergitter weist eine fotoleit­ fähige Schicht auf, die vor der Modulation des Ladungsträger­ stroms beispielsweise mit Hilfe einer Ionenquelle gleichförmig aufgeladen wird und auf der dann durch eine bildmäßige Belich­ tung ein Ladungsbild erzeugt wird. Dieses bekannte Verfahren ergibt Probleme hinsichtlich einer exakten Wiedergabe der Grau­ stufen eines Bildes, da die primäre gleichförmige Aufladung vor der bildmäßigen Belichtung nicht absolut gleichförmig ist. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Farbkopien unerwünscht, da sich hierbei Ungleichförmigkeiten der Primäraufladung durch Farbveränderungen bemerkbar machen, die wesentlich stärker erkennbar sind als durch Ungleichförmigkeiten der Primäraufla­ dung hervorgerufene Grauskalenfehler.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine sehr exakte Wiedergabe des zu produzierenden Bildes ermöglicht, so daß das Verfahren auch für die Herstellung von Farbkopien geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen der Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 kann eine sehr gleichförmige Primärauf­ ladung der fotoleitfähigen Gitterschicht erreicht werden, da die einzelnen Löcherbereiche automatisch die gleiche Ladung annehmen (Anspruch 1). Ferner kann die gleichförmige Primärauf­ ladung in einer gewünschten kontrollierbaren Weise örtlich modifiziert werden, wenn dies bei Farbkopien aufgrund von Unvollkommenheiten der verwendeten Tonerfarben erforderlich ist (Anspruch 2).

Dabei kann zur Korrektur von Absorptionsfehlern des Toners durch Verwendung eines vorangehend hergestellten Teilfarben­ ladungsbildes eines ersten Farbauszuges auf entsprechend einem zweiten Farbauszug nachfolgend zu erzeugende Teilfarben­ ladungsbilder eingewirkt werden, um die Menge des dem zweiten Farbauszug entsprechenden Toners innerhalb bereits mit Toner vorangehender Farbauszüge belegter Bereiche vermittels einer entsprechend dem ersten Teilfarbenbild örtlich differenzierten Primäraufladung zu verringern.

Hierzu wird eine dielektrisch beschichtete sog. Ladungssteuer­ platte verwendet, auf der jeweils zusätzlich zur eigentlichen Aufzeichnung eines Ladungsbildes ein kongruentes Ladungsbild aufgezeichnet wird und die Steuerplatte während der Primärauf­ ladung für das nachfolgende Teilfarbenladungsbild nahe der fotoleitenden Schicht des Steuergitters angeordnet wird.

Der bildmäßig differenzierte Korona-Ionenstrom kann in dem elektrostatischen Beschleunigungsfeld direkt auf eine dielek­ trisch beschichtete Oberfläche gerichtet werden, um dort durch bildmäßige Aufladung ein Ladungsbild eines Farbauszugs zu erzeugen. Die dielektrische Oberfläche kann eine dielektrische Schicht auf einem endgültigen Aufzeichnungsmaterial sein.

Der bildmäßig differenzierte Korona-Ionenstrom kann außerdem von einem elektrostatischen Feld durch eine Wolke ungeladener flüssiger Tonerpartikel hindurch beschleunigt werden. Durch Kollision mit den Korona-Ionen werden die Tonerpartikel geladen und dann in Verbindung mit dem von den Korona-Ionen erzeugten Feld in Richtung eines Aufzeichnungsmaterials beschleunigt, das ein übliches unbeschichtetes Papier sein kann.

Eine Grauskalensteuerung wird durch Änderung der an die beiden leitenden Gitterschichten angelegten Vorspannung während der Primäraufladung des Steuergitters erreicht, wobei Korona-Ionen durch die Öffnungen in der Gitterschicht hindurchtreten. Die Korona-Ionen werden von der Vorspannung im Bereich der leitenden Gitterschichten beschleunigt, und die Aufladung der fotoleitfähigen Gitterschicht wird automatisch beendet, wenn die Ladungsablagerung auf dieser Gitterschicht eine Gegenvor­ spannung bildet, die gleich oder größer als die angelegte Vorspannung ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1a bis 1d schematische Darstellungen von Verfahrens­ schritten zur Erzeugung eines Tonerbildes eines einfarbigen Farbauszugs eines mehrfarbigen Originals auf einem dielektrisch beschichteten Papier;

Fig. 1c′ eine schematische Darstellung einer abgeänder­ ten Ausführungsform der Tonerbilderzeugung in dem Verfahren gemäß Fig. 1a bis 1c, wobei eine Wolke ungeladener Tonerpartikel von einem bildmäßig differenzierten Korona-Ionenstrom durchsetzt und die Tonerpartikel auf übliches Papier bildmäßig abgelagert werden;

Fig. 1c′′und 1d′′ schematische Darstellungen der Erzeugung eines Farbauszug-Tonerbildes mit den Schritten gemäß dem in Fig. 1a bis 1d bzw. 1c′ gezeigten Ver­ fahren, wobei das Tonerbild auf einem dielek­ trisch beschichteten Aufzeichnungsträger erzeugt und von diesem mittels erwärmter Über­ tragungsrollen auf Bildempfangsmaterial aus einem üblichen Papierblatt übertragen wird;

Fig. 2 einen Querschnitt einer üblichen Ausführungs­ form eines Steuergitters mit zwei Gitter­ schichten;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Steuergitters aus Fig. 2, nachdem ein Ladungs­ bild darauf ausgebildet wurde;

Fig. 4a bis 4e vergrößerte Darstellungen eines erfindungs­ gemäßen Steuergitters, das während der Verfah­ rensstufen gem. Fig. 1a bis 1c dargestellt ist;

Fig. 5a bis 5c vergrößerte Darstellungen des Steuergitters gemäß Fig. 4a während der Verfahrensstufen nach Fig. 1a, 1b, wenn die Primäraufladung der fotoleitfähigen Schicht von der Seite der elektrisch leitenden Gitterschicht her nach dem sog. Rückseitenladungsverfahren erfolgt;

Fig. 6a bis 6f schematisch einen Mehrfarbenreproduktions­ vorgang gemäß der Erfindung unter Verwendung eines plattenförmigen Steuergitters;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Kopier­ gerätes mit einer Steuergitter-Trommel und einer Aufzeichnungstrommel, wie es für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann;

Fig. 8a bis 8b′ schematische Darstellungen von Abwandlungen eines Mehrfarbenreproduktionssystems zur Herstellung mehrerer Kopien, das für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist;

Fig. 9a bis 9c ein System zur erfindungsgemäßen Korrektur von Absorptionsfehlern des Toners,

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Kopier­ gerätes gemäß der Fig. 7 in Verbindung mit einer Ladungssteuertrommel zur erfindungs­ gemäßen Korrektur von Absorptionsfehlern des Toners, gemäß dem in Fig. 9 dargestellten System;

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Kopier­ gerätes mit einer Aufzeichnungstrommel und einer Tonerbild-Übertragungseinrichtung zum Übertragen eines mehrfarbigen Tonerbildes auf ein Bildempfangsmaterialblatt;

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Kopier­ gerätes mit einer Aufzeichnungstrommel und einer Tonerbild-Übertragungseinrichtung zum aufeinanderfolgenden Übertragen von Teilfar­ ben-Tonerbildern auf ein Bildempfangsmaterial­ blatt; und

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Kopier­ gerätes zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Schritten nach Fig. 1a, 1b und 1c′.

Grundprinzip des Verfahrens unter Anwendung der bildmäßigen Aufladung

Das grundsätzliche Verfahren, auf dem die Erfindung aufgebaut ist, ist in der US-PS 36 25 604 beschrieben. Diese US-PS erläutert ein Mehrschicht-Steuergitter mit wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht und einer Isolierschicht, auf der ein Ladungsbild erzeugt wird, um einen Strom von Ladungsträgern bildmäßig zu differenzieren, der durch die Öffnungen des Steuer­ gitters durch ein elektrisches Beschleunigungsfeld gerichtet wird. Eine Ladungsdoppelschicht wird auf gegenüberliegenden Seiten der Isolierschicht zur Erzeugung überlappender Kraft­ linien bzw. "Interferenz-Felder" in den Gitteröffnungen gebildet. Diese Interferenz-Felder können in Form eines Ladungs­ bildes über die Fläche des Steuergitters in bildmäßiger Vertei­ lung so geändert werden, daß der Durchgang der geladenen Toner- Partikel durch bestimmte Öffnungen im wesentlichen vollständig blockiert und durch andere Öffnungen beschleunigt wird.

Ein Strom von Ladungsträgern, der von einem äußeren Feld durch das Steuergitter gerichtet wird, wird daher in bildmäßiger Verteilung differenziert und auf ein Aufzeichnungsmaterial gerichtet, um dort ein Dichtenmuster zu erzeugen, das im wesent­ lichen dem Ladungsbild auf dem Steuergitter, d. h. einem wieder­ zugebenden Bild oder Muster entspricht. Verschiedene Steuergit­ terkonstruktionen können angewandt werden, wie es später beschrieben wird. Bei der Konstruktion des Steuergitters ist das Verhältnis der Isolierschichtdicke zu dem Öffnungsdurchmes­ ser (das "T/D-Verhältnis") ausreichend klein, so daß sich ein Interferenzfeld in einer voll gesperrten oder geöffneten Öffnung nicht mehr als einige Gitterdicken von der Öffnung weg erstreckt. Als eine allgemeine Regel sollte dieses Verhältnis weniger als etwa 1 betragen.

Die Fig. 1a bis 1d zeigen im Prinzip die Herstellung eines Tonerbildes von einer Kopiervorlage vermittels bildmäßiger Aufladung eines isolierenden Aufzeichnungsmaterials. In Fig. 1a wird ein Mehrschicht-Steuergitter mit Ionen von einer Korona- Ionenquelle gleichförmig aufgeladen. Das Steuergitter 1 besteht aus wenigstens 2 Schichten, von denen eine elektrisch leitend und die andere fotoleitfähig ist. Ionen 3 von der Koronaionenquelle werden auf die freiliegende Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht 4 gerichtet und von gleichen oder entgegengesetzten Ladungen gehalten, die von Erde oder dgl. in den Leiter gezogen werden. Fig. 1b zeigt ein einfarbiges Farb­ auszugsbild 5, das auf das Steuergitter mittels einer Linse 7 und einem Farbtrennfilter von einer wiederzugebenden mehrfarbi­ gen Kopiervorlage 6 projiziert wird. Dadurch wird auf dem Steuergitter durch Entladung der fotoleitfähigen Schicht ein dem Farbauszugsbild 5 entsprechendes Ladungsbild erzeugt. In Fig. 1c wird ein Koronaionenstrom 9 der Koronaionenquelle 2 von einem elektrostatischen Feld H in Richtung auf ein isolierendes Aufzeichnungsmaterial, z. B. ein dielektrisch beschichtetes Papierblatt 10, beschleunigt. Der Koronaionenstrom 9 läuft durch das mit dem Ladungsbild versehene Steuergitter 1 und trifft auf das Papier 10 mit einer bildmäßig differenzierten Querschnittsdichte 9 a entsprechend dem Ladungsbild 5 auf dem Steuergitter 1. Auf dem Papier 10 entsteht so ein Teilfarben- Ladungsbild 11.

