DE2711499A1

DE2711499A1 - Verfahren und vorrichtung zur entwicklung latenter, elektrostatischer bilder

Info

Publication number: DE2711499A1
Application number: DE19772711499
Authority: DE
Inventors: Vittal U Shenoy
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1976-05-03
Filing date: 1977-03-16
Publication date: 1977-11-24
Also published as: JPS52134437A; GB1576348A; FR2350629A1; FR2350629B1; JPS6021383B2; CA1073279A; US4038544A; DE2711499C2

Description

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Xerox Corporation, Rochester, N„Y. USA

Verfahren und Vorrichtung zur Entwicklung latenter, elektrostatischer Bilder

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Punktionstüchtigkeit von Vervielfältigungs- oder Kopiergeräten, wobei ein latentes, elektrostatisches Bild auf einem Photorezeptor bzw. einem Photoaufnehmer so behandelt wird, daß man eine bessere Kopie des Originals erhält.

Bei xerographisehen Geräten ist gewöhnlich eine xerographieche Platte bzw«, ein Photorezeptor mit einer Schicht eines lichtempfindlichen, isolierenden Stoffes (z. B.

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Selen) zur Aufnahme der latenten, elektrostatischen Bilder auf einer leitfähigen Unterlage (z. B. Nickel) aufgebracht. Die lichtempfindliche Fläche wird beim xerographischen Verfahren elektrostatisch aufgeladen und dann mit dem Muster eines Lichtbildes belichtet, wobei die Fläche an den belichteten Stellen entladen wird. Die nicht entladenen Stellen der Fläche bilden dann ein elektrostatisches Ladungsmuster (ein latentes, elektrostatisches Bild), das dem Muster des zu vervielfältigenden Originals entspricht. Die Entwicklung des latenten Bildes erfolgt durch Kontaktierung mit einem fein verteilten, elektrostatisch angezogenen Pulver, dem sogenannten "Toner", der durch die elektrostatische Ladung der Fläche im Bereich des Bildes festgehalten wird. Je größer die Ladung, desto mehr Toner wird abgeschiedene Man erhält so ein Tonerbild, das mit dem Lichtbild des zu vervielfältigenden Originals übereinstimmt ο Allgemein wird das entwickelte Bild dann auf eine geeignete Unterlage, z_o B» Papier, übertragen und darauf fixiert, so daß man eine dauerhafte Aufzeichnung des Originals erhält.

Bei xerographischen Geräten bewegt sich das Transferteil zur Übertragung des entwickelten Bildes synchron und in Kontakt mit der lichtempfindlichen Oberfläche, während das Bild übertragen wird. Auf die der lichtempfindlichen Fläche des Papiers gegenüberliegende Seite wirkt ein elektrisches Potential mit entgegengesetzter Polarität des Toners, wodurch das Tonerbild von der Fläche auf das Papier übertragen wird.

Aus verschiedenen Gründen zeigen Kopien eines Originals gelegentlich unerwünschte Bildbereiche von geringer

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Dichte, die die Qualität der Kopie herabsetzen«, Beispielsweise erhält man Linien von geringer Dichte, wenn man Kopien von einem Original macht, das zur Abdeckung von nicht wiederzugebenden Teilen des Originals einen Korrekturstreifen trägt. Abhängig von der Stärke des Korrekturstreifens oder davon, wie eng die Korrekturstreifenstücke nebeneinanderliegen, entstehen auf der Kopie Linien von unterschiedlicher schwacher Dichte, die den Rändern des Korrekturstreifens entsprechen. An den Rändern des Korrekturstreifens treten nämlich bei der Beleuchtung des Originals weiche Schatten auf, wodurch an diesen Stellen erheblich weniger Licht vom Original auf den Photorezeptor übertragen wird. Dadurch wird der aufgeladene Photorezeptor an diesen Stellen nicht auf den Hintergrundpegel entladen, so daß diese Bereiche des Photorezeptors entwickelt werden, wenn dieser die Entwicklungsapparatur passiert«, Unerwünschte Bereiche von geringer Dichte entstehen auf den Kopien auch durch einen verkratzten Photorezeptor. Diese verkratzten Photorezeptorbereiche werden auf einen höheren Pegel als die nicht zerkratzten Bereiche aufgeladen und entladen sich dann auf einen höheren Pegel als die nicht zerkratzten Bereiche, so daß diese zerkratzten Bereiche des Photorezeptors zusammen mit dem Bild, das vervielfältigt werden soll, entwickelt werden. Die zerkratzten Bereiche des Photorezeptors zeigen sich auf den Kopien als unerwünschte Bildbereiche von geringer Dichte. Außerdem können auch Bildbereiche von geringer Dichte auf einer Kopie dadurch auftreten, daß das Original von schlechter Qualität ist und bereits solche Bereiche enthält.

