DE4416181C2

DE4416181C2 - Mehrfarben-Bilderzeugungseinrichtung

Info

Publication number: DE4416181C2
Application number: DE4416181A
Authority: DE
Inventors: Koji Suzuki; Naoki Iwata; Akira Sawada; Kazuhiro Nishido
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-05-06
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2014-05-07
Also published as: US5450172A; DE4416181A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrfarben-Bilderzeugungseinrich tung und betrifft darüber hinaus einen Kopierer, ein Faksimile gerät, einen Drucker/Printer oder eine entsprechende Bilderzeu gungseinrichtung und betrifft insbesondere eine Mehrfar ben-Bilderzeugungseinrichtung der Art, um ein Mehrfar ben-Tonerbild auf einem Bildträger zu erzeugen und um es dann zu einem bestimmten Zeitpunkt an ein Aufzeichnungsmedium zu ü bertragen.

Bei einer Mehrfarben-Bilderzeugungseinrichtung ist es möglich, ein Mehrfarben-Tonerbild auf einem Bildträger mit Hilfe von Entwicklern verschiedener Farbe zu erzeugen. Ein nichtmagne tischer Toner oder ein Einkomponenten-Entwickler wird vorteil hafterweise bei einer Entwicklungseinrichtung für die zweite Farbe verwendet, da hierdurch die Größe und die Kosten der Ein richtung reduziert werden und es leicht ist, die Farbe auf zubringen. Es ist üblich gewesen, diese Art Toner auf einem Entwicklungsträger in einer dünnen Schicht aufzubringen und ei nem Bildträger, ohne dass er in Kontakt kommt, gegenüberliegend anzuordnen, um dadurch eine Entwicklung zu bewirken. Bei dieser Entwicklung wird ein Tonerbild einer ersten Farbe, das auf dem Bildträger vorhanden ist, nicht gestört.

Die Bilderzeugungseinrichtung hat beispielsweise eine Anzahl Entwicklungseinrichtungen, die um einen Bildträger herum ange ordnet sind. Bei dieser Art Bilderzeugungseinrichtung ist in einer der ersten Farbe zugeordneten Entwicklungseinrichtung ein chromatischer Toner untergebracht, welcher in Kombination mit einem Träger einen Zweikomponenten-Entwickler darstellt. In ei ner Entwicklungseinrichtung, welche der zweiten Farbe zuge ordnet und nach der vorerwähnten Entwicklungseinrichtung ange ordnet ist, ist ein schwarzer Toner oder ein Einkomponenten- Entwickler untergebracht. Der schwarze Toner wird mit einer Po larität geladen, welche derjenigen des chromatischen Toners entgegengesetzt ist. Bei der zweiten, nach der ersten Entwick lungseinrichtung angeordneten Entwicklungseinrichtung wird der Toner auf einem Entwicklerträger in einer Dicke von 30 bis 500 µm aufgebracht. Bei einem Entwicklungsvorgang wird eine Wechselvorspannung an den Entwickler der nachgeordneten oder zweiten Entwicklungseinrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Wechselfeldes angelegt, wodurch eine Entwicklung mittels des Toners bewirkt wird. Solange noch keine Entwicklung durchge führt wird, wird eine Vorspannung, welche bewirkt, dass mittels des chromatischen Toners der ersten Entwicklungseinrichtung ein Bild entwickelt wird, an den Entwicklerträger der zweiten Ent wicklungseinrichtung angelegt. Dieses Entwicklungsschema ist beispielsweise in der offengelegten, japanischen Patentanmeldung Nr. 63-60 471 beschrieben.

Jedoch ergibt sich bei der vorstehend beschriebenen Einrichtung eine Schwierigkeit, dass nämlich zum Zeitpunkt der Entwicklung in der zweiten Farbe der Toner für die zweite Farbe sich zwi schen der latenten Bild-Oberfläche des Bildträgers und der O berfläche des Entwicklerträgers hin- und herbewegt, wodurch er infolge der Wechselvorspannung gegen bzw. auf die latente Bild oberfläche trifft. Durch solchen Toner wird dann ein Tonerbild in sich gestört, welches auf dem Bildträger in der ersten Farbe erzeugt worden ist. Darüber hinaus kann der Toner der ersten Farbe zusammen mit dem Toner der zweiten Farbe hin- und herbe wegt werden, wodurch er gegen bzw. auf die Oberfläche des Ent wicklerträgers trifft, wobei er in die Entwicklungseinrichtung gelangt, welche der zweiten Farbe zugeordnet ist. Folglich wird der Toner der zweiten Farbe, welcher in dieser Entwicklungsein richtung untergebracht ist, trübe.

Es ist daher eine Mehrfarben-Bilderzeugungseinrichtung vorge schlagen worden, bei welcher eine Gleichvorspannung für die Entwicklung in der zweiten Farbe angelegt wird. Die Gleichvor spannung bewirkt, dass ein nichtmagnetischer Toner in Richtung des Bildträgers fliegt, wodurch eine Farbmischung verhindert wird. Beispielsweise sind eine Anzahl Entwicklungseinrichtungen um einen Bildträger herum angeordnet, welcher eine 35 bis 90 µm dicke, fotoleitfähige Schicht hat, die eine Kapazität von 20 bis 170 pF/cm² hat und aus Selen oder Arsen-Selenid hergestellt ist. Die Lade-, Belichtungs- und Entwicklungsschritte werden eine Anzahl Mal wiederholt, um ein zusammengesetztes Farbbild auf demselben Bildträger zu erzeugen. In der Entwicklungsein richtung, welche der zweiten Farbe zugeordnet ist, ist ein Spalt, der kleiner als 250 µm ist, zwischen einem Entwickler träger und einem Bildträger ausgebildet. Eine Gleichvorspannung wird an den Entwicklerträger angelegt, um eine berührungsfreie Entwicklung mit Hilfe einer dünnen Tonerschicht durchzuführen. Zu diesem Zeitpunkt sind die anderen Entwicklerträger, welche nichts zu der Entwicklung beitragen, unwirksam gehalten, d. h. Toner werden an der Außenseite ihrer Abbildungsbereiche aufge bracht. Bezüglich dieser Art Bilderzeugungseinrichtung wird auf eine offengelegte, japanische Patentanmeldung Nr. 63-63061 Bezug genommen. In dieser Patentanmeldung ist eine Ausführungsform mit einem Bildträger, welcher als ein organischer Fotoleiter mit einer 15 bis 50 µm dicken, fotoleitfähigen Schicht ausge führt ist, mit einer Ladeeinrichtung in Form eines Scorotron- Laders, mit einer Umkehrentwicklung, mit einem Potenzialkon trast, welcher größer als 400 V ist, und mit einer 5 bis 30 µm dicken Tonerschicht beschrieben, die auf dem Fotoleiter aufge bracht ist.