In Fig. 1d wird das Teilfarben-Ladungsbild 11 mit einer Entwick­ lungseinheit 12, die gefärbte Tonerpartikel auf das Ladungsbild aufbringt, zu einem Teilfarben-Tonerbild 13 entwickelt. Die obigen Stufen werden für jede der anderen Teilfarben unter Verwendung unterschiedlich gefärbter Farbtrennfilter und Toner wiederholt. Eine Fixierung kann jeder Entwicklungsstufe folgen oder sie kann aufgeschoben werden, bis alle drei Farben aufge­ bracht wurden. Wenn flüssige Suspensionsentwickler verwendet werden, wird das entwickelte Bild vorzugsweise sofort getrock­ net oder in anderer Weise behandelt, um jede überschüssige Flüssigkeit nach jeder Entwicklungsstufe zu entfernen, da mit flüssigem Entwickler entwickelte Bilder die Tendenz haben zu verlaufen.

In Fig. 1c′ ist eine zweite vereinfachte Ausführungsform gezeigt, bei der kein dielektrisch beschichtetes Papier notwen­ dig ist, d. h. ein Aufzeichnungsmaterial mit geringeren Anfor­ derungen an die Isolationseigenschaften verwendet werden kann. Dielektrisch beschichtetes Papier wird normalerweise für die Herstellung eines Ladungsbildes durch bildmäßige Aufladung benötigt, da gewöhnliches Papier etwas leitend ist und die Ladungsbilder daher die Tendenz haben, sich durch Leitung längs der Oberfläche des Papiers aufzulösen. Dielektrisch beschichte­ tes Papier wird verwendet, um die Oberflächenleitfähigkeit des Aufzeichnungsmaterials auf annehmbare Werte zu verringern. Die Wünsche vieler Benutzer lassen jedoch in starkem Maße der Durch­ führung der Aufzeichnung auf unbeschichtetem Papier den Vorzug geben. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die in Fig. 1c bis 1d der Zeichnungen gezeigten Schritte durch den in Fig. 1c′ gezeig­ ten Schritt ersetzt werden. Statt ein Ladungsbild auf einem beschichteten Papier zu erzeugen, wird unbeschichtetes Papier verwendet, und eine Wolke ungeladener gefärbter Tonerpartikel 15 wird in den bildmäßig differenzierten Koronaionenstrom 9′ eingeleitet. Tonerpartikel, die mit dem Koronaionenstrom 9′ kollidieren, werden geladen und von dem Feld H auf die Oberfläche des Papiers 14 beschleunigt, so daß ein einfarbiges Tonerbild 13′ entsteht. Wie bei der zuvor erläuterten Verfah­ rensweise wird das Teilfarben-Tonerbild 13′ entweder fixiert, oder überschüssige Flüssigkeit wird entfernt, und dann werden die zuvor erläuterten Schritte für die Erzeugung der anderen Teilfarben-Tonerbilder wiederholt. Die Fixierung kann für jedes Teilfarben-Tonerbild einzeln durchgeführt werden oder abschlie­ ßend, nachdem das gesamte mehrfarbige Tonerbild hergestellt ist.

Eine dritte grundsätzliche Verfahrensweise ist in den Fig. 1c′′ und 1d′′ dargestellt, wobei ein Koronaionenstrom entspre­ chend Fig. 1c auf eine dielektrisch beschichtete Aufzeichnungs­ platte 16 projiziert wird, so daß ein Ladungsbild 11′′ auf der dielektrischen Schicht der Aufzeichnungsplatte 16 gebildet wird. Das Ladungsbild 11′′ wird dann entweder mit einem trocke­ nen Toner oder einem flüssigen Entwickler entwickelt. Ein Blatt unbeschichteten Papiers 14′′ wird dann auf das Tonerbild gepreßt, und das Tonerbild wird dann entweder durch elektrosta­ tische Anziehung oder durch Wärme, wie es z. B. in Fig. 1d′′ ge­ zeigt ist, gemäß der eine heiße Rolle 17 das Papier 14′′ gegen das Tonerbild 11′′ auf der Platte 16 preßt, auf das Papier über­ tragen. Normalerweise hat die dielektrisch beschichtete Auf­ zeichnungsplatte 16 eine elektrisch vorgespannte leitende Unter­ lage als Elektrode, die das elektrostatische Feld H erzeugt.

Farbtrennung und Farbtönung

Die allgemeinen Prinzipien der Wiedergabe mehrfarbiger Bilder mit Farbtrennungen und nachfolgender Farbtönung sind allen hier erläuterten Ausführungsformen gemeinsam. In normalen Fällen werden entweder drei oder vier Farben verwendet.

Das Mehrschicht-Steuergitter erzeugt einen Halbtoneffekt, und ebenso wie beim Halbtondruck mit schwarzem und weißem Papier der Beobachter den visuellen Effekt verschiedener Tönungsstufen erhält, die in der Vorlage vorhanden sind, gibt der Farb-Halb­ toneffekt die Vorstellung, daß ein weiter Bereich von Farben vorhanden ist. Jedes einzelne Teilfarbenbild wird in Punkten mit transparentem Farbstoff aufgezeichnet, und wenn drei oder vier Teilfarbenbilder überlagert werden, fallen die Punkte längs einer Seite aneinander und überlappen. Diese Punktkombi­ nationen bilden viel mehr Farben als die ursprünglichen drei oder vier. Bei der Erzeugung von Farbauszügen wird das mehrfarbi­ ge Objekt bzw. Muster, das wiedergegeben werden soll, durch irgendeine der zahlreichen bekannten optischen Techniken, z. B. durch eine Projektionseinrichtung über eine Fokussierungslinse auf dem Steuergitter abgebildet. Ein Filter wird in der Bahn der optischen Projektion angeordnet, vorzugsweise auf der Linse oder unmittelbar vor oder hinter ihr. Das Filter läßt nur Lichtstrahlen einer bestimmten Farbe durch. Normale Filter, die für die Verwendung in dem beschriebenen System geeignet sind, sind Wratten-Filter A 25 (rot), B 58 (grün) und C5-47 (blau). Ein Rot-Trennbild, das durch Filterung des Originals durch den A 25- Rotfilter erzeugt wird, hat in Bereichen, die einen hohen Rot- Gehalt haben, eine starke Belichtung und in den Bereichen mit niedrigem oder keinem Rot-Gehalt eine geringe Belichtung bzw. ist dunkel. Daher ist die fotoleitfähige Schicht auf dem Steuergitter in Bereichen, die einem hohen Rot-Gehalt entspre­ chen, relativ leitend und in belichteten Bereichen mit geringem oder keinem Rot-Gehalt relativ nichtleitend. Daher sollte zur Herstellung eines Positivs einer mehrfarbigen Vorlage das Auf­ zeichnungsmaterial mit hohen Dichten roten Farbtoners in den stark belichteten Bereichen und mit wenig oder keinem roten Toner in den gering belichteten Bereichen entwickelt werden. Statt dessen kann ein solches Positiv vorzugsweise auch im subtraktiven Farbverfahren durch Entwickeln der geringer Beleuchtung entsprechenden Bereiche mit einer zu Rot komplemen­ tären Farbe erzeugt werden. Dies ist eine blau-grüne, als Cyan bezeichnete Farbe, und in entsprechender Weise können die Grün- und Blauauszüge mit den jeweiligen Komplementärfar­ ben, dem blau-roten Magenta bzw. Gelb entwickelt werden. Wenn die drei entwickelten Teilfarben-Tonerbilder in genauer Deckung übereinander erzeugt werden, wird das mehrfarbige Vorlagen­ muster genau wiedergegeben. Daher wird bei der bevorzugten subtraktiven Verfahrensweise die Polarität des Koronaionen­ stroms relativ zu den verschiedenen Bereichen des Ladungsbildes auf dem Steuergitter so gewählt, daß Sperrfelder in den Bereichen hoher Belichtung und entweder sich neutralisierende Interferenzfelder oder vorzugsweise Beschleunigungsfelder in Bereichen geringer Belichtung erzeugt werden.

Es kann erwünscht sein, eine oder mehrere Farben zusätzlich zu den drei Hauptfarben oder Hauptkomplementärfarben, die oben erläutert wurden, zu verwenden. Zum Beispiel in Fällen, wo Metallic- Effekte gewünscht werden, können Farben wie Bronze, Gold oder Silber zugefügt werden. Zusätzliche Farben oder Farbkombina­ tionen können ebenfalls zugefügt werden, um die gewünschten Farbstufen zu erzeugen. Ein üblicher Vierfarbendruck, bei dem die vierte Farbe Schwarz ist, kann ebenfalls erreicht werden, und ein besonderes Verfahren für diesen Zweck wird an anderer Stelle im einzelnen erläutert.

Die Tonerfarbstoffe sind vorzugsweise transparent und können in irgendeiner für den Vorgang geeigneten Reihenfolge aufgebracht werden, mit der Ausnahme, daß das am meisten undurchlässige Material üblicherweise zuerst abgelagert wird. Obwohl in den vorherigen und nachfolgenden Teilen der Beschreibung verschie­ dene Verfahrensformen anhand des Dreifarbendruckes erläutert werden, ist das Verfahren nicht auf die Verwendung von drei Farben beschränkt, sondern umfaßt auch andere Verfahren, die Vierfarbendruck, Metalltondruck, Tönungen oder dgl. verwenden, wie erläutert wurde oder für den Fachmann offensichtlich ist.

Steuergitter

Zahlreiche Mehrschicht-Steuergitter können bei dem beschriebe­ nen Verfahren verwendet werden. Eine übliche Form eines Mehr­ schicht-Steuergitters ist in Fig. 2 gezeigt. Ein Steuergitter 20 besteht aus einer gelochten Leiterschicht 21, über der eine gelochte fotoleitfähige Schicht 22 liegt. Die Löcher 23 in den Schichten stimmen überein und erstrecken sich von der Vorder- zu der Rückseite des Elements.