Die derzeit verwendeten elektrostatischen Kopiergeräte mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit liefern ausgezeichnete

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Halbtonkopien, getreue Wiedergaben von einem Halbtonoriginal, während von Photographien mit kontinuierlichem Ton schlechte Kopien entstehen. Man erhält Kopien, die zwischen hellen und dunkelgrauen Bereichen der Photographic einen sehr starken Kontrast zeigen. Außerdem können viele der derzeit verwendeten Vervielfältigungsgeräte die Breite von Buchstaben und die Helligkeit bzw_o Dunkelheit des Originals nicht exakt genug wiedergeben.

Durch die Erfindung lassen sich die unerwünschten Bildbereiche geringer Dichte auf Kopien vermeiden, die ein elektrostatisches Vervielfältigungsgerät liefert, so daß man auch von Photographien mit kontinuierlichem Ton Kopier hält, die dem Original sehr gut gleichen. Der Übergat ι den hellgrauen zu den dunkelgrauen Bereichen erfolgt c.— mählich, ohne scharfen Kontrast. Außerdem kann man Kopien herstellen, in denen die Breite und Helligkeit bzw. Dunkelheit der Buchstaben mit dem Original übereinstimmen. Man arbeitet hierzu mit einem Nachbelichtungs- und Entwicklungs-Koronagenerator, der auf ein latentes, elektrostatisches Bild eine Ladung mit der gleichen Polarität des Bildes aufbringt, von einer Größe, die zur Erzielung des gewünschten Resultats ausreicht.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Nachbehandlung latenter, elektrostatischer Bilder, bei denen ein Hintergrundbereich auf einen ersten Pegel, ein erster Bereich auf einen über dem ersten Pegel liegenden zweiten Pegel und ein zweiter Bereich auf einen über dem zweiten Pegel liegenden dritten Pegel aufgeladen ist_o Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß auf das latente, elektrostatische Bild eine Ladung von

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gleicher Polarität wie der Hintergrund und von einer solchen Größe aufgebracht wird, die den Ladungskontrastpegel zwischen Hintergrund und erstem Bereich praktisch beseitigt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zur Entwicklung eines latenten, elektrostatischen Bildes auf einem auf einer geschlossenen Bahn umlaufenden Photorezeptor, wobei das latente Bild einen auf einen ersten Pegel aufgeladenen Hintergrundbereich und einen ersten Bereich aufweist, der auf einen über dem ersten Pegel liegenden zweiten Pegel aufgeladen ist, mit Mitteln zum Transport des Entwicklermaterials zu einer Stelle in der Nähe des Photorezeptors und mit Mitteln, die dieses Transportmittel mit der gleichen Polarität wie das latente Bild aufladen. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch Mittel, die auf dem latenten Bild Ionen von gleicher Polarität abscheiden, und durch Mittel zum Regulieren der Abscheidungsgeschwindigkeit der Ionen auf dem latenten Bild, bei gleichzeitiger Regulierung der elektrischen Vorspannung der Magnetbürste in der gleichen Richtung.

Die ausführliche Erläuterung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung«, Darin zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein elektrostatisches Kopiergerät mit einer Ausführungsform der Erfindung,

Figo 2a ein typisches Spannungsprofil eines latenten, elektrostatischen Bildes auf einem Photorezeptor

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bzw. einem Photοaufnehmer,

Fig. 2b ein Spannungsprofil des in Fig. 2a gezeigten latenten, elektrostatischen Bildes nach der Behandlung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 den Verlauf der Hintergrundspannung eines latenten, elektrostatischen Bildes in Abhängigkeit des Stromes zwischen einem Nachbelichtungs-Koronagenerator und einem Photorezeptor,

Fig. 4a den Verlauf der Dichte des Bildes auf einer Kopie in Abhängigkeit von der Dichte des Originalbildes bei einem typischen, elektrostatischen Kopiergerät und

Fig. 4-b den gleichen Verlauf nach Fig. 4-a nach einer Behandlung gemäß der Erfindung.