Eine andere Art von Mehrfarben-Bilderzeugungseinrichtung weist eine Anzahl Entwicklungseinrichtungen auf, die, ohne es zu be rühren, einem Aufzeichnungsmedium gegenüberliegend angeordnet sind. In dieser Art Einrichtungen weist eine erste Entwick lungseinrichtung einen Entwicklerträger, an welchen eine einer Gleichspannung überlagerte Wechselvorspannung angelegt ist, für eine schwarze Entwicklung auf. Der Entwicklerträger wird in derselben Richtung, jedoch mit einer höheren Umfangsgeschwin digkeit als das Aufzeichnungsmedium, gedreht. Zweite und weitere Entwicklungseinrichtungen weisen jeweils einen Entwicklerträger auf, an welchen nur eine Gleichvorspannung für eine Farbent wicklung angelegt ist. Eine derartige Einrichtung ist bei spielsweise in der offengelegten, japanischen Patentanmeldung Nr. 63-85578 beschrieben. Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, dass, wenn auf Grund des elektrischen, durch die Gleichvorspannung erzeugten Feldes ein Fliegen des Toners be wirkt wird, aneinanderhängende Tonerpartikel in Bereiche mit niedrigem Kontrast kommen, was dann ein körniges Bild zur Folge hat. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass in latenten Li nienbildern die elektrischen Randfelder der latenten Bilder an der Bildträgerseite herumlaufen, wodurch verhindert ist, dass dünne Linien wiedergegeben werden.

Aus JP 02-077767 A ist ein Farbkopierer bekannt. Bei diesem wird eine maximale und minimale Vorspannung an den Entwicklerträger angelegt, wobei darauf geachtet wird, dass die Differenz zwi schen Maximalspannung und Minimalspannung einer bestimmten Be dingung genügt.

Weiterer Stand der Technik, betreffend Farbkopierer, ist aus EP 0 258 889 A2, US 4,407,917, DE 42 32 232 C2, DE 38 05 618 A1, DE 51 87 535, JP 2-77766 A, US 3,893,418, JP 5-2308 A, US 4,679,929 und JP 4-157488 A bekannt.

Gemäß der Erfindung soll daher eine Mehrfarben-Bilderzeugungs einrichtung geschaffen werden, mit welcher Bilder einer zweiten und nachfolgenden Farben erzeugt werden können, die ein Bild einer ersten Farbe, das auf einem Bildträger vorhanden ist, nicht stören und ein Farbmischen in der zweiten und nachfolgen den Entwicklungseinrichtungen ausgeschlossen ist.

Vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprü chen hervor.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausfüh rungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine spezifische Wellenform einer Vorspannung für ei ne Entwicklung, insbesondere in einer Bilderzeugungs einrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht einer Ausführungs form;

Fig. 3A bis 3F jeweils Potenziale, die auf ein fotoleitfähi ges, in der Ausführungsform enthaltenes Element nach einem ganz bestimmten Bilderzeugungsschritt aufge bracht sind;

Fig. 4 eine Vorderansicht einer Entwicklungseinheit in der Ausführungsform;

Fig. 5A und 5B eine perspektivische Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer in der Entwicklungseinheit vor gesehenen Entwicklungsrolle;

Fig. 6A eine Draufsicht auf eine modifizierte Form der Ent wicklungsrolle;

Fig. 6B einen Schnitt durch eine Oberflächenschicht, die auf der Rolle der Fig. 6A vorgesehen ist;

Fig. 6C Mikrofelder, die auf der Rolle der Fig. 6A erzeugt sind;

Fig. 7A eine elektrische Feldverteilung, die in einem für ei ne Entwicklung vorgesehenen Zwischenraum in der Aus führungsform vorkommt;

Fig. 7B eine elektrische Feldverteilung bei einem herkömmli chen Kopierer;

Fig. 8 wie Toner in dem Zwischenraum in der Ausführungsform fliegt, wenn eine Gleichvorspannung, die einen Teil einer Vorspannung bildet, angelegt wird;

Fig. 9 wie Toner auf einem fotoleitfähigen Teil und die lektrischen Teilen, welche die Entwicklungsrolle bil den, in dem Zwischenraum fliegt;

Fig. 10 einen Graphen, welcher eine Strecke darstellt, über welche Toner in dem Zwischenraum fliegt und welche sich mit einer Änderung in der Dauer einer impulsför migen Spannung ändert, welche den anderen Teil der Vorspannung bildet, wie durch eine Berechnung festge legt ist;

Fig. 11 einen Graphen, welcher eine Strecke darstellt, über welche Toner in dem Zwischenraum fliegt, und welche sich mit einer Änderung in einer Potenzialdifferenz zwischen der impulsförmigen Spannung und dem Potenzi al eines bildfreien Bereiches ändert, wie durch eine Berechnung festgelegt ist;

Fig. 12 einen Graphen, welcher eine Strecke darstellt, über welche Toner in dem Zwischenraum fliegt und welche sich mit einer Änderung in der Potenzialdifferenz zwischen der Gleichspannung und dem Potenzial eines bildfreien Bereichs ändert, wie durch eine Berechnung festgelegt ist;

Fig. 13 einen Graphen, welcher eine Strecke darstellt, über welche Toner in dem Zwischenraum fliegt und welche sich mit einer Änderung in der Partikelgröße von To ner einer zweiten Farbe ändert, was mittels einer Be rechnung festgelegt ist;

Fig. 14 und 15 jeweils eine andere, spezifische Wellenform der Vorspannung;

Fig. 16 eine Vorderansicht eines Kopierers, welcher eine al ternative Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 17A bis 17E jeweils ein Potenzial, das auf ein fotoleit fähiges Element in der alternativen Ausführungsform nach einem ganz bestimmten Bilderzeugungsschritt auf gebracht ist;

Fig. 18 eine spezifische Wellenform einer Vorspannung, insbe sondere in der alternativen Ausführungsform und

Fig. 19 wie Toner in dem Zwischenraum fliegt, wenn eine in der Vorspannung der Fig. 18 enthaltende Gleichspannung angelegt wird.