Fig. 3 zeigt in schematischer Form, wie eine elektrostatische bipolare Ladungsdoppelschicht an der fotoleitfähigen Schicht des Mehrschicht-Steuergitters ausgebildet ist. Die Ladungen 26 auf der freien Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht 22 sind positiv und wurden von einer Koronaionenquelle aufgebracht, und die negativen Ladungen 27 an der Innenfläche dieser Schicht wurden in gleicher Anzahl von Erde durch die Leiterschicht 21 als Gegenladung angezogen. Elek­ trostatische Kraftlinien 24 von dieser Doppelladungsschicht greifen in die Löcher 23 und im Falle von positiven Ionen 25, die das Bestreben haben, von dem elektrostatischen Feld H durch die Löcher 23 beschleunigt zu werden, stoßen die Interferenz­ felder 24 die Ionen 25 zurück oder sperren den Durchgang der Ionen 25. Da die positiven und negativen Ladungen 26 und 27 in der Doppelladungsschicht dicht beieinanderliegen und jede Schicht mit einer entgegengesetzt geladenen Schicht gleicher Größe gepaart ist, bestehen die Kraftfelder, die sich aus diesen Schichten ergeben, aus Kraftlinien 24, die sich tatsäch­ lich auf einer sehr kurzen Spanne erstrecken, so daß sie nur einen kurzen Wirkungsbereich haben und im wesentlichen auf ein einziges Loch beschränkt sind. In den Teilen des Schirms, in denen die fotoleitfähige Oberfläche beleuchtet wird, so daß die Schicht elektrisch leitend wird, werden die entgegengesetz­ ten Ladungen durch den Fotoleiter zueinander angezogen und kombinieren, um die Doppelladungsschicht aufzulösen, wie auf der rechten Seite des Schirms 20 in Fig. 3 gezeigt ist, so daß in einem Bereich, wo eine hohe Beleuchtung der Fotoleiter­ schicht dazu führte, daß sie hochleitend wurde, es theoretisch möglich ist, daß sich alle Ladungs-Doppelschichten auflösen, so daß das Steuergitter dem Durchgang der Ionen keinen elektrosta­ tischen Widerstand entgegensetzt. In dem Steuergitter 20 der Fig. 3 entsprechen für Ionen offene Löcher in Analogie zum Druckverfahren den mit Druckfarbe zu belegenden Bildbereichen und für Ionen gesperrte Löcher den von Druckfarbe freizuhal­ tenden Bereichen. Die Fig. 3 zeigt somit ein Aufzeichnungsver­ fahren, bei dem die größten Ionendichten, die in dem modulier­ ten Ionenstrom erzeugt werden, den Bereichen höchster Beleuch­ tung entsprechen, so daß ein Umkehrbild entsteht, wenn ein so hergestelltes Ladungsbild in den geladenen Bereichen mit Toner entwickelt wird. Das Steuergitter der Fig. 3 kann in Kombina­ tion mit besonderen Ladungstechniken verwendet werden, um ein Direktbild herzustellen. Eine eingehende Erläuterung dieses und anderer Aspekte der Funktionsweise üblicher Steuergitter mit Ladungs-Doppelschichten zur bildmäßigen Differenzierung von Ladungsträgerströmen findet sich in der US-PS 36 25 604.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Mehrschicht-Steuer­ gitter verwendet, das entsprechend dem Vierschicht-Element 30 aufgebaut ist, das schematisch in den Fig. 4a bis 4e darge­ stellt ist. Fig. 4a zeigt ein Steuergitter 30 mit einer ersten und einer zweiten elektrisch leitenden Schicht 31 und 32, einer Isolierschicht 33, die zwischen den leitenden Schichten 31 und 32 angeordnet ist, und mit einer außenliegenden fotoleitfähi­ gen Schicht 34 auf der zweiten leitenden Schicht 32. Eine Reihe von Öffnungen 35 erstreckt sich quer durch alle Schichten. Ein Verfahren zum Betrieb dieses Steuergitters besteht darin, zuerst eine im wesentlichen gleichförmige Ladungsschicht 36 auf die äußere Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht 34 aufzubrin­ gen. Eine hier der Einfachheit halber gegenüber der fotoleitfä­ higen Schicht 34 angeordnete Koronaionenquelle 41 kann für diesen Zweck verwendet werden, obgleich erfindungsgemäß die gleichförmige Primäraufladung von der entgegengesetzten Seite durch die Gitteröffnungen hindurch erfolgt, wie es noch erläu­ tert wird. Wie Fig. 4a zeigt, werden entgegengesetzt polari­ sierte Ladungen 37 in im wesentlichen äquivalenter Menge als Gegenladung zur Oberflächenladung von Erde durch die zweite elektrisch leitende Schicht in Richtung der inneren Grenzfläche der fotoleitfähigen Schicht gezogen, wobei sich die Ladungs- Doppelschicht ausbildet. Fig. 4b zeigt, wie die bildmäßige Belichtung der fotoleitfähigen Schicht die Ladungs-Doppel­ schicht im beleuchteten Bereich auflöst, so daß sich ein La­ dungsbild in Übereinstimmung mit dem Belichtungsmuster ergibt. Die Potentialdifferenz über der fotoleitfähigen Schicht irgend­ einer bestimmten Stelle ist in Fig. 4b bis 4d allgemein als erste Spannung v ₁ bezeichnet. Eine zweite Spannung wird an die Isolierschicht angelegt, wie sie Fig. 4c zeigt, und diese Span­ nung ist allgemein mit dem Symbol v ₂ bezeichnet. Fig. 4d in der Zeichnung zeigt, wie das mit dem Ladungsbild versehene Steuer­ gitter sich gegenüber positiven Ladungen verhält, die von einem elektrostatischen Feld H in Richtung der Pfeile durch das Steu­ ergitter hindurch beschleunigt werden. Die bipolare Ladungs- Doppelschicht, die durch die über der Isolatorschicht 33 ange­ legte Spannung V ₂ gebildet ist, führt, bezogen auf positive Ladungen, zu Feldern 38 in den Öffnungen, die dem Beschleuni­ gungsfeld H gleichgerichtet sind, so daß sie den Strom positiver Ladungen 40 beschleunigen. Diese Felder werden als Beschleuni­ gungsfelder bezeichnet. In nicht beleuchteten Bereichen des Steuergitters bleibt die bipolare Ladungs-Doppelschicht an der fotoleitfähigen Schicht erhalten und erzeugt über dieser eine Spannung V ₁ auf einem hohen Pegel, wobei die zugehörigen Felder 39, wiederum bezogen auf positive Ladungen, so orientiert sind, daß sie den Beschleunigungsfeldern 38 und H entgegengesetzt gerichtet sind. Die Felder 39 interferieren mit den Feldern 38, und es entsteht ein Interferenzfeld, das aufgrund des hohen Pegels von V ₁ entgegengesetzt zu dem Beschleunigungsfeld H gerichtet ist und als Sperrfeld den Strom positiver Ionen durch die Löcher sperrt.

Eine Wiedergabe von Halbtonwerten bzw. eine Beeinflussung der Gradation kann erreicht werden, da Unterschiede des Intensitäts­ pegels der bildmäßigen Belichtung zu proportionalen Änderungen in der Größe von V ₁ führen, so daß das resultierende Feld V ₁- V₂ völlig sperrend, teilweise sperrend, neutral, teilweise verstärkend oder verstärkend wirken kann - einem kontinuierli­ chen Spektrum von Belichtungspegeln entsprechend, was zu entspre­ chend unterschiedlichen Ladungsdichten des aufzuzeichnenden La­ dungsbildes führt.

Das in Fig. 4d gezeigte Steuergitter ist mit seinen effektiven Feldverläufen in Verbindung mit einem positiven Koronaionen­ strom bei der Herstellung eines Umkehrbildes dargestellt, da die Ionenübertragung mit der höchsten Dichte in den Bereichen höchster Beleuchtung auftritt. Fig. 4e zeigt, wie das gleiche Steuergitter zur Herstellung eines Direktbildes durch einfache Änderung der Polarität des Koronaionenstromes verwendet werden kann. Es bilden dabei die bipolaren Ladungsdoppelschichten an der fotoleitfähigen Schicht, welche Sperrfelder für positive Koronaionen erzeugen, Beschleunigungsfelder für negative Koro­ naionen, womit die Ionenstromdichten in den Bereichen der nied­ rigsten Beleuchtung am größten sind. Da üblicherweise die dunklen Vorlagebereiche den geladenen Bereichen eines Ladungs­ bildes entsprechen und die geladenen Bereiche mit Toner ent­ wickelt werden, führt die bildmäßige Modulation eines Korona­ ionenstromes mit einem Gitterzustand nach Fig. 4d zu einem Umkehrbild (also Negativ der Vorlage) und nach Fig. 4e zu einem Direktbild (Positiv der Vorlage).

Die Änderung der Polarität des Koronaionenstromes kann leicht durch einfache Änderung der Polarität der Korona-Entladungs­ elektrode erreicht werden.

Zusätzliche Einzelheiten des Aufbaus und der Arbeitsweise des zuvor beschriebenen Vierschicht-Steuergitters sind in der US- Patentanmeldung 1 97 877 (DE-OS 22 55 132) angegeben. Dieses Steuergitter hat einige Vorteile für die bildmäßige Differen­ zierung eines Koronaionenstromes. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß es gesteuert werden kann, um Bilddichten zu erzeugen, die sich in direktem, im wesentlichen linearem, Verhältnis zur Intensität der bildmäßigen Belichtung der fotoleitfähigen Schicht ändern. Um jedoch diese Zwecke zu erreichen, ist es wesentlich, daß bestimmte Bedingungen erfüllt werden. Im folgenden werden Verfahren und Vorrichtungen angege­ ben, die diese Bedingungen erfüllen, insbesondere einschließ­ lich der Aufladung der fotoleitfähigen Schicht von der Rück­ seite her durch die Gitteröffnungen hindurch und der Anwen­ dung variabler Vorspannungen an den elektrisch leitenden Schichten.

Primäraufladung des Steuergitters von der Rückseite her

Für Mehrfarbenreproduktion mit hoher Qualität ist es wichtig, daß die gleichförmige Aufladung des Steuergitters, d. h., die Ladung, die vor der bildmäßigen Belichtung des Steuergitters auf die fotoleitfähige Schicht aufgebracht wird, so gleich­ mäßig wie möglich ist. Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsweise beschrieben, mit welcher sich dieser Zweck erreichen läßt. Das erfindungsgemäß verwendete Steuergitter 30 hat die Vierschichtausführungsform, die in Fig. 4 der Zeich­ nungen gezeigt ist. Entsprechend der Erfindung wird mittels der ersten und der zweiten elektrisch leitenden Schicht zunächst eine Spannung V ₂ an die Isolatorschicht 33 des Steuergitters 30 angelegt, so daß sich eine bipolare Ladungs-Doppelschicht an der Isolatorschicht bildet, wie Fig. 5a zeigt. Durch die Isola­ torvorspannung V ₂ mit einer Polarität, wie sie in Fig. 5a dargestellt ist, d. h., mit einer negativen Ladung auf der der fotoleitfähigen Schicht zunächstliegenden Isolatoroberfläche werden positive Ladungen in die Öffnungen 35 von einer Korona­ ionenquelle 41 eingeführt, die gegenüber der Rückseite 43 des Steuergitters angeordnet ist (d. h., von der Seite her, die der ersten Leiterschicht 31 benachbart ist). V ₂ wirkt als Be­ schleunigungsfeld, so daß die positiven Koronaionen durch die Öffnungen 35 zu der gegenüberliegenden bzw. fotoleitfähigen Seite des Steuergitters gerichtet werden. Da die Koronaionen 40 auf keine weiteren Beschleunigungskräfte treffen, haben sie die Tendenz, sich auf der fotoleitfähigen Oberfläche abzulagern. Da, wie Fig. 5b zeigt, Ionen, die sich auf der freien Ober­ fläche der fotoleitfähigen Schicht abgelagert haben, das Bestreben haben, eine gleiche Menge gegenpolarer Ladungen von Erde über die zweite leitende Schicht 32 zu der "Rückseite" der fotoleitfähigen Schicht anzuziehen, bildet sich eine zweite bipolare Ladungs-Doppelschicht mit einer Spannung V ₁ über der fotoleitfähigen Schicht 34 aus, die in der Polarität entgegen­ gesetzt zu V ₂ ist und ein dem Beschleunigungsfeld entgegen­ gesetztes Feld erzeugt, das das Bestreben hat, dem Strom positive Koronaionen durch die Öffnungen entgegenzuwirken.