Bei dem in der Zeichnung gezeigten elektrostatischen Kopiergerät wird das Lichtbild eines Originals auf die lichtempfindliche Fläche einer xerographischen Platte projiziert, so daß auf dieser ein latentes, elektrostatisches Bild entsteht. Das latente Bild wird entwickelt, mit einem Material, das Trägerkügelchen oder -körnchen enthält und an diesen reibungselektrisch haftende, entgegengesetzt geladene Tonerteilchen, so daß man ein xerographisches Pulver bild enthält, das mit dem latenten Bild auf der lichtempfindlichen Fläche übereinstimmt. Das Pulverbild wird auf eine Unterlage, z. B. ein Blatt Papier, elektrostatisch übertragen und auf diesem durch eine Schmelzeinrichtung fixiert, worauf das Tonerbild auf der Unterlage

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sicher haftet.

Bei dem dargestellten Gerät 10 liegt ein zu kopierendes Original 12 auf einer transparenten Tragplatte 14, die in der Beleuchtungsanordnung 16 fest angeordnet ist. Das auf dem Tisch bzw. der Platte liegende Original wird beleuchtet und liefert ein entsprechendes Lichtbild. Die Strahlen dieses Lichtbildes gehen über ein optisches System 18 einer Belichtungsstation 20 und belichten die Oberfläche einer sich bewegenden xerographischen Platte, die als flexibler, photoleitender Gurt bzw. Photorezeptor 22 ausgeführt istο Der Gurt bewegt sich in Pfeilrichtung, wobei vor Erreichen der Belichtungsstation 20 der belichtete Gurtteil gleichförmig auf ca«. +900 V (im Ausführungsbeispiel) durch einen Koronagenerator 24 aufgeladen wird, der sich an dem Gurtteil zwischen den Tragrollen 26 und 28 des Gurtes befindet. Die Belichtungsstation befindet sich zwischen der Rolle 28 und einer dritten Rolle 50.

Die lichtempfindliche Gurtoberfläche wird an den vom Licht getroffenen Stellen entladen, wodurch ein latentes, elektrostatisches Bild auf dem Gurt zurückbleibt, dessen Konfiguration mit den dunklen Bereichen des vom Original auf dem Tragtisch ausgehenden Lichtbildes übereinstimmt. Mit der kontinuierlichen Gurtbewegung passiert das latente Bild einen Nachbelichtungs-Vorentwicklungs-Koronagenerator 31, geht dann um die Rolle 30 und durch eine Entwicklungsstation 32, an der sich ein Entwickler 34 befindete Durch den Koronagenerator 3I erfährt das latente Bild vor seiner Entwicklung eine Zusatzbehandlung. Der Entwickler 34 arbeitet mit mehreren Hagnetbürsten 36, die Entwicklermaterial (magnetische Trägerkügelchen und Tonerteilchen) auf

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die Oberfläche des nach oben gehenden Gurtes 22 bringen. Beim Aufbringen des Entwicklermaterials werden die Tonerteilchen, die durch den Kontakt mit den Trägerkügelchen oder -körnchen negativ aufgeladen wurden, von der ebenfalls aufgeladenen, lichtempfindlichen Oberfläche angezogen, so daß ein Pulverbild bzw. ein elektrostatisches, entwickeltes Bild entsteht.

Das entwickelte, elektrostatische Bild gelangt mit dem Gurt 22 in eine Transferstation 38, an der sich ein Blatt Papier synchron mit dem laufenden Gurt bewegt, so daß das entwickelte Bild übertragen werden kann. An der Transferstation 38 befindet sich eine Transferrolle 40 im Rahm*"-des Gerätes, die die Rückseite des Papiers berührt, ν r dieses zwischen Gurt und Transferrolle eingeführt wir Die Rolle 40 ist ausreichend elektrisch aufgeladen, damit das entwickelte Bild auf dem Gurt von der zugewandten Seite des Papiers elektrostatisch angezogen wird, wenn das Papier den Gurt berührt. Das gesamte Blatt Papier wird beim Durchgang zwischen der Rolle 40 und dem Gurt 22 elektrisch aufgeladen.

Eine geeignete Papierzuführung liefert die Blätter nacheinander von einer Papierverarbeitungseinrichtung 42 zur Aufnahme des entwickelten Bildes auf dem Gurt, wenn dieses über die Rolle 26 läuft. Beim Lauf des Papiers von der Verarbeitungseinrichtung zur Transferrolle 40 berührt jedes Blatt eine Reihe von Ausrichtfingern 44.