In Fig. 2 ist eine Mehrfarben-Bilderzeugungseinrichtung darge stellt, die als ein elektrofotografischer Farbkopierer ausge führt ist. Der Kopierer hat eine fotoleitfähige Trommel oder einen Bildträger 1, welcher mit einem Fotoleiter 1a (Fig. 4) versehen ist. Der Kopierer erzeugt ein Zweifarben-Tonerbild auf der Trommel 1 und überträgt es dann zu einem bestimmten Zeit punkt auf Papier oder ein entsprechendes Aufzeichnungsmedium 8. In Entwicklungseinheiten oder -einrichtungen 4 und 7 sind Ent wickler untergebracht, die Toner einer ersten bzw. einer zwei ten Farbe enthalten. Die Toner sind mit derselben Polarität wie der Fotoleiter 1a auf der Trommel 1 ladbar. Die beiden Ent wicklungseinheiten 4 und 7 bewirken eine negative-positive Ent wicklung. Um die Trommel 1 sind zusätzlich zu den Entwicklungs einheiten 4 und 7 eine nicht dargestellte Belichtungsvorrich tung, ein erster Lader 2, ein zweiter Lader 5, eine Bildüber tragungseinheit 9, eine Reinigungseinheit 11 usw. angeordnet.

Nunmehr wird die Arbeitsweise des Kopierers anhand der Fig. 3 beschrieben. Zuerst wird mittels des ersten Laders 2 der Foto leiter 1a gleichförmig auf ein Potenzial VD geladen, wie in Fig. 3A dargestellt ist. Wenn die Belichtungsvorrichtung den geladenen Fotoleiter mit einem Lichtbild 3 belichtet, welches ein erstes Farbbild darstellt, wird elektrostatisch ein erstes latentes Bild auf dem Fotoleiter 1a erzeugt, wie in Fig. 3B dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Potenzial VL auf den belich teten Teil des ersten latenten Bildes aufgebracht. Die erste Entwicklungseinheit 4 entwickelt das erste latente Bild, d. h. bringt den Toner der ersten Farbe auf den Fotoleiter 1a auf, um ein Tonerbild der ersten Farbe zu erzeugen, wie in Fig. 3C dar gestellt ist. Dann lädt der zweite Lader 5 den Fotoleiter 1a von oben her auf das Tonerbild der ersten Farbe mit dem Ergeb nis, dass der mit dem Lichtbild 3 belichtete Teil im Wesentli chen mit demselben Potenzial wie der umgebende Teil versehen wird, wie in Fig. 3D dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt ist dann das Oberflächenpotenzial des Tonerbildes der ersten Farbe VT, welches etwas niedriger ist, als das Potenzial VD. Als Nächstes belichtet die Belichtungsvorrichtung den Fotoleiter 1a mit einem Lichtbild 6, welches ein zweites Farbbild darstellt, wodurch ein zweites latentes Bild erzeugt wird, wie in Fig. 3E dargestellt ist. Die zweite Entwicklungseinheit 7 entwickelt das zweite latente Bild, wie in Fig. 3F dargestellt ist. Folg lich ist ein Tonerbild der zweiten Farbe auf dem Fotoleiter 1a zusammen mit dem Tonerbild der ersten Farbe erzeugt.

Das Zweifarben-Tonerbild, das mittels der vorstehend beschrie benen Prozedur erzeugt worden ist, wird insgesamt mittels der Übertragungseinheit 9 auf ein Papier 8 übertragen, das entlang einer Transportbahn bewegt wird. Mittels der Fixiereinheit 10 wird das Zweifarbenbild auf dem Bildpapier 8 fixiert, wodurch ein Mehrfarbenbild geschaffen ist. Nach der Bildübertragung werden Tonerpartikel, welche auf dem Fotoleiter 1a verblieben sind, mittels der Reinigungseinheit 11 entfernt, so dass der Photoleiter 1a für einen weiteren Bilderzeugungszyklus vorbe reitet ist.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist in der für die zweite vorgesehe ne Entwicklungseinheit 7 ein Toner, d. h. ein nichtmagneti scher Einkomponenten-Entwickler 71 untergebracht. Die Einheit 7 weist einen Behälter 73 mit einem Rührelement 72, ein Tonerzu führteil 74, eine Entwicklungsrolle oder einen Entwicklerträger 75, ein Tonerregulierteil 76 und eine Vorspannungs-Energie quelle oder eine Vorspannung anlegende Einrichtung 77 auf. Der Toner der zweiten Farbe 71 wird in dem Behälter 73 nachgefüllt und mittels des Rührelements 72 umgerührt. Der Toner 71, der von dem Behälter 73 aus zu der Tonerzuführrolle 74 gebracht wird, wird durch das Teil 74 und die Entwicklungsrolle 75 durch Reibung geladen und wird folglich auf die Rolle 75 aufgebracht. Der Toner wird mittels der Entwicklungsrolle 75 zu einem Ent wicklungsbereich befördert, in welchem die Rolle 75 dem Foto leiter 1a gegenüberliegt, wobei der Toner mittels des Regulier teils 76 zu einer gleichförmigen Schicht reguliert wird. Die Rolle 75 und der Photoleiter 1a liegen, ohne sich zu berühren, einander gegenüber, und ihre Oberflächen bewegen sich im We sentlichen mit derselben Geschwindigkeit in durch Pfeile in Fig. 4 angezeigten Richtungen. Der Zwischenraum zwischen der Rolle 75 und dem Fotoleiter 1a sollte vorzugsweise von 0,1 bis 0,3 mm reichen. Bei einer Entwicklung wird eine vorherbestimmte Vorspannung VB von der Vorspannung liefernden Energiequelle 77 an die Rolle 75 und das Zuführteil 74 angelegt.