Wenn eine ausreichende Ladung auf der Oberfläche 42 der foto­ leitfähigen Schicht 34 angesammelt ist, so daß V ₁ gleich V ₂ ist oder V ₂ etwas überschreitet, ergibt sich ein Interferenzfeld, das keine Beschleunigung erzeugt oder ein entgegengesetzt gerichtetes Sperrfeld. Es laufen dann keine weiteren Ionen mehr durch die Öffnungen 35 von der Rückseite 43 des Steuergitters her, und die Aufladung der fotoleitfähigen Schicht hört auf. Weitere Koronaionen, die in die Öffnungen eintreten, werden zu der zweiten Leiterschicht 32 abgelenkt und ohne weitere Wirkung abgeleitet. Es ist daher ersichtlich, daß die Isolatorvorspan­ nung V ₂ die obere Grenze für die Ladungsmenge bestimmt, die maximal auf die fotoleitfähige Schicht von der Rückseite 43 des Steuergitters 30 her aufgebracht werden kann. Wenn diese sog. "Rückseitenladung" für eine ausreichend lange Zeitperiode durchgeführt wird, werden alle Zonen der fotoleitfähigen Schicht nahe den Öffnungen auf einheitliche Pegel gleich der Isolatorvorspannung V ₂ oder diese etwas überschreitend aufgeladen. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß, wenn bei der Rückseitenladung von der Erzeugung einer "gleich­ mäßigen" Ladungsschicht gesprochen wird, dies im Sinne von gleichförmig zu verstehen ist, da nicht notwendigerweise die Ladungsmenge überall auf das gleiche Maß begrenzt ist. Bei der Rückseitenladung haben nämlich die Ladungen das Bestreben, sich auf der fotoleitfähigen Schicht in gleichförmigen Mustern sym­ metrisch um die Mittellinie einer jeden Öffnung angeordnet aufzubauen. Dies ist jedoch die effektive Äquivalenz zu einer gleichmäßigen Aufladung bzw. Ladungsschicht, da jedem Loch ein Ladungsmuster gleicher Dichte und symmetrischer Anordnung zugeordnet ist und auf auftreffende Koronaionen die Steuer­ gitterladung als tatsächlich gleichmäßig über die gesamte Oberfläche wirkt. Wenn daher die Fotoleitfähigkeit der foto­ leitfähigen Schicht insgesamt homogen ist, läßt eine bestimmte Intensität der Beleuchtung bei der bildmäßigen Belichtung der fotoleitfähigen Oberfläche des Steuergitters eine vorbestimm­ bare Ladungsmenge von der fotoleitfähigen Schicht abfließen, so daß ein Ladungsbild auf dem Steuergitter erzeugt wird, das in allen Bereichen des Steuergitters, übereinstimmend mit der Intensität- bzw. Helligkeitsverteilung der bildmäßigen Belich­ tung, für eine genaue Mehrfarbenreproduktion hoher Qualität zufriedenstellend ist. Außerdem erlaubt die Rückseitenladung auch oft die Verwendung der gleichen Ionenquelle für die gleich­ förmige Primär-Aufladung und die Erzeugung des für die Aufzeich­ nung bildmäßig zu differenzierenden Ionenstroms. Wie Fig. 5c zeigt, wird nach Beendigung der Primär-Aufladung von der Rück­ seite her, die Isolator-Vorspannung V ₂ auf einen niedrigeren Wert V ₂′ verringert, um das Steuergitter für einen Ionen­ strommodulation bereitzumachen, da ein zu hoher Wert (V ₂) der Isolatorvorspannung relativ zur an der fotoleitfähigen Schicht liegenden Spannung V ₁ des Ladungsbildes, die differenzierenden Sperreigenschaften eines Steuergitters nachteilig beeinflussen oder nicht zulassen würde. Für positive, d. h. ein Direktbild ergebende Aufzeichnungsverfahren mit additiver Farbmischung wird ein Ionenstrom mit der entgegengesetzten Polarität zu der Ladungsschicht in der zweiten leitenden Schicht 32 (in Fig. 5c sind es positive Ionen) von dem elektrostatischen Feld H durch die Löcher beschleunigt, um die Querschnittdichte des Stroms entsprechend dem elektrostatischen latenten Bild auf dem Schirm zu ändern. Für das positive subtraktive Farbverfahren ist die Polarität der verwendeten Ionen gleich zu derjenigen der Ladung in der zweiten leitenden Schicht.

Bei einer Ausführung eines Mehrfarben-Reproduktionssystems, das in den Fig. 6a bis 6f gezeigt ist, ist ein Mehrschicht- Steuergitter 52 vorgesehen, wie es oben beschrieben wurde. Eine Trägerelektrode 53 für das bildmäßig aufzuladende Aufzeichnungs­ material ist an einem Rand des Steuergitters zur Schwenkbewe­ gung zwischen einer ersten Stellung bzw. einer Ruhestellung im Abstand von dem Steuergitter, wie Fig. 6a zeigt, und einer zweiten Stellung bzw. einer Aufzeichnungsstellung nahe und parallel zu dem Steuergitter, wie Fig. 6c zeigt, angeordnet. Wenn die Trägerelektrode in ihrer Ruhestellung ist, wird mittels einer Koronaionenquelle 54 die fotoleitfähige Schicht des Steuergitters von dessen Rückseite her aufgeladen. Als nächstes wird ein einfarbiger Auszug von einem wiederzugebenden mehrfarbigen Muster auf die fotoleitfähige Oberfläche des Steuergitters projiziert, so daß ein Ladungsbild entsprechend dem Farbauszug gebildet wird. Ein Blatt dielektrisch beschich­ teten Papiers 55 wird auf der Trägerelektrode angeordnet, und die Elektrode wird in die Aufzeichnungsstellung parallel zu dem Steuergitter und gegenüber der Korona verschwenkt. Die Korona­ einrichtung 54, die zuerst zur Ladung des Steuergitters verwen­ det wurde, wird nun zur Erzeugung des bildmäßig zu differenzie­ renden Koronaionenstroms verwendet, der durch eine an die Trägerelektrode angelegten Vorspannung in Richtung des Aufzeich­ nungsmaterials durch das Steuergitter hindurch beschleunigt und von dem Ladungsbild bildmäßig differenziert wird. Das auf dem Aufzeichnungsmaterial so erzeugte Ladungsbild des Farbauszugs­ bildes wird dann auf irgendeine Weise entwickelt. Wie Fig. 6d zeigt, kann die Trägerelektrode in ihre erste Stellung zurück­ bewegt und das Aufzeichnungsmaterial, z. B. ein Papier, abgeho­ ben und in einer flüssigen Tonerlösung 56 entwickelt werden, wie es in Fig. 6e dargestellt ist. Statt dessen kann das Papier entwickelt werden, während es noch auf der Trägerelektrode ist, wie Fig. 6d′ zeigt. Wenn flüssige Toner verwendet werden, ist es allgemein ratsam, eine Fließblattrolle 57 oder eine andere Einrichtung zu verwenden, um jede überschüssige Flüssigkeit von einem entwickelten Bild vor den nachfolgenden Abbildungsschrit­ ten zu entfernen, wie Fig. 6f zeigt. Wenn das Papier von der Trägerelektrode entfernt ist, wird sie in ihre vorherige Stellung zurückgebracht, und der Vorgang wird für das zweite und dritte Farbauszugsbild wiederholt. Nachdem alle drei Farb­ auszugsbilder auf dem Papier entwickelt wurden, wird das mehr­ farbige Bild dann fixiert. Statt dessen kann es zweckmäßig sein, jedes Farbauszugsbild unmittelbar nach seiner Entwicklung zu fixieren, obwohl dies nicht notwendig ist.

Fig. 7 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines elektrofotographi­ schen Mehrfarben-Kopiergeräts, bei dem das Mehrschicht-Steuer­ gitter zu einer Trommel 58 geformt ist, wobei die fotoleit­ fähige Schicht des Steuergitters auf der Trommelaußenfläche liegt. Die Gittertrommel dreht sich im Gegenuhrzeigersinn in Übereinstimmung und synchron mit einer Aufzeichnungstrommel 59, die den gleichen Durchmesser und die gleiche Drehgeschwindig­ keit hat und sich im Uhrzeigersinn dreht und auf der das Aufzeichnungsmaterial, z. B. ein Blatt Papier, angeordnet ist. Eine Korona 60 ist hier an der Gitterladestation nahe der Außenfläche der Gittertrommel angeordnet dargestellt, wohin­ gegen sie zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 innen angeordnet sein muß. Ionen von dieser Korona werden zur gleich­ mäßigen Ladung der Oberfläche der fotoleitfähigen Gitter­ schicht, wie bereits beschrieben, verwendet. Von der Gitter­ ladestation im Gegenuhrzeigersinn entfernt, befindet sich eine Abbildungsstation 61, wo das Bild einer wiederzugebenden mehr­ farbigen Vorlage farbgefiltert und auf eine Außenfläche der Gittertrommel fokussiert wird. Eine zweite Korona, die in Fig. 7 als Aufzeichnungskorona 62 bezeichnet ist, ist in der Aufzeichnungsstation angeordnet, die 180° von der Abbildungs­ station entfernt ist. Die Aufzeichnungskorona liegt an der Innenseite der Gittertrommel nahe der der Aufzeichnungstrommel am nächsten liegenden Stelle. Die Aufzeichnungstrommel ist leitend und trägt ein dielektrisch beschichtetes Papier 63 auf ihrer Außenfläche. Wenn das Papier in eine Stellung nahe der Gittertrommel gebracht wird, wird die Aufzeichnungskorona aktiviert, und Ionen von dieser werden durch die mit einem dem Farbauszugsbild entsprechenden Ladungsbild versehene Gitter­ trommel auf die Papieroberfläche beschleunigt, wo sie durch das an die Aufzeichnungstrommel angelegte Vorspannungspotential gehalten werden. Die Aufzeichnungstrommel dreht sich, um das mit einem Ladungsbild versehene Papier durch eine Tonereinhei­ ten 65 aufweisende Entwicklungsstation zu tragen, wo eine erste Tonereinheit aktiviert wird, um einen geeignet gefärbten flüs­ sigen Toner aufzubringen und das Ladungsbild zu entwickeln. Das Tonerbild wird dann mit einer Löschpapierrolle 66 getrock­ net, um überschüssige Flüssigkeit zu entfernen, und unter einer Neutralisierungskorona durchgeführt. Eine Neutralisierungs­ korona 67 wird verwendet, um unerwünschte überschüssige Ladun­ gen, die nach unvollständiger Entwicklung des Bildes verblei­ ben, zu entfernen. Eine vollständige Entwicklung ist ein allgemeines Problem, da die verbleibenden unerwünschten Ladungen die Tendenz haben, auf nachfolgende elektrostatische leitende Bilder einzuwirken und unerwünschte Zwischenbildwirkungen zu erzeugen.