Beim Verlassen der Transferstation 38 erhält jedes Blatt von einem Ablöse-Eoronagenerator 46 eine Ladung, die die elektrostatische Anziehung durch den Gurt 22 verringert,

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wodurch das Blatt von einer Vakuumabstreif- und Transporteinrichtung 48 abgenommen werden kann. Das Blatt wird auf der Unterseite der Vakuumabstreif- und Transporteinrichtung 48 festgehalten und einer Schmelzeinrichtung 50 zugeführt, in der das Pulverbild dauerhaft fixiert wird. Nach dem SchmelzVorgang gelangt die fertige Kopie zu einer geeigneten Sammelstelle· Die auf dem Gurt 22 zurückbleibenden Tonerteilchen gelangen mit dem Gurt zu einer Reinigungseinrichtung 52, die mit einer Koronaentladungseinrichtung 54 zur Neutralisation der Ladung der nicht übertragenen Tonerteilchen, einer in einem Gehäuse 58 rotierenden Bürste 56 und einem Vakuumauslaß 60 arbeitet.

Die Punktion einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im folgenden näher erläuterte Das typische Spannungsprofil eines latenten, elektrostatischen Bildes vor der Behandlung gemäß der Erfindung ist in Fig. 2a gezeigt, während Figo 2b das Spannungsprofil nach der Behandlung zeigt. Zur Behandlung des elektrostatischen, latenten Bildes aus den oben erläuterten Gründen erhält im Ausführungsbeispiel der Koronagenerator 31 über eine Gleichspannungsquelle 62 eine positive Spannung. Durch Verändern des Widerstandes 64 kann der Strom zwischen Generator 31 und Photorezeptor 22 nach unten variiert werden. Die Stromstärke liegt bei 0,25 bis 2,0/uA/cm des Koronadrahtes, je nachdem, welche Wirkung erreicht werden soll. Ein Verstärker 66 vergleicht die zugeführte Spannung mit einer Referenzspannung 68 und führt dem Generator 3I die richtige Ausgangsspannung zu« Eine Stromsteuerung mit Mitteln zur Erfassung und Regelung des Stromes hält den Strom konstant, der am Widerstand 64 eingestellt wird und der vom Generator 31 zum Photorezeptor 22 fließt. Da der gesamte Eingangsstrom des Generators

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gleich der Summe der Stromstärke vom Koronadraht zum Photorezeptor und vom Koronadraht zur Abschirmung ist, wird der zuletzt genannte Strom zurückgeführt und vom gesamten Eingangsstrom abgezogen, so daß der Strom vom Koronadraht zum Photorezeptor 22 bekannt und steuerbar ist. Eine geeignete Einrichtung zur Stromkonstanthaltung zeigt die US-Patentanmeldung Ser. Nr. 372 683, angemeldet am 28. April ■975» der gleichen Anmelderin. Die Rückführung bzw. Rückkopplung des Abschirmungsstromes ist in Fig. 1 durch eine Linie von der Abschirmung zum Eingang des Verstärkers 66 dargestellt. Damit der Hintergrund des latenten Bildes durch den Entwickler 34- nicht entwickelt wird, muß die elektrische Vorspannung, die Entwicklervorspannung, an den Fassungen der Magnetbürsten 36 auf einem etwas höheren Pegel als der Hintergrund liegen. Wie Fig. 3 zeigt, muß der Unterschied zwischen diesen Pegeln relativ konstant gehalten werden, da bei zu großer Differenz zu viele Trägerkügelchen vom Photorezeptor angezogen werden und die Bildqualität der Kopie abnimmt. Da die Fähigkeit der Photorezeptoren zur Ladungsaufnahme variiert, muß ein akzeptabler Bereich definiert werden, der in Fig. 3 zwischen den gestrichelten Linien liegt. Der Pegel der Entwicklervorspannung muß etwas höher sein als der höchste auftretende Ladungspegel am Hintergrund. Io Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß eine Spannungsdifferenz von 80 V zwischen Entwicklervorspannung und dem zu erwartenden Durchschnittsladungswert des Hintergrundes ausreicht. Wenn, wie in Fig. 1 angedeutet, der Strom vom Koronagenerator 31 zum Photorezeptor 22 durch Verändern des Widerstandes 64 variiert wird, ändert sich auch über die gestrichelte Verbindung ein Widerstand 70, der die Entwicklervorspannung in der gleichen Richtung beeinflußt, das heißt bei zunehmendem

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Strom nimmt die Entwicklervorspanntmg ab_o Der Entwickler wird von einer Gleichspannungsquelle 72 positiv aufgeladen. Die Eingangsspannung der Quelle 72 wird zur Einstellung der gewünschten Entwicklervorspannung vom Verstärker 74 mit einer Referenzspannung verglichen.