Fig. 5A zeigt eine spezifische Konfiguration der bei dieser Aus führungsform verwendbaren Entwicklungsrolle 75. Fig. 5B ist eine Schnittansicht in einer Ebene, welche die Achse der Rolle 75 enthält. Wie in Fig. 5B dargestellt, hat die Rolle 75 eine Welle oder einen Kern 75a und eine auf dem Kern 75a ausgebildete O berflächenschicht. Die Oberflächenschicht ist durch ein leitfä higes Kunstharz 75b und elektrische Partikel 75c gebildet, die in dem Kunstharz 75b verteilt sind und an der Oberfläche der Rolle 75 erscheinen. Reibungsladungen werden an den dielektri schen Partikeln 75c aufgebracht, um zahlreiche kleine, geschlos sene, elektrische Felder oder Mikrofelder auf der Rolle 75 zu bilden. Der nicht-magnetische Toner 71 wird in den Entwicklungsbereich gebracht, wo er durch solche Mikrofelder gehalten wird.

Wie in Fig. 6A bis 6C dargestellt, kann die Entwicklungsrolle 75 auch durch einen Metallkern 75a und eine Oberflächenschicht ge bildet sein, die aus einem leitfähigen Harz 75b und dielektri schen Partikeln 75c besteht, die in dem Harz 75b verteilt sind. Durch ein durch Reibung bewirktes Laden der dielektrischen Par tikel 75c können ausreichende Mikrofelder E gebildet werden, wie in Fig. 6C dargestellt ist. Die Mikrofelder halten den nichtmagnetischen Toner 71, welcher in Richtung des Entwick lungsbereichs befördert wird. Zu diesem Zeitpunkt beträgt dann die Menge an auf der Rolle 75 aufgebrachtem Toner beispielswei se 1,5 mg/cm², während der Toner mit etwa 10 µC/g geladen wird.

Nachdem das Tonerbild der ersten Farbe auf dem Fotoleiter 1a erzeugt worden ist, soll nunmehr eine Wechselspannung an die Entwicklungsrolle 75 als die Vorspannung VE im Fall der Ent wicklung in der zweiten Farbe angelegt werden. Dann fliegt wahrscheinlich der Toner der zweiten Farbe zwischen dem Foto leiter 1a und der Trommel 75 hin und her, wobei er auf den Fo toleiter 1a auftrifft, wodurch das Tonerbild der ersten Farbe gestört wird. Auch ist es wahrscheinlich, dass der Toner der ersten Farbe zusammen mit dem Toner der zweiten Farbe 71 hin- und herfliegt, wobei er auf die Rolle 75 auftrifft. Sollte der Toner der ersten Farbe in die Entwicklungseinheit der zweiten Farbe eingebracht werden, dann würde der Toner 71 der zweiten Farbe unrein werden. Um Derartiges zu verhindern, kann eine Gleichspannung als die Vorspannung VB an die Rolle 75 angelegt werden. Durch eine Gleichspannung wird bewirkt, dass der Toner, der an Bereichen mit niedrigem Kontrast zusammenhängt, örtlich abgeht, was ein kritisch-körniges Bild zur Folge hat. Jedoch wird, wie in Fig. 7B dargestellt ist, durch eine Gleichspannung wahrscheinlich bewirkt, dass die Randfelder eines latenten Bildes auf Seiten des Fotoleiters 1a umlaufen, wodurch verhindert ist, dass dünne Linien wiedergegeben werden.

Um die vorstehenden Schwierigkeiten zu beseitigen, wird bei der Ausführungsform eine Vorspannung VB (Fig. 1) angelegt, wenn mit tels der Entwicklungseinheit 7 für die zweite Farbe eine Ent wicklung mit dem Toner 71 durchgeführt wird. Insbesondere wird, wie in Fig. 1 dargestellt, eine impulsförmige oder erste Span nung VPULS an die Entwicklungsrolle 75 für eine erste Zeitspan ne oder eine erste Dauer TA einer einzigen Periode angelegt. Dann wird eine Gleichspannung oder zweite Spannung VDC an die Rolle 75 für eine zweite Zeitspanne oder eine zweite Dauer TP angelegt. Folglich ändert sich die Vorspannung VB periodisch hinsichtlich der angelegten Spannung. In Fig. 1 ist auf der Ab szisse die Zeit (t) aufgetragen.

Die impulsförmige Spannung VPULS ist im Absolutwert größer als das Potenzial VD, das auf dem bildfreien Bereich des Fotolei ters 1a aufgebracht ist, um dadurch ein Entwicklungspotenzial zu erhöhen. Andererseits ist die Gleichspannung VDC im Absolut wert kleiner als das Potenzial VT der Tonerschicht der ersten Farbe und das Potenzial VD; jedoch ist sie im Absolutwert grö ßer als das Potenzial VL des hellen bzw. Lichtteils des Bildes. Damit ist mit Erfolg ein ausreichendes Entwicklungspotenzial sichergestellt.

Die Vorspannung VB wird bei der Entwicklung in der zweiten Far be angelegt. Wenn dann die impulsförmige Spannung VPULS ange legt wird, beginnt der Toner 71 auf der Entwicklungsrolle 75 in Richtung der Oberfläche des Fotoleiters 1a ohne Rücksicht auf den Bild- bzw. bildfreien Bereich des Fotoleiters 1a zu flie gen. Zu diesem Zeitpunkt sind elektrische Felder in dem für ei ne Entwicklung vorgesehenen Zwischenraum verteilt, wie in Fig. 7A dargestellt ist. Starke, elektrische Felder werden ausge bildet, um zu verhindern, dass die Dicke von latenten Linienbildern, die auf dem Fotoleiter 1a erzeugt worden sind, schlechter werden. Da außerdem der Toner 71, der über der Rolle 75 in schwebendem Zustand gehalten ist, genau entlang solcher elektrischer Felder fliegt, werden sogar dünne Linien exakt wiedergegeben.

Wenn, wie in Fig. 8 dargestellt, die Gleichspannung VDC an die Rolle 75 angelegt wird, erreicht diese den Toner nicht, welcher in Richtung des bildfreien Bereichs des Fotoleiters 1a fliegt, sondern er wird einfach zu der Rolle 75 zurückgebracht. Dagegen erreicht der Toner, welcher in Richtung des Bildbereichs des Fotoleiters 1a fliegt, diesen sicher, und es wird ein Tonerbild erzeugt. In Fig. 8 bildet der Toner 71 eine Tonerschicht der zweiten Farbe auf der Rolle 75, während der Toner 41 der Toner der ersten Farbe ist, welche bereits auf dem Fotoleiter 1a auf gebracht ist.