Nach der Neutralisierung trägt die Trommel das Papier unter eine Fixierrolle 68. Diese kann jeweils nach der Herstellung eines Teilfarben-Tonerbildes, oder erst, nachdem sämtliche Teilfarben-Tonerbilder überlagert wurden, aktiviert werden. Die Trommeln drehen sich weiter, und alle Schritte werden für das zweite Farbauszugsbild wiederholt und erneut für das dritte. Das System kann auch mit trockenem Toner verwendet werden; in diesem Falle unterbleibt der Trocknungsschritt. Obwohl sich die vorstehende Beschreibung auf einen Dreifarbenbetrieb richtete, können selbstverständlich bei anderen Ausführungsformen zusätz­ liche Farben durch Hinzufügen einer oder mehrerer Tonereinhei­ ten angewendet werden.

Ein elektrofotographisches Mehrfarben-Kopiergerät für mehrere Kopien ist in den Fig. 8a bis 8b gezeigt. Im Hinblick hierauf ist zu beachten, daß das Kopiergerät, das z. B. in Fig. 7 gezeigt ist, zur Erzeugung von mehreren Kopien insgesamt zufriedenstellend ist, jedoch mit der Ausnahme, daß die Her­ stellung der Ladungsbilder auf dem Steuergitter für jede Kopie wiederholt werden muß. Bei der in den Fig. 8a bis 8b′ gezeigten Ausführungsformen wird ein einziges Ladungsbild auf dem Steuergitter wiederholt zur Wiedergabe mehrerer Kopien eines Farbauszugs auf einmal verwendet. Die einzelnen Auszugs­ kopien laufen dann ein zweites Mal durch die Maschine, um die zweiten Farbauszugsbilder in Übereinstimmung mit den ersten Bildern aufzunehmen, und der Vorgang wird ein oder mehrere Male wiederholt, wie dies erforderlich ist, um die gewünschte mehr­ farbige Reproduktion zu entwickeln. Entsprechend ist daher ein endloses Transportband 79 gezeigt, das zwischen zwei Drehtrom­ meln 80 und 81 getragen wird, von denen die Trommel 80 dazu dient, das Band zum Umlaufen anzutreiben. Das Aufzeichnungs­ material, ein Blatt Papier 82, wird von einem Stapel 92 am linken Ende des Systems, auf die untere Oberfläche des unteren Trums der papiertragenden Bahn gefördert. Da dieses Papier kurzzeitig ein elektrostatisches Bild tragen muß, ist es norma­ lerweise dielektrisch beschichtet. In jedem Fall hat es eine bevorzugte Oberflächenkapazität über etwa 10 ^-12F/cm². Das Papier wird durch Stifte auf dem Band justiert und von einer Vakuumkammer 83 gegen die Bandoberfläche gehalten. Das Band ist porös, so daß das Vakuum das Papier durch das Band anzieht. Eine Aufzeichnungsstation 85 ist unter der unteren Oberfläche des oberen Trums des Bandes angeordnet und besteht aus einer Koronaionenquelle 86 und einem erfindungsgemäß zu verwendenden Mehrschicht-Steuergitter 87, das zwischen der Ionenquelle und dem Band angeordnet ist. Eine erste, zweite und dritte Toner­ einheit 88, 89 und 90 sind in Bewegungsrichtung hinter der Aufzeichnungsstation angeordnet. Jede Einheit liefert eine einzige Farbe und kann getrennt von den anderen Einheiten betätigt werden. Zusätzliche Tonereinheiten können verwendet werden, wenn mehr als drei Tonerfarben erforderlich sind.

Geeignete Fixiereinrichtungen 91, wie ein Trockner, sind in Bewegungsrichtung hinter den Tonereinheiten angeordnet, und ein Papierstapler 93 ist an dem in Bewegungsrichtung hinteren Ende der Bahn außerhalb des Einflusses der Papierhalte-Vakuumkammer angeordnet.

Die "Rückseitenaufladung" wird angewendet, um das Steuergitter vor der bildmäßigen Belichtung gleichförmig zu laden, und die gleiche Koronaanordnung wird für die Gitteraufladung und die Aufzeichnung durch bildmäßiges Aufladen verwendet. Das Steuer­ gitter ist von der Vierschichtenart, wie es in Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Ein geeignetes Farbtrenn- und Projektionsgerät ist an einer Abbildungsstation 94 gegenüber der oberen Oberfläche des unteren Trums des Bandes 79 angeordnet. Wie Fig. 8b zeigt, weist das Band 79 durchgehende poröse Bereiche 84 auf, sowie dazwischenliegende, dem Bildformat entsprechende offene Bereiche 95, so daß das Steuergitter durch Projektion durch diese offe­ nen Bereiche in dem Band eine Abbildung erhalten kann. Bei einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 8b′ gezeigt ist, ist ein durchgehend poröses Transportband 96 vorgesehen, und das Steuergitter 97 ist in eine Belichtungsstellung seitlich verschiebbar angeordnet, so daß es zur Abbildung freiliegt. Während das oben beschriebene System erfordert, daß das Transportband durch Stifte zur paßgerechten Überlagerung der Teilfarbenbilder justiert wird (anders als bei dem in Fig. 7 dargestellten System), sind hohe Durchsätze möglich, da sowohl eine Vollbild-Aufzeichnung an Stelle einer streifenweisen Aufzeichnung angewandt werden kann und mehrere Bilder in dem Entwicklerabschnitt gleichzeitig sein können. Es ist ersicht­ lich, daß die Anzahl der Farbauszüge, die von einem einzigen Ladungsbild auf dem Steuergitter erhalten werden können, durch die Eigenschaft des Steuergitters begrenzt wird, ein Ladungs­ bild während einer bestimmten Zeitperiode und bei wiederholter Benutzung zu halten. Dies wiederum hängt von einigen Faktoren einschließlich der Oberflächenkapazität der fotoleitfähigen Schicht, die in dem Steuergitter verwendet wird, und dem Ausmaß ab, in dem es möglich ist, den Vorgang in einer lichtdichten Umgebung durchzuführen. Entsprechend kann es in dem Ausmaß, in dem die Qualität des Ladungsbildes, das auf dem Steuergitter erzeugt wurde, während eines einfarbigen, mehrfachen Kopier­ vorgangs abnimmt, notwendig sein, von Zeit zu Zeit auf dem Steuergitter ein neues Ladungsbild herzustellen.

Elektrostatische Farbmaskierung mittels der Ladungssteuerplatte

Die Fig. 9a bis 9c zeigen das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Anspruch 2 zur Korrektur von Absorptionsfehlern des Toners. Absorptionsfehler sind auf technische Mängel des Farb­ stoffs bzw. der Pigmente zurückzuführen, die bei Kopiervorgän­ gen verwendet werden, und sind daher elektrostatischen Farbre­ produktionsvorgängen ebenso wie üblichen fotographischen Farb­ reproduktionstechniken gemeinsam. Das Problem ergibt sich dadurch, daß, während ein hoher Grad an Wiedergabetreue zu der Vorlage bei der Farbtrennung unter Verwendung von Farbfiltern erreicht werden kann, wie es beschrieben wurde, keine Pigmente, Farbstoffe oder Toner diese Trennbilder genau wiedergeben können. Der Toner zur Entwicklung eines bestimmten Teilfarben­ bildes sollte die Farbe sein, die dem verwendeten Filter ent­ spricht oder dessen Komplementärfarbe ist, so daß jeder Toner ein Drittel des Farbspektrums reflektiert oder absorbiert. Leider können jedoch keine Tonerfarben hergestellt werden, die ideale Ergebnisse in dem Bild ergeben. Zum Beispiel enthält Cyan norma­ lerweise etwas Magenta und Gelb, während Magenta normalerweise Spuren von Gelb enthält, und nur Gelb ist üblicherweise annehm­ bar rein. Die Farbkorrektur-Maskierung ist eine Technik, die bei üblichen Farbreproduktionsvorgängen verwendet wird, um Absorptionsfehler zu korrigieren. Eine "Maskierung" ist eine fotographische Abbildung, die einer anderen fotographischen Abbildung überlagert wird, um ihre Übertragungseigenschaften zu ändern. Masken können verwendet werden, um den Farbkontrast oder die Farbbalance gegenüber der Vorlage zu ändern. Wie sich aus der folgenden Beschreibung ergibt, ist das Verfahren der bildmäßigen Aufladung mittels eines Steuergitters zur Korrektur von Toner-Absorptionsfehlern mittels der erfindungsgemäßen, speziell entwickelten elektrostatischen Maskierungstechnik besonders gut geeignet.

Fig. 9a zeigt ein Vierschicht-Steuergitter 98, bestehend aus einer ersten und einer zweiten leitenden Schicht 99 und 100, zwischen denen eine Isolierschicht 101 angeordnet ist. Eine fotoleitfähige Schicht 102 liegt auf der zweiten leitenden Schicht, und der Schirm wurde, wie es dargestellt ist, geladen und bildmäßig belichtet, um ein Ladungsbild entsprechend einem ersten Farbauszugsbild (der "beleuchtete Bereich" entspricht den übertragenen Teilen eines gefilterten optischen Bildes) auszubilden. Eine Ladungssteuerplatte 103 ist eine kurze Strecke entfernt von und parallel zu der Vorderseite des Steuergitters (d. h. der Seite, die die fotoleitfähige Schicht trägt,) angeordnet und weist eine leitende Unterlage 104 mit einem dielektrischen Überzug 105 auf, der der fotoleitfähigen Schicht zugewandt ist. Die leitenden Schichten 99 und 100 sind mit einer Vorspannung V ₂ mittels einer geeigneten Einrichtung 111 vorgespannt, die das Bestreben hat, den Durchgang negativer Ionen 106 von einer Ionenquelle 109 durch die Öffnungen 107 von der Rückseite zu der Vorderseite zu sperren. An der fotoleit­ fähigen Schicht liegt durch das Ladungsbild des ersten Farbaus­ zugs in den nicht beleuchteten Bereichen eine Vorspannung V ₁ an. Der größte Wert (d. h., in völlig dunklen Bereichen) von V ₁ ist größer als V ₂ und entgegengesetzt in der Polarität und hat die Tendenz, den Durchgang negativer Ionen 106 durch die Öffnungen 107 von der Ionenquelle 109 her zur Ladungssteuer­ platte 103 hin zu beschleunigen. In diesen Bereichen ist das resultierende elektrostatische Feld von V ₁ und V ₂ ein Verstärkungsfeld für die negativen Ionen. Die leitende Schicht der Ladungssteuerplatte wird von einer geeigneten Einrichtung 110 auf einem Potential gehalten, das ebenfalls für die negativen Ionen ein Beschleunigungsfeld erzeugt, so daß die negativen Ionen von der Koronaionenquelle, die durch die Gitteröffnungen in nicht gesperrten Bereichen laufen (d. h., in nicht belichteten oder gering belichteten Bereichen), das Steuergitter durchlaufen und auf der Ladungssteuerplatte in einem Muster entsprechend dem Ladungsbild auf dem Steuergitter abgelagert werden, wie Fig. 9b zeigt. Dieses Muster ist komple­ mentär zu dem Ladungsbild des ersten Teilfarbenbildes und hat eine gegenüber diesem entgegengesetzte Polarität.