Für einen Anwendungsfall der Erfindung sei angenommen, daß Kopien von einem Original zu machen sind, das mit Korrekturband versehen ist, wobei das Original sowohl Linien als auch feste Bildbereiche umfaßt. Das Spannungsprofil eines latenten, elektrostatischen Bildes eines solchen Originals zeigt Fig. 2a, wobei A eine Linie geringer Dichte ist, die einen Sand des erwähnten Bandes definiert. Linien höherer bzw. niedrigerer Dichte sind mit B bzw. C bezeichnet. Zur Unterdrückung der Linie A mit geringer Dichte dient der Koronagenerator 31 zur Herabsetzung des Spannungskontrastes zwischen der Linie geringer Dichte und dem Hintergrund auf annähernd Null. Infolge der hohen elektrischen Feldstärke von Linienbildern werden die vom Koronagenerator emittierten, positiven Ionen auf dem Hintergrundbereich um die Linie geringer Dichte abgeschieden und heben den Spannungspegel des Hintergrundes auf den Spannungspegel der Linie geringer Dichte an, so daß eine Entwicklung dieser Linie verhindert wird. Positive, über die Linien B emittierte Ionen werden zu Hintergrundbereichen um die Linie herum abgelenkt, so daß der Spannungskontrast zurückgeht. Die Entwicklung der Linien wird durch den verringerten Kontrast praktisch nicht beeinträchtigt. Über die festen Bereiche C emittierte, positive Ionen werden infolge der sehr geringen elektrischen Feldstärke über den meisten festen Bereichen sowohl auf den festen als auch auf den. Hintergrundbereichen abgeschieden. Dadurch wird

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die Entwicklung der festen Bildbereiche ebenfalls nicht beeinträchtigt. Das Spannungsprofil des obbuI tier enden, elektrostatischen, latenten Bildes nach der Koronabehandlung ist in Fig. 2b gezeigt. Unerwünschte Linien A geringer Dichte, die entweder durch den Rand des Korrekturbandes auf dem Original oder durch einen zerkratzten Photorezeptor usw. entstehen, werden unterdrückt, ohne daß die übrigen Bildbereiche nachteilig beeinflußt werden. Außerdem kann die Erfindung das typische Entwicklungsimister nach Fig. 4a in Richtung auf das erwünschtere Muster nach Fig. 4b modifizieren. Kontinuierliche Tonerbilder eines Originals kann man so modifizieren, daß auf der Kopie ein Bild entsteht, das dem einzelnen besser gefällt. Ebene*·* können die Intensität und Breite der Buchstäben auf c ■■* Kopie nach Wunsch eingestellt werden.

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Claims

271H99 Patentansprüche

1. Verfahren zur Nachbehandlung latenter, elektrostatischer Bilder, bei denen ein Hintergrundbereich auf einen ersten Pegel, ein erster Bereich auf einen über dem ersten Pegel liegenden zweiten Pegel und ein zweiter Bereich auf einen über dem zweiten Pegel liegenden dritten Pegel aufgeladen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf das latente Bild eine Ladung von gleicher Polarität wie der Hintergrund und von solcher Größe aufgebracht wird, daß der Ladungskontrastpegel zwischen dem Hintergrund und dem ersten Bereich praktisch beseitigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zur Nachbehandlung eines latenten, elektrostatischen Bildes mit auf verschiedene Pegel aufgeladenen Bereichen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontraständerung zwischen den Bereichen auf das latente Bild eine Ladung aufgebracht wird, die die gleiche Polarität wie die Bereiche aufweist.

3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, zur Entwicklung eines latenten, elektrostatischen Bildes auf einem auf einer geschlossenen Bahn umlaufenden Photorezeptor, wobei das latente Bild einen auf einen ersten Pegel aufgeladenen Hintergrundbereich und einen ersten Bereich aufweist, der auf einen über dem ersten Pegel liegenden zweiten Pegel aufgeladen ist, mit Mitteln zum Transport des Entwicklermaterials zu einer Stelle in der Nähe des Photorezeptors und mit Mitteln, die diese Transportmittel mit der gleichen Polarität wie das

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latente Bild aufladen, gekennzeichnet durch Mittel (31, 62), die auf dem latenten Bild Ionen der gleichen Polarität abscheiden, und durch Mittel (64, 66) zum Regulieren der Abscheidungsgeschwindigkeit der Ionen auf dem latenten Bild, bei gleichzeitiger Regulierung der elektrischen Vorspannung der Magnetbürste in der gleichen Richtung.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen dem Pegel der elektrischen Vorspannung und dem Ladungspegel am Hintergrundbereich auf einem annähernd konstanten Wert gehalten ist.

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