Ein weiterer Vorteil, insbesondere der Vorspannung VB, besteht darin, dass der Toner 71 an der Entwicklungsrolle 75 auf Grund der Schwingungsvorgänge gelöst wird. Folglich kann sogar ein Teil/Bereich mit geringem Kontrast geglättet wiedergegeben wer den.

Ferner ist bei einer Entwicklung in der zweiten Farbe verhin dert, dass der Toner 71 in dem Entwicklungs-Zwischenraum hin- und herfliegt, wobei er auf die Oberfläche des Fotoleiters 1a auftrifft. Hierdurch ist das Tonerbild der ersten Farbe ge schützt, das auf dem Fotoleiter 1a vorhanden ist, und außerdem ist im Wesentlichen ausgeschlossen, dass der Toner 41 der er sten Farbe von dem Fotoleiter 1a abgeht und in die Entwick lungseinheit 71 für die zweite Farbe gelangt, wodurch der Toner der zweiten Farbe trübe wird.

Die Entwicklungsrolle 75 soll den leitfähigen Teil 75b und fei ne dielektrische Teile 75c haben, welche in dem leitfähigen Teil 75b verteilt sind, wie in Fig. 5A und 5B oder 6A bis 6C dargestellt ist. Wenn die Vorspannung VB, d. h. die Gleichspan nung VDC, welcher die impulsförmige Spannung VPULS überlagert ist, an eine derartige Rolle 75 angelegt ist, werden starke, e lektrische Felder an dem leitfähigen Teil 75b bei dem Scheitel wert der impulsförmigen Spannung VPULS erzeugt, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Folglich bewegt sich in dem leitfähigen Be reich (Teil) 75b der Toner mehr als in den dielektrischen Be reichen (Teilen). Hieraus folgt, dass der Toner, der in dem leitfähigen Teil 75b aufgebracht ist, leicht sogar in Richtung von Teilen des Bildes mit niedrigem Kontrast fliegt, während der auf den dielektrischen Teilen aufgebrachte Toner nur zu Teilen des Bildes mit hohem Kontrast fliegt. Somit ist mit Er folg ein Bild mit einer geforderten Farbtönung geschaffen.

Wie der Toner 71 in Richtung des Fotoleiters 1a fliegt, wenn die Vorspannung VB an die Entwicklungsrolle 75 angelegt wird, wird nunmehr im Einzelnen beschrieben. Die Bewegung des Toners 71 durch den Zwischenraum zwischen der Rolle 75 und dem Foto leiter 1a kann analytisch durch die Bewegungsgleichung berech net werden:

wobei m die Masse des Toners ist, x die Strecke ist, welche der Toner durchfliegt, t die Zeit ist, q die Ladungsmenge auf dem Toner ist, E das elektrische Entwicklungsfeld ist, µ der Visko sitätskoeffizient von Luft ist und γ der Radius von Tonerparti keln ist.

Wenn die Dauer der in der Vorspannung enthaltenen, impulsförmi gen Spannung geändert wird, ändert sich die Strecke, welche der Toner in Richtung des bildfreien Bereichs des Fotoleiters 1a durchfliegt, wie in Fig. 10 dargestellt ist. Die Strecken in Fig. 10 sind mit Hilfe der Gl. (1) berechnet. In Fig. 10 ist auf der Abszisse die verstrichene Zeit und auf der Ordinate die Strecke aufgetragen, die von der Oberfläche der Entwicklungs rolle 75 aus gemessen ist. Zur Berechnung sind die Tonerparti kel als kugelförmige Partikel mit einer mittleren Partikelgröße von 10 µm und einer tatsächlichen Dichte von 1 g/cm³ angenommen. Die Ladungsmenge pro Partikel betrug 10 µC, während der Entwick lungsspalt 180 µm breit war. Die impulsförmige Spannung VPULS und die Gleichspannung VDC wurden 1200 V bzw. 700 V gewählt. Das Potenzial VD, das an den bildfreien Bereich des Fotoleiters 1a anzulegen war, betrug 850 V. In Fig. 10 sind Kurven A, B, C, D, E, F und G jeweils der Dauer einer impulsförmigen Spannung VPULS von 20 µs, 30 µs, 50 µs, 70 µs, 80 µs, 90 µs bzw. 100 µs zuge ordnet.

Wie in Fig. 10 dargestellt, ist es für den Toner schwierig, zu fliegen, wenn die Impulsdauer TA kürzer als 30 µs ist; jedoch erreicht er den bildfreien Bereich des Fotoleiters 1a, wenn die Dauer TA 100 µs überschreitet. Versuche, welche unter den vor stehenden Bedingungen durchgeführt worden sind, haben gezeigt, dass, wenn die Dauer TA länger als 100 µs ist, die Tonermenge an dem bildfreien Bereich oder auf dem Untergrund des Fotoleiters 1a zunimmt. Dies stimmt genau mit den Berechnungsergebnissen überein. Die Impulsdauer TA sollte daher vorzugsweise kürzer als 100 µs sein.

Wenn die Dauer TB der Gleichspannung VDC kürzer als 200 µs ist, werden elektrische Felder erzeugt, auf Grund welcher der Toner 71, sobald er sich von der Oberfläche der Rolle 75 entfernt hat und zurückkehren will, wieder in Richtung des Fotoleiters 1a fliegt. Folglich bildet der Toner 71 Nebel in dem Entwicklungs zwischenraum, wodurch ein scharfes Bild erschwert wird. Daher sollte die Dauer der Gleichspannung VDC vorzugsweise länger als 200 µs sein.

Wenn die Folgefrequenz der Vorspannung VB höher als 5 kHz ist, d. h. wenn die Dauer einer Periode kürzer als 200 µs ist, werden elektrische Felder, die bewirken, dass der Toner 71, sobald er sich von der Oberfläche der Rolle 75 entfernt hat und zurück kehren will, wieder in Richtung des Fotoleiters 1a fliegt. Dies führt dann ebenfalls zu den vorerwähnten, unerwünschten Vorgän gen. Jedoch sollte die Folgefrequenz vorzugsweise kleiner als 5 kHz sein.

Wenn der Entwicklungszwischenraum kleiner als 100 µm ist, er reicht der meiste Toner 71 der zweiten Farbe den bildfreien Be reich des Fotoleiters 1a, wodurch die Verunreinigung des Un tergrunds größer wird. Wenn dagegen der Spalt größer als 300 pm ist, ist es schwierig, elektrische Felder für eine Entwicklung zu erzeugen, was dann ein undeutliches Bild zur Folge hat. Vor zugsweise sollte daher der Spalt in dem Bereich von 100 bis 300 µm liegen.