So vorbereitet wird zur Herstellung des zweiten Teilfarben- Ladungsbildes die Ladungssteuerplatte während der Primär­ aufladung des Steuergitters vor dessen bildmäßiger Belichtung mit dem zweiten Farbauszug verwendet. Wie Fig. 9c zeigt, wird das Steuergitter mit positiven Ionen 108 in einem Rückseiten­ ladungsvorgang erneut einer Primäraufladung ausgesetzt, während die Ladungssteuerplatte 103 eine kurze Strecke entfernt von und parallel zu dessen fotoleitfähiger Schicht angeordnet ist.

Wie dies bei Rückseitenladungsvorgängen üblich ist, wird die Vorspannung über den leitenden Schichten auf einem Pegel (V ₂′) gehalten, der höher ist als der der Vorspannung V ₂ während der nachfolgenden bildmäßigen Aufladung des Aufzeichnungsmaterials. Positive Ionen 108 von einer Koronaionenquelle laufen durch die Schirmöffnungen von hinten nach vorne und werden auf der foto­ leitfähigen Schicht innerhalb der den ungeladenen Bereichen der Ladungssteuerplatte gegenüberliegenden Bereichen der fotoleit­ fähigen Schicht in Mengen abgelagert, die ein Potential gleich oder etwas größer als V ₂′ erzeugen. Die positiven Ionen, die die Öffnungen des Steuergitters in den Bereichen durchlaufen, die den geladenen Bereichen der Ladungssteuerplatte gegenüberlie­ gen, werden von den negativen Ladungen auf der Ladungsplatte angezogen und teilweise neutralisiert, so daß in diesen Bereichen die Anzahl der positiv geladenen Ionen, die auf dem Steuergit­ ter abgelagert werden, verringert wird. Daher wird das Steuer­ gitter derart geladen, daß negative Ionen, die das Steuergitter nach der bildmäßigen Belichtung mit dem zweiten Farbauszug durchlaufen, in geringeren Dichten in Bereichen durchlaufen, die den dunklen oder Bereichen geringer Beleuchtung des ersten Teilfarbenbildes entsprechen. Daher wird bei einem subtraktiven Farbvorgang, bei dem z. B. das erste Bild in Cyan entwickelt wird, das mit Spuren von Magenta verunreinigt ist, das zweite Teilfarbenbild bzw. das Magentabild in geringeren Dichten in Bereichen entwickelt, die zuvor mit Cyan entwickelt wurden, so daß ein insgesamt übermäßiger Magentagehalt in mit Cyan ent­ wickelten Bereichen vermieden wird. Wenn üblicherweise das erste und zweite entwickelte Teilfarbenbild jeweils Verunreini­ gungen der dritten zu entwickelnden Farbe enthalten, kann die Ladungssteuerplatte mit dem ersten und zweiten elektrostati­ schen Teilfarbenbild versehen und dem Aufzeichnen des dritten Teilfarbenbildes in der beschriebenen Weise verwendet werden. In einem Umkehr-Reproduktionsverfahren würde die Ladungssteuer­ platte in der gleichen Weise in nicht beleuchteten Bereichen wie bei dem vorher erläuterten Verfahren geladen werden, jedoch würde die Polarität des zu modulierenden Koronaionenstromes umgekehrt werden. Daher würde das Ergebnis der Benutzung einer Ladungssteuerplatte bei diesem Verfahren hellere Tonerwerte in stärker beleuchteten Bereichen des ersten Teilfarbenbildes ergeben.

Die Ladungssteuerplatte kann auch in dem Mehrfarben-Reproduk­ tionssystem verwendet werden, wenn es erwünscht ist, Schwarz zusätzlich zu den anderen drei Farben aufzuzeichnen bzw. zu kopieren. Eine Schwarzaufzeichnungsstufe wird im allgemeinen bei üblichen Mehrfarben-Reproduktionsvorgängen angewandt, wenn bei der Reproduktion Details und Kontrast gesteigert werden sollen. Bei diesem Verfahren wird ein Schwarzauszug bzw. ein Schwarz-Teilfarbenbild entsprechend dem bereits beschriebenen Verfahren erzeugt, das für die anderen Farbauszüge bzw. Teil­ farben-Ladungsbilder angewendet wird. Das Filter für die Schwarzaufzeichnung ist ein "Spalt"-Filter, das eine Kombina­ tion aller drei vorherigen Filter gleichzeitig ist. Es wird eine Belichtung angewandt, die 50 bis 100% derjenigen Belich­ tung beträgt, die für jedes Filter bei der bildmäßigen Belichtung der einzelnen Teilfarbenbilder angewandt wird. Dieser zusätzliche Schritt dient dazu, alle außer den wichtigen dunklen Linien und Schatten in dem fertigen Bild zu beseitigen, da eine intensive Schwarzaufzeichnung den sauberen und klaren Eindruck der anderen Farben beeinträchtigen würde. Das schwarze Teilfarben-Ladungsbild wird vorzugsweise zuerst entwickelt, und nachfolgende Bilder werden vorzugsweise danach erzeugt. Dies dient dazu, die Reproduktion auf die zuvor mit Schwarz versehenen Bereiche zu vermeiden, und läßt sich mit der zuvor erläuterten Ladungssteuerplatte erreichen.

Dazu wird zuerst das mit der Primäraufladung versehene Steuer­ gitter mit einem Schwarzauszug bildmäßig differenziert und dann das schwarze Teilfarbenbild mit einem vergleichsweise hohen Kontrast aufgezeichnet. Die Reproduktion kann auf ein dielek­ trisches oder auf ein unbeschichtetes Papier entsprechend dem weiter oben erläuterten Verfahren erfolgen. Daraufhin wird das Ladungsmuster des Schwarz-Teilfarbenbildes auf dem Steuergitter mit Ionen beaufschlagt, um ein elektrostatisch latentes Teil­ farbenbild auf der dielektrisch beschichteten Oberfläche der Ladungssteuerplatte zu erzeugen. Dieses Bild wird mit Ionen entgegengesetzter Polarität gegenüber den bei der Aufzeichnung verwendeten Ionen erzeugt. Das Bild auf der Ladungssteuerplatte wird mit hohem Kontrast erzeugt, d. h., mit Ionenablagerungen hoher Dichte, so daß die Ladungssteuerplatte, auf der dieses Bild aufgebracht ist, ein relativ hohes Potential in Bereichen hat, die Schwarz entsprechen. Die mit einem Ladungsmuster ent­ sprechend dem schwarzen Teilfarbenbild versehene Ladungs­ steuerplatte wird dann bei jeder nachfolgenden Erstellung eines weiteren Teilfarbenauszuges verwendet. Dadurch, daß die mit dem schwarzen Teilfarbenbild entsprechenden Bild versehene Ladungssteuerplatte sich auf einem ausreichend hohen Potential befindet, ist es möglich, sicherzustellen, daß keine der nachfolgend reproduzierten Farben auf die dunkelsten der schwarzen Bereiche aufgebracht werden.

Ein elektrofotographisches Drehtrommel-Mehrfarbenreproduktions­ system mit einer erfindungsgemäßen Ladungssteuerplatte zur Korrektur von Absorptionsfehlern des Toners und/oder zur Ver­ wendung bei der Reproduktion von Schwarz ist in Fig. 10 darge­ stellt und besteht aus einem zylindrischen, trommelförmigen Mehrschicht-Steuergitter 113, das für die Rückseitenladung geeignet ist. Das Steuergitter besteht aus vier Schichten, wie sie in Fig. 4 und 5 dargestellt sind. Die das Steuergitter bil­ dende Trommel ist im Gegenuhrzeigersinn drehbar nahe einer zylindrischen Trommel 114 für die Aufnahme des Aufzeichnungs­ trägers, beispielsweise für die Aufnahme von Papier, angeord­ net, welche Trommel aus einem leitenden Material besteht und einen Durchmesser aufweist, der doppelt so groß wie derjenige der Steuergittertrommel ist. Die Aufzeichnungsträgertrommel ist im Uhrzeigersinn drehbar angeordnet und eine geeignete Anzahl von Tonereinheiten 115 ist an dem Außenumfang der Aufzeich­ nungsträgertrommel im Uhrzeigersinn unmittelbar hinter der Steuergittertrommel angeordnet. Eine Löschpapierrolle 116, ein Aufzeichnungsträger-Zuführmechanismus 117, eine Neutralisie­ rungskorona 118 und eine Aufzeichnungsträger-Abhebeeinrichtung sind jeweils im Uhrzeigersinn im Abstand an Stellen um die Außenumfangsfläche der Aufzeichnungsträgertrommel angeordnet. Eine Aufzeichnungs- bzw. Reproduktionskorona 120 ist innerhalb der Steuergittertrommel an der der Aufzeichnungsträgertrommel nächsten Stelle angeordnet und weist in deren Richtung. Eine Ladungssteuertrommel 121 ist im Uhrzeigersinn drehbar unmittel­ bar benachbart der Außenfläche der Steuergittertrommel an einer Stelle angeordnet, die um etwa 90° im Gegenuhrzeigersinn gegen­ über der Reproduktions- bzw. Aufzeichnungskorona versetzt ist. Die von der Ladungssteuertrommel 121 gebildete "Ladungssteuer­ platte" besteht aus einer leitenden zylindrischen Schicht, die an ihrer radial äußeren Oberfläche mit einer dielektrischen Substanz überzogen ist. Es sind Einrichtungen zur Steuerung der Vorspannung der leitenden Schicht der Ladungssteuertrommel vorgesehen, und eine Ladungskorona 122 ist innerhalb der Schirmtrommel an ihrer der Ladungssteuertrommel nächsten Stelle angeordnet und weist zu der Ladungssteuertrommel hin. Eine Station 123 zur Erstellung eines Ladungsbildes, die aus einer Einrichtung zur Erzeugung von Farbauszügen und zu deren Projektion auf die Steuergittertrommel besteht, ist an einer geeigneten Stelle vorgesehen, um Bilder auf die Steuergitter­ trommel etwa 180° gegenüber der Aufzeichnungskorona versetzt zu projizieren.

Bei einem Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung von drei Farben, wie es mit der in Fig. 10 dargestellten Vorrichtung durchgeführt werden kann, wird die Primär-Ladungskorona 122 aktiviert, um auf der fotoleitfähigen Schicht auf der radial äußeren Oberfläche der Steuergittertrommel 113 unter Anwendung der Rückseitenladungstechnik, wie sie oben beschrieben wurde, eine gleichmäßige, z. B. positive, Ladung aufzubringen. Die gleichmäßig geladene Oberfläche der Steuergittertrommel dreht sich im Gegenuhrzeigersinn zu der Station 123, wo ein erstes Farbauszugsbild aufprojiziert wird, um ein elektro­ statisches latentes Bild auf der Steuergittertrommel entspre­ chend dem ersten Farbauszugsbild zu erzeugen. Die Steuergitter­ trommel dreht sich um 180° im Gegenuhrzeigersinn, bis ihr mit dem Ladungsbild versehener Teil nahe der Aufzeichnungs­ korona 120 ist, worauf letztere aktiviert wird, um geeignet geladene, in diesem Fall positive, Koronaionen durch die Steuergittertrommel auf das dielektrisch beschichtete Papier 124 zu projizieren, das auf der Außenfläche der Aufzeichnungs­ trägertrommel getragen wird, so daß dort ein Ladungsbild entsteht, dessen geladene Bereiche denjenigen auf der Steuer­ gittertrommel entsprechen. Das mit dem Ladungsbild versehene Papier auf der Aufzeichnungsträgertrommel wird dann im Uhrzei­ gersinn zu den Entwicklungseinheiten 115 gedreht, wo eine der Einheiten aktiviert und flüssiger Ton der aufgebracht wird. Wenn das Papier von der Aufzeichnungsträgertrommel weiter im Uhrzei­ gersinn transportiert wird, läuft es unter einer Löschpapier­ rolle 116 durch, um überschüssige Flüssigkeit zu entfernen, und dann unter der Neutralisierungskorona 118, die unentwickelte Anteile des elektrostatischen Bildes entfernt, das auf dem im Beispielsfall als Papier ausgebildeten Aufzeichnungsmaterial gebildet wurde. Die Steuergittertrommel 113 und die Aufzeich­ nungsträgertrommel 114 sind so aufeinander synchronisiert, daß die Aufzeichnungsträgertrommel eine Umdrehung macht, wenn die Steuergittertrommel zwei Umdrehungen durchführt. Dementspre­ chend ist der Durchmesser der Steuergittertrommel halb so groß wie derjenige der Aufzeichnungsträgertrommel. Während der Zeit, in der das Papier eine Umdrehung auf der Aufzeichnungs­ trägertrommel durchführt, beginnend mit dem Startzeitpunkt seiner bildmäßigen Aufladung durch das Steuergitter und endend, wenn es nach einer 360°-Drehung der Aufzeichnungsträgertrommel mit seiner voreilenden Kante wieder in seine Ausgangslage zurückgekehrt ist, um mit dem zweiten Teilfarbenladungsbild aufgeladen zu werden, führen somit die Steuergittertrommel und die Ladungssteuertrommel je zwei Umdrehungen durch. Während einer Vorlaufdrehung der Steuergittertrommel wird das Steuer­ gitter primär gleichförmig aufgeladen und mit einem ersten Ladungsbild versehen, wie es beschrieben wurde. Mittels dieses Ladungsbildes wird dann mit Beginn der ersten Drehung der Steuergittertrommel bzw. Aufzeichnungsträgertrommel das Auf­ zeichnungsmaterial, ein Papierblatt 124, bildmäßig zu einem ersten Teilfarbenladungsbild aufgeladen und im kontinuierlichen Verlauf dieser Drehungen von dem auf der Steuergittertrommel befindlichen Ladungsbild ein komplementäres Ladungsbild mittels der Primärladungskorona 122 auf der Ladungssteuertrommel erzeugt, wie es ebenfalls bereits beschrieben wurde. Während der zweiten Umdrehung der Steuergittertrommel wird das Steuer­ gitter erneut einer Primäraufladung unterzogen. Zu diesem Zeitpunkt liegt ihm im Bereich der Primäraufladungszone jedoch das zuvor auf die Ladungssteuertrommel aufgebrachte komplemen­ täre Ladungsbild gegenüber, wodurch die sonst gleich­ förmige Primäraufladung des Steuergitters für die Herstellung eines nachfolgenden Teilfarbenladungsbildes zur Steuerung von Absorptionsfehlern des Toners entsprechend dem ersten Teilfar­ benladungsbild modifiziert wird. Die so primär aufgeladene Steuergittertrommel wird im weiteren Verlauf der zweiten Dre­ hung mit einem zweiten Teilfarbenbild belichtet und befindet sich am Ende der zweiten Drehung mit der voreilenden Kante des so auf ihm erzeugten zweiten, modifizierten, Teilfarbenladungs­ bildes in der Position der Aufzeichnungskorona 120, für den Start des zweiten Zyklus bzw. der zweiten bildmäßigen Aufla­ dung des Aufzeichnungsmaterials und 360°-Drehung der Trommel 114.

Die zuvor erläuterten Verfahrensschritte werden in der gleichen Reihenfolge wiederholt, bis alle drei Teilfarbenbilder entwickelt worden sind. Eine vierte - nicht dargestellte - Tonereinheit ist zur Aufzeichnung von Schwarz notwendig, bei der alle anderen Verfahrensschritte nacheinander - wie für die Dreifarbenreproduktion - durchgeführt werden, wobei die Aus­ nahme besteht, daß die Steuergitter-Schichtvorspannung V und der zur bildmäßigen Aufladung dienende Koronaionenstrom während der Aufzeichnung von Schwarz so eingestellt werden, daß ein höherer Kontrast erzeugt wird.

In Fig. 11 ist das Prinzip eines elektrofotographischen Mehr­ farben-Kopiergerätes zur Reproduktion auf unbeschichtetem Papier dargestellt. Dort ist eine übliche zylindrische Mehrschicht-Steuergittertrommel 125 und eine dielektrisch beschichtete Aufzeichnungstrommel 126 vorgesehen. Die Steuer­ gittertrommel und die Aufzeichnungstrommel haben den gleichen Durchmesser und sind um parallele Achsen synchron miteinander drehbar, wobei die Steuergittertrommel sich im Gegenuhrzeiger­ sinn und die Aufzeichnungstrommel sich im Uhrzeigersinn dreht. Eine Primärladungskorona 127 für das Steuergitter ist hier an der radial äußeren Oberfläche der Steuergittertrommel unmit­ telbar im Uhrzeigersinn hinter der Abbildungsstation 128 ange­ ordnet, wohingegen sie zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 innen angeordnet sein muß. Eine Aufzeichnungskorona 129 ist innerhalb der Steuergittertrommel an einer der Auf­ zeichnungstrommel unmittelbar benachbarten Stelle, etwa um 180° gegenüber der Abbildungsstation versetzt, angeordnet. Drei Tonereinheiten 130 sind an der äußeren Oberfläche der Aufzeich­ nungstrommel in Uhrzeigerrichtung unmittelbar nach dieser Stel­ le angeordnet. Eine Einrichtung zum Entfernen überschüssiger Flüssigkeit, wie eine Löschpapierrolle 131, ein Luftmesser oder ein Warmluftgebläse, sind im Uhrzeigersinn unmittelbar hinter den Tonereinheiten angeordnet. Ein Papierzuführmechanismus 132 ist an der äußeren Oberfläche der Aufzeichnungstrommel im Uhr­ zeigersinn unmittelbar hinter der Einrichtung zum Entfernen überschüssiger Flüssigkeit angeordnet, und eine beheizte Toner­ bild-Übertragungsrolle 133 ist an dem Papierzuführmechanismus angeordnet, im Uhrzeigersinn gefolgt von einer Papiertrennein­ richtung 134 und einer Neutralisierungskorona 135.

Die Steuergittertrommel wird von der Primäraufladungskorona, die erfindungsgemäß entgegen der Darstellung in Fig. 12 inner­ halb der Trommel liegt, geladen und dann an der Abbildungs­ station mit einem ersten Teilfarbenauszugsbild belichtet. Wenn die mit einem Ladungsbild versehene Steuergittertrommel weiter­ gedreht wird, laufen die Verfahrensschritte wie in Verbindung mit Fig. 10 oben erläutert ab, wobei lediglich die Teilfarben­ ladungsbilder anstelle des endgültigen Papierträgers auf der dielektrisch beschichteten Aufzeichnungstrommel erzeugt und entwickelt werden, wobei die Verfahrensschritte unter Weglas­ sung der Ladungssteuertrommel der Reihe nach wiederholt werden, so daß am Ende von drei Umdrehungen die dielektrische Ober­ fläche der Aufzeichnungstrommel ein vollentwickeltes mehrfar­ biges Bild aufweist. Nach dem dritten Trocknungsschritt wird bei dem Dreifarben-Reproduktionsverfahren ein Bildempfangs­ material, z. B. ein Papier, auf die Aufzeichnungstrommel gefördert, mit dem entwickelten Bild kontaktiert und von der erhitzten Rolle 133 gegen das entwickelte Bild gepreßt, so daß Tonerpartikel von der Aufzeichnungstrommel übertragen und an dem Papier fixiert werden. Das spezielle Verfahren zur Über­ tragung eines entwickelten elektrostatischen latenten Bildes von einer Übertragungsfläche auf einen Aufzeichnungsträger ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung 2 19 616 beschrieben.

Ein weiteres prinzipielles System zur Anwendung der Erfindung mit einer Tonerbildübertragung gemäß der US-Patentanmeldung 2 19 616 für die elektrostatische Wiedergabe mehrfarbiger Bilder auf gewöhnlichem Papier entsprechend den vorstehend beschriebe­ nen Gesichtspunkten ist in Fig. 12 dargestellt. Die zugehörige Vorrichtung weist eine Steuergittertrommel 136 und eine Auf­ zeichnungstrommel 137 auf, wie die Vorrichtung nach Fig. 11.

Das Prinzip ist das gleiche wie vorstehend beschrieben mit dem Unterschied, daß das Bildempfangsmaterial für das endgültige mehrfarbige Bild auf einer Übertragungstrommel 138 festgelegt ist und jedes auf der Aufzeichnungstrommel 137 erzeugte einfar­ bige Tonerbild einzeln auf das Bildempfangsmaterial-Blatt 146 übertragen wird, also die Überlagerung der Teilfarben-Toner­ bilder nicht schon auf der Aufzeichnungstrommel erfolgt. Die einzelnen Einrichtungen zum Primärladen 139, bildmäßigen Belich­ ten 140, bildmäßigen Auflagen 141, Entwickeln 142, Löschen 143, Papier-Zuführen 144 und -Trennen 145 sind analog zu den bereits bei Fig. 10 und 11 beschriebenen Einrichtungen. Auch ist zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 eine Ladungssteuer­ trommel nicht vorhanden. Jede Trommel führt während der Entwicklung eines jeden einzelnen Teilfarbenauszugsbildes eine einzige Umdrehung durch, und das gleiche einzelne Papierblatt wird von der Papierträgertrommel während dieser drei Umdrehun­ gen getragen. Daraus ergibt sich auch ohne weiteres, wie die einzelnen Einrichtungen nacheinander zeitlich gesteuert werden müssen. Die Papiertrenneinrichtung 145 wird nicht betätigt, bis alle drei Bilder auf dem Papier entwickelt und fixiert wurden. Die synchrone Drehung der drei gleichgroßen Trommeln ermöglicht es, daß die drei Bilder auf das Papier in vollkom­ mener Übereinstimmung übertragen werden.

Selbstverständlich ist es möglich, für die Übertragung der Tonerbilder von der dielektrisch beschichteten Aufzeichnungs­ trommel auf unbeschichtetes Papier verschiedene Verfahren anzuwenden.