Wenn der Unterschied zwischen der Gleichspannung VDC und dem Potenzial der Tonerschicht 41 der ersten Farbe auf dem Fotolei ter 1a größer als 500 V ist, verlässt der Toner 41 den Fotolei ter 1a und kehrt zu der Rolle 75 zurück. Daher sollte der Un terschied vorzugsweise kleiner als 500 V sein.

Der Unterschied zwischen der impulsförmigen Spannung VPULS und dem Potenzial VD des bildfreien Bereichs sollte mit der Dauer TA der impulsförmigen Spannung VPULS geändert werden, die bei 50 µs liegt. Dann wurden unter denselben Bedingungen wie in Fig. 10 die Strecken, welche der Toner durchfliegt, mit Hilfe der Gl. (1) berechnet, wie in Fig. 11 dargestellt ist. Wenn, wie dargestellt, die vorerwähnte Potenzialdifferenz |VPULS - VD| 700 V übersteigt, setzt sich der Toner auf dem bildfreien Be reich des Fotoleiters 1a. Durch Versuche wurde auch herausgefunden, dass, wenn eine derartige Potenzialdifferenz 700 V über steigt, die Untergrundverunreinigung durch den Toner zunimmt. Wenn dagegen die Potenzialdifferenz kleiner als 100 V ist, ist der Effekt, insbesondere auf Grund der impulsförmigen Spannung VPULS nicht erreichbar. Hieraus folgt, dass die Differenz zwi schen der impulsförmigen Spannung VPULS und dem Potenzial des bildfreien Bereichs vorzugsweise von 100 V bis 700 V reichen sollte.

Ferner sollte die Differenz zwischen der Gleichspannung VDC und dem Potenzial VD des bildfreien Bereichs mit der Dauer TA der impulsförmigen Spannung VPULS, die bei 50 µs liegt, geändert werden. Dann wurden unter denselben Bedingungen, wie bei Fig. 10 die Strecken, welche der Toner durchfliegt, mit Hilfe der Gl. (1) berechnet, wie in Fig. 12 dargestellt ist. Wenn die Po tenzialdifferenz |VDC - VD| kleiner als 50 V ist, liegt bzw. steht der Toner in dem Zwischenraum für einen langen Zeitab schnitt, wodurch ein Nebel gebildet wird. Versuche haben ge zeigt, dass, wenn das Potenzial |VDC - VD| unter 50 V abnimmt, der Tonernebel die Schärfe des sich ergebenden Bildes redu ziert. Wenn dagegen eine derartige Potenzialdifferenz größer als 500 V ist, verlässt der Toner 41 der ersten Farbe den Foto leiter 1a und kehrt zu der Entwicklungsrolle 75 für die zweite Farbe zurück. Folglich sollte die Differenz zwischen der Gleichspannung VDC und dem Potenzial VD des bildfreien Bereichs vorzugsweise von 50 V bis 500 V reichen.

Wenn ferner die Differenz |VPULS - VDC| größer als 600 V ist, beeinflussen die elektrischen Felder, welche der impulsförmigen Spannung VPULS zuzuschreiben sind, merklich den Toner 41 der ersten Farbe auf dem Fotoleiter 1a, so dass der Toner 41 von dem Fotoleiter 1a weg in Richtung der Entwicklungsrolle 75 für die zweite Farbe fliegt. Wenn diese Potenzialdifferenz kleiner als 300 V ist, werden die Flugfähigkeit des Toners zu dem Bild bereich und die Flugfähigkeit des Toners in umgekehrter Richtung von dem bildfreien Bereich weg geringer. Folglich sollte die Differenz |VPLUS - VDC| in einem Bereich von 300 V bis 600 V liegen.

Die Vorspannung VB sollte an die Rolle 75 angelegt werden, wel che den Toner der zweiten Farbe in einer Schicht trägt, deren mittlere Dicke größer als 30 µm ist. Dann liegen der äußere Um fang der Tonerschicht und der Fotoleiter 1a so nahe beieinan der, dass die Tonermenge, um den bildfreien Bereich zu errei chen, zunimmt. Dies verstärkt die Untergrundverunreinigung. Au ßerdem setzt sich eine übermäßig große Tonermenge an dem Bild bereich ab, mit dem Ergebnis, dass Tonerstaub deutlich um Li nien vorhanden ist. Folglich sollte die mittlere Dicke der To nerschicht der zweiten Farbe auf der Rolle 75 vorzugsweise kleiner als 30 µm sein. Zu beachten ist, dass die Worte "mittle re Dicke" sich auf eine mittlere Dicke beziehen, die mittels eines Laserstrahls gemessen worden ist, d. h. auf einen mittle ren Dickenwert, der mittels eines berührungslosen Oberflächen konfiguration-Messsystem mit Laseroptik (die von UBM erhältlich ist) in Intervallen von 10 µm gemessen worden ist.

Wenn die Masse des Toners der zweiten Farbe auf der Rolle 75 pro Flächeneinheit (M/A) 2,0 mg/cm² übersteigt, werden nicht ausreichend geladene Tonerpartikel in die Tonerschicht einge bracht. Derartige Tonerpartikel werden beim Anlegen der Vor spannung VB in Schwingung versetzt und fliegen herum, wodurch das Innere des Geräts verunreinigt wird. Wenn dagegen M/A unter 0,5 mg/cm² abnimmt, nimmt die Wahrscheinlichkeit zu, dass der Toner und die Rolle 75 einander berühren. Folglich wird ei ne Adhäsion auf Grund von Reibungsladen und daher auf Grund des elektrischen Feldes, das bewirkt, dass der Toner die Rolle 75 verlässt (ein elektrisches Schwellenwertfeld) verstärkt. Somit wird die Wirkung auf Grund der Oszillation, welche durch die Vorspannung VB hervorgerufen worden ist, verringert, wodurch die Reproduzierbarkeit von dünnen Linien begrenzt ist. M/A sollte daher vorzugsweise von 0,5 bis 2,0 mg/cm² reichen.