In Fig. 13 ist dann im Prinzip ein weiteres elektrofotogra­ phisches Mehrfarbenkopiergerät für blattförmiges Papier als Aufzeichnungsmaterial dargestellt, bei dem der modulierte Koronaionenstrom durch eine Wolke geeignet gefärbter flüssiger Tonerpartikel gerichtet wird. Das in Fig. 13 dargestellte System weist eine zylindrische Steuergittertrommel 159 und eine zylindrische Aufzeichnungsträgertrommel 160 auf. Die Trommeln weisen gleichen Durchmesser auf und sind in entgegen­ gesetzter Richtung um parallele Achsen drehbar angeordnet. Außerdem ist eine Einrichtung 162 zur Einleitung eine Wolke zerstäubten flüssigen Toners 163 in den Raum zwischen den beiden Trommeln vorgesehen. Drei getrennte Zerstäuberdüsen 164, 165 und 166 sind vorgesehen und werden von Schaltern betätigt, so daß jede der drei verschieden gefärbten Toner­ wolken verwendet werden kann. Die übrigen Einrichtungen für die Erzeugung des Ladungbildes auf der Steuergittertrommel und des modulierten Koronaionenstroms 167, 168 und 169 sind die glei­ chen wie bereits vorangehend beschrieben. Ebenso ist eine Ladungssteuertrommel nicht vorhanden. Die Steuergittertrommel ist im Uhrzeigersinn gesehen eine kurze Strecke von der Abbil­ dungsstation 168 entfernt angeordnet. Die Abbildungsstation ist etwa 180° von der Stelle auf der Steuergittertrommel entfernt angeordnet, die der Aufzeichnungstrommel am nächsten liegt. Die Aufzeichnungskorona 169 liegt innerhalb der Steuergittertrommel an dieser Stelle und weist zu der Papierträgertrommel, um einen Koronaionenstrom zu erzeugen, der durch die Steuergittertrom­ mel, die Tonerwolke und auf die Aufzeichnungsträgertrommel gerichtet ist. Das gilt auch für die Papierförder- und Papier­ abhebemechanismen 170 und 171 für übliches Papier 172. In einem Dreifarbensystem durchlaufen die Trommeln minimal drei Umdre­ hungen bei der Herstellung einer einzigen mehrfarbigen Repro­ duktion. Jeder einzelne Farbauszug wird mit einem einzelnen geeignet gefärbten Toner während jeder Umdrehung erzeugt. Geeignete Fixiereinrichtungen (nicht gezeigt) sind vorgesehen, um das entwickelte flüssige Bild auf dem Papier zu fixieren, wenn alle drei einzelnen Farbbilder entwickelt wurden, und dann wird der Papierhebemechanismus betätigt, um die mehrfarbige Kopie von der Aufzeichnungsträgertrommel 160 zu entfernen.

Um einen hohen Genauigkeitsgrad bei der Wiedergabe von Farb­ tönen, Farbintensitäten und hellsten Bildpunkten zu erzielen, soll ein relativ lineares Verhältnis zwischen Änderungen der Steuergitterbeleuchtungsintensität und Änderungen der zugehö­ rigen Ionenstromdichten bei der bildmäßigen Differenzierung durch das Steuergitter erreicht werden. Die Kennlinien für das bevorzugte Steuergitter, wie es in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, sind jedoch über den Steuerbereich von Vollsperrung bis voller Verstärkung nichtlinear, so daß die Tendenz z. B. für bestimmte Teile der Beleuchtungsskala besteht, heller oder dunkler wiedergegeben zu werden, als sie es in Relation zu anderen Teilen der Beleuchtungsskala sollten. Bei Schwarz- und Weißreproduktionen betrifft dieses Problem die Grauskalen­ steuerung. Diese Bezeichnung wird hier weiterverwendet, obwohl sich das Problem auf die Tonerdichtensteuerung bei irgendeiner Farbe bezieht und nicht auf Schwarz und Weiß begrenzt ist.

Die Lösung dieses Problems wird durch Änderung der Vorspannung an den leitenden Schichten eines Vierschichtgitters (wie z. B. in Fig. 4a bis 4e gezeigt ist) auf zwei oder mehr Pegel während der bildmäßigen Aufladung für jedes Teilfarbenbild erreicht.

Ferner ist es möglich, ein nicht fotoleitfähiges Steuergitter zu verwenden. In diesem Fall müssen die Teilfarben-Ladungsbil­ der auf eine andere geeignete Weise auf dem Steuergitter aus­ gebildet werden.

Materialien, die als Isolierschichten verwendet werden können, sind Polyesterfilme, Epoxyharz, geschmolzener Quarz oder Kombina­ tionen hiervon. Zusätzlich kann die Leiterunterlage selbst auf dem Isolator abgelagert sein, oder eine getrennte Isolator­ schicht, die nicht direkt an dem elektrostatischen Vorgang teilnimmt, kann verwendet werden, um den Leiter und die Isolier­ schichten zu tragen.

Das dielektrisch beschichtete Aufzeichnungsmaterial kann aus Papier oder anderen Materialien bestehen, das vorzugsweise mit einer sehr dünnen Schicht aus Kunststoff oder einem anderen flexiblen Isoliermaterial überzogen ist, wie Polystyrol, Poly­ vinylchlorid, Celluloseacetat; derartiges dünn beschichtetes Papier ist derzeit im Handel erhältlich.

Wie ersichtlich ist, sollten alle Stufen des Kopiervorganges, soweit er fotoleitfähige Teile betrifft, in einer lichtdichten Umgebung durchgeführt werden, um die Beleuchtung des Fotolei­ ters außer durch Projektion des Bildes zu vermeiden. Die Pro­ jektion des Bildes auf dem Steuergitter kann in irgendeiner geeigneten Weise wie mit transparenten Vorlagen, wie gezeigt wurde, durch lichtundurchlässige Vorlagen oder durch irgendeine andere bekannte Technik erreicht werden. In den Ansprüchen und der Beschreibung sind die Ausdrücke "Ionen", "Ionenstrom" oder dgl. verwendet. Die bevorzugte Quelle von Ionen ist eine Koro­ naentladungselektrode, die vorzugsweise eine oder mehrere lange Drähte oder mehrere Entladungspunkte aufweist. Die bevorzugten Ionen ergeben sich aus der Ionisierung der Umgebungsluft, da die so gebildeten Ionenpartikel rein sind (d. h., sich nicht an dem Steuergitter festsetzen und das Aufzeichnungsmaterial ver­ schmutzen), erfordern sie kein besonderes Abgabesystem und haben im Vergleich zu Partikeln des Tonermarkierungsmaterials eine sehr geringe Masse. Dennoch ist es ersichtlich, das Ionen anderer Substanzen als der Umgebungsluft gewünschtenfalls verwendet werden können.

Obwohl zuvor ein System beschrieben wurde, bei dem ein opti­ sches Bild auf ein fotoleitfähiges Steuergitter projiziert wird, ist ersichtlich, daß andere Materialien als Steuergitter verwendet werden können, vorausgesetzt, daß diese Materialien eine Änderung der Leitfähigkeit bei Belichtung durch ein Bild zeigen. Zum Beispiel können Materialien, die normalerweise leitend sind, jedoch bei Belichtung isolierend werden, verwendet werden, oder Materialien, die auf Wärme ansprechen, in welchem Falle das Bild, dem das Material ausgesetzt wird, ein thermi­ sches Bild wäre.

Claims (5)

1. Elektrofotografisches Verfahren zum bildmäßigen Aufladen eines isolierenden Aufzeichnungsmaterials mittels eines bildmäßig differenzierten Koronaionenstromes, bei dem zur Differenzierung des Ionenstromes ein fotoleitfähiges Steuer­ gitter verwendet wird, das aus einer ersten und einer zweiten elektrisch leitenden Gitterschicht, einer zwischen den leitenden Gitterschichten liegenden isolierenden Gitter­ schicht und einer auf der zweiten leitenden Gitterschicht angeordneten fotoleitfähigen Gitterschicht besteht, und bei dem auf der fotoleitfähigen Gitterschicht durch gleichförmiges Primär-Aufladen und anschließendes bildmäßiges Belichten ein Ladungsbild ausgebildet und ein Koronaionenstrom durch das das Ladungsbild tragende Steuergitter auf das Aufzeichnungs­ material gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Primär-Aufladung der fotoleitfähigen Gitterschicht zwischen der ersten und der zweiten elektrisch leitenden Gitterschicht eine Spannung V ₂ angelegt wird, derart, daß die Polarität der zweiten elektrisch leitenden Gitterschicht entgegengesetzt zur Polarität der angestrebten Aufladung der fotoleitfähigen Gitterschicht ist, und daß die Primär-Aufladung mittels einer auf die Seiten der ersten elektrisch leitenden Gitterschicht gerichteten Koronaentladung durch die Gitteröffnungen hindurch erfolgt.

2. Elektrofotografisches Kopierverfahren zur Herstellung einer mindestens zwei Farbkomponenten aufweisenden Kopie durch aufeinanderfolgende Kopierzyklen, bei dem auf einem isolie­ renden Aufzeichnungsmaterial den Farbkomponenten entsprechen­ de Ladungsbilder aufeinanderfolgend mittels eines durch ein fotoleitfähiges Steuergitter bildmäßig differenzierten Koronaionenstromes erzeugt werden, und die fotoleitfähige Schicht des Steuergitters vor der jeweiligen, den einzelnen Farbkomponenten entsprechenden bildmäßigen Belichtungen einer Primär-Aufladung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuergitter mit einer ersten und einer zweiten elektrisch leitenden Gitterschicht, und einer zwischen diesen liegenden isolierenden Gitterschicht und einer auf der zweiten Gitterschicht liegenden fotoleitfähigen Gitter­ schicht verwendet wird, daß neben der Erzeugung des jeweili­ gen Ladungsbildes auf dem Aufzeichnungsmaterial ein diesem Ladungsbild bezüglich der Konfiguration der geladenen und ungeladenen Bildbereiche gleiches Ladungsbild auf einem sepa­ raten Aufzeichnungsmaterial erzeugt wird, und daß während der Primär-Aufladung des fotoleitfähigen Steuergitters inner­ halb eines jeweils nachfolgenden Kopierzyklus dieses sepa­ rate Aufzeichnungsmaterial als Korrekturelement dem foto­ leitfähigen Steuergitter berührungsfrei, in unmittelbarer Nachbarschaft, auf der der Primär-Ladekorona entgegengesetzten Seite gegenübergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär-Aufladung des fotoleitfähigen Steuergitters gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär-Aufladung des foto­ leitfähigen Steuergitters mit einer Polarität erfolgt, die zu der Polarität der zweiten elektrisch leitenden Gitter­ schicht entgegengesetzt ist, und die Aufladung in Abhängigkeit von der zwischen den elektrisch leitenden Gitterschichten angelegten Spannung bis zum Sättigungszustand durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Primär-Aufladung des fotoleitfähigen Steuergitters die Spannung zwischen der ersten und der zweiten Gitterschicht verringert und so der Ionenstrom durch die Öffnungen in der Gitter­ schicht hindurch beschleunigt wird.