Hinsichtlich feiner Tonerpartikel, deren Partikelgröße kleiner als 3 pm ist, werden von der Waals'sche Kräfte und Flüssigkeit überbrückungskräfte relativ zu der elektrischen Kraft ver stärkt. Folglich setzen sich solche Partikel gern auf der Rolle 75 ab, da es für sie schwierig wird, trotz der impulsförmigen Spannung VPULS zu fliegen. Wenn Toner, welcher diese Art Parti kel in einer großen Menge enthält, für einen Entwicklungsvor gang in der zweiten Farbe verwendet wird, bedecken die feinen Partikel die Oberfläche der Rolle 75, wodurch die elektrischen Felder in dem Entwicklungsbereich geschwächt werden. Folglich ist es schwierig, dass es zu einer Oszillation des Toners in folge der impulsförmigen Spannung VPULS kommt, wodurch die Re produzierbarkeit dünner Linien begrenzt ist. Daher sollte die mittlere, volumetrische Partikelgröße des Toners der zweiten Farbe vorzugsweise von 3 bis 15 gm reichen; das Verhältnis von Partikeln, deren Größe kleiner als 3 gm ist, zu der gesamten To nermenge sollte vorzugsweise kleiner als 20% sein.

Die elektrischen Felder, die von der Vorspannung VB abgeleitet worden sind, sollten auf Tonerpartikel wirken, welche bis zu 20 µm groß sind. Dann ist, wie in Fig. 13 dargestellt, eine lange Zeitspanne notwendig, damit derart große Partikel, sobald sie einmal in Richtung des Fotoleiters 1a geflogen sind, wieder in Richtung der Rolle 75 auf Grund ihrer Trägheit zurückkehren. Folglich bilden die Tonerpartikel einen Nebel in dem Zwischen raum, wodurch das Innere des Geräts verunreinigt wird. Daher sollte die mittlere, volumetrische Partikelgröße des Toners der zweiten Farbe von 3 bis 15 gm reichen; der Anteil der Partikel, deren Größe größer als 20 µm ist, sollte kleiner als 10% sein.

Der Kohäsionsgrad eines Toners kann wie folgt gemessen werden. Hierzu wird ein Pulver-Messgerät (eine integrierte Pulver- Eigenschaft-Messvorrichtung des Typs PT-E, das von Hosokawa Mi cron erhältlich ist) verwendet. Zwischen Anschlussteilen, die in dem Pulver-Prüfgerät enthalten sind, werden 1. ein Vibro shoot, 2. eine Dichtung, 3. ein Einlegering, 4. Siebe (obe re, mittlere und untere) und 5. ein Haltestab nacheinander in dieser Reihenfolge eingesetzt. Nachdem die Einrichtung mittels Muttern befestigt worden ist, wird ein Vibrationstisch unter den folgenden Bedingungen betrieben:

1. Siebmaschengröße (oberes): 75 µm
2. Siebmaschengröße (mittleres): 45 µm
3. Siebmaschengröße (unteres): 22 µm
4. Gradation: 1 mm
5. Probenmenge: 10 g
6. Dauer: 30 s

Nach dem Betreiben des Tisches werden die Pulvergewichte gemes sen, die auf den einzelnen Sieben zurückgeblieben sind. Die Ko häsionsgrade werden folgendermaßen bestimmt:

Der Kohäsionsgrad (%) wird dadurch bestimmt, dass die drei Wer te (a), (b) und (c) summiert werden.

Hydrophobes Silika wird auf dem Außenumfang des Toners der zweiten Farbe aufgebracht. Wenn die Menge dieses Silika kleiner als 0,3 Gewichts-% ist, haftet der Toner fest an der Oberfläche der Rolle 75, und es ist schwierig, dass er infolge der angeleg ten Vorspannung fliegt. Wenn die Silikamenge größer als 2 Ge wichts-% ist, geht viel von dem Silika von dem Toner ab und schwebt in dem Tonerbehälter. Sollte sich das schwebende Silika auf der Rolle 75 absetzen, bedeckt es die Oberfläche der Rolle 75, da die elektrostatische Kraft und die von der Waals'schen Kräfte stärker als der Toner sind, wodurch verhindert ist, dass sich die elektrischen Felder auf Grund der Vorspannung VB aus bilden. Hieraus folgt, dass die Menge an hydrophobem Silika von 0,3 bis 2 Gewichts-% reichen sollte.

Wenn die Ladungsmenge, welche auf dem auf dem Fotoleiter 1a vorhandenen Toner 41 der ersten Farbe aufgebracht ist, klein ist, nimmt die Spiegelkraft zwischen dem Toner 41 und dem Foto leiter 1a ab. Unter dieser Voraussetzung ist dann der Toner 41 empfindlich bezüglich der elektrischen Felder, welche durch die Vorspannung VB für die zweite Farbe erzeugt werden. Folglich kann der Toner 41 weg von dem Fotoleiter 1a in Richtung der Rolle 75 fliegen, wodurch das Bild der ersten Farbe gestört, und der Toner der zweiten Farbe verunreinigt wird. Vorzugsweise sollte daher die Ladungsmenge auf dem Toner 41 größer als 20 µC/g sein. Zu beachten ist, dass der obere Grenzwert dieser Ladung etwa 50 µC/G ist, was in einem derzeit erreichbaren Be reich liegt.

Wenn die Partikelgröße des Toners 41 der ersten Farbe, welcher auf dem Fotoleiter 1a vorhanden ist, groß ist, nimmt die Spie gelkraft zwischen ihm und dem Fotoleiter 1a ab. Unter dieser Voraussetzung ist der Toner 41 empfindlich bezüglich der elek trischen Felder, die durch die Vorspannung VB für die zweite Farbe auszubilden sind. Folglich kann der Toner 41 weg von dem Fotoleiter 1a in Richtung der Rolle 7 fliegen, wodurch das Bild der ersten Farbe gestört und der Toner der zweiten Farbe verun reinigt wird. Folglich sollte die Partikelgröße des Toners 41 kleiner als 10 µm sein. Der untere Grenzwert dieser Partikelgrö ße liegt in dem Entwicklungsbereich bei etwa 4 µm.

Wenn der Kohäsionsgrad des Toners der ersten Farbe vor der Ent wicklung aus einem vorherbestimmten Bereich herausgebracht wird, nimmt dessen Adhäsion an dem Fotoleiter 1a (von der Waals'sche Kräfte infolge der Adhäsion zwischen Partikeln, eine Flüssigkeitüberbrückung usw.) im Falle einer Entwicklung ab. Dann ist der Toner 41 empfindlich bezüglich der elektrischen Felder, welche durch die Vorspannung VB für die zweite Farbe erzeugt werden. Im Ergebnis kann der Toner 41 weg vom Fotolei ter 1a in Richtung der Rolle 75 fliegen, wodurch das Bild der ersten Farbe gestört und der Toner der zweiten Farbe verunrei nigt wird. Darüber hinaus kommt der Toner 41 aus dem derzeit nutzbaren Bereich heraus. Folglich sollte der Kohäsionsbereich des Toners 41 vor der Entwicklung, vorzugsweise von 15 bis 50% reichen. Der Kohäsionsgrad des Toners 41 wird mittels des vor her beschriebenen Verfahrens mit Hilfe eines Pulver-Prüfgeräts gemessen.

Andere Lösungen stehen zur Verfügung, um zu verhindern, dass das Bild der ersten Farbe gestört wird und um zu verhindern, dass der Toner der ersten Farbe mit dem Toner der zweiten Farbe vermischt wird. Beispielsweise kann die Partikelgröße oder die Menge eines Mittels, das dem Außenumfang des Toners 41 der ers ten Farbe hinzugefügt wird, reduziert werden. Dann werden die von der Waals'schen Kräfte, die auf den auf dem Fotoleiter 1a vorhandenen Toner 41 wirken, größer als die elektrostatische Kraft, welche durch die elektrischen Felder für die zweite Far be zu erzeugen ist.

Wie vorstehend ausgeführt, sollte der Toner 41 der ersten Farbe vorzugsweise eine solche Charakteristik haben, dass die Anzie hung, die zwischen dem Toner 41 und dem Fotoleiter 1a wirkt (Spiegelkraft plus von der Waals'sche Kräfte), nicht empfindlich bezüglich der elektrischen Felder sind, welche durch die Vorspannung für die zweite Farbe erzeugt werden. In dieser Hin sicht ist ein Entwicklungssystem mit einem Zweikomponen ten-Entwickler (Toner 41 plus Träger) wie in dieser Ausfüh rungsform für die Entwicklung mit der ersten Farbe wünschens wert.

Wie in Fig. 14 dargestellt, kann die Vorspannung VB für die zweite Farbe an der negativ verlaufenden Flanke der impulsför migen Spannung VPULS einen darüber hinausgehenden Teil (Dauer von TC) enthalten. Die Dauer TC des darüber hinausgehenden Teils sollte kürzer als 50 µS, vorzugsweise etwa 10 µS bis etwa 20 µS sein, um dadurch das Tonerbild der ersten Farbe, das auf dem Fotoleiter 1a vorhanden ist, nicht zu beeinflussen. Außer dem sollte die Differenz zwischen der Scheitelspannung des dar über hinausgehenden Teils und der Gleichspannung VDC größer als 50 V sein. Durch Anlegen der Vorspannung VB mit einem solchen darüber hinausgehenden Teil an die Rolle 75 kann der Toner 71, welcher über der Rolle 75 auf Grund der impulsförmigen Spannung VPULS in Schwebe gehalten wird, durch entgegengesetzt wirkende, elektrische Felder verzögert werden, welche durch den darüber hinausgehenden Teil erzeugt worden sind. Folglich wird der To ner 71 schnell zu der Rolle 75 zurückkehren, ohne dass sich in dem Zwischenraum Nebel bildet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Amplitude der elektrischen Felder in dem Zwi schenraum verstärkt werden, so dass der Toner 71 aktiver auf der Rolle 75 in Schwingung versetzt wird und gelöst wird.

Wie in Fig. 15 dargestellt, kann die Vorspannung VB für die zweite Farbe als eine Spannung mit einer dreieckigen Wellen form, deren Scheitelwert VP ist, und als eine Gleichspannung VDC ausgebildet sein. Die Spannung mit einer Dreieckwelle und die Gleichspannung VDC werden für die erste Periode TA bzw. die zweite Periode TB angelegt. Hierdurch beginnt während der ers ten Periode TA der Toner 71 der zweiten Farbe ohne Rücksicht auf den Bild- bzw. bildfreien Bereich in Richtung des Fotolei ters 1a zu fliegen. Während der zweiten Periode TB erreicht der Toner 71, welcher in Richtung des Bildbereichs des Fotoleiters 1a fliegt, diesen Bereich, während der Toner 71, welcher in Richtung des bildfreien Bereichs fliegt, zu der Rolle 75 zu rückgebracht wird. Die während der Zeitspanne TA angelegte Spannung verringert die effektive Spannung mehr als eine im pulsförmige Spannung für dieselbe Scheitelwertspannung VP. Folglich nimmt die Strecke ab, welche der Toner 71 von der Rol le 75 in Richtung des bildfreien Bereichs des Fotoleiters 1a zurücklegt, wodurch eine Untergrundverunreinigung weiter unter drückt wird. Außerdem wird durch eine solche Spannung ähnlich einer impulsförmigen Spannung dem Toner 71 eine Schwingung auf geprägt, wodurch ein gleichmäßiges Bild gewährleistet ist. Die Spannung mit einer Dreieck-Wellenform vereinfacht die Ausfüh rung der Vorspannung liefernden Energiequelle 77, da die posi tiv und negativ verlaufenden Flanken nicht so scharf sein sol len wie diejenigen einer impulsförmigen Spannung. Sollten je doch die positiv oder negativ verlaufenden Flanken der Drei eck-Spannung geringer (langsamer) als 5 V/µs sein, würden die elektrischen Felder, damit der Toner 71 zu der Rolle 75 zurück kehrt, verzögert werden, und würden den Fotoleiter 1a (entspre chend später) erreichen, was eine Untergrundverunreinigung mit sich bringen würde. Folglich sollten die positiv und nega tiv verlaufenden Flanken einer solchen Spannung vorzugsweise schärfer bzw. steiler als 5 V/µs sein.

Nachstehend werden spezifische Beispiele der Ausführungsform beschrieben.

Beispiel 1

Der Fotoleiter 1a wurde als ein negativ ladbarer, organischer Fotoleiter ausgeführt. Sowohl der Toner 41 der ersten Farbe als auch der Toner 71 der zweiten Farbe waren negativ ladbar und wurden einer Negativ-Positiv-Entwicklung unterzogen. Die Ent wicklungseinheit für die zweite Farbe 7 war mit einem Entwick lungszwischenraum von 0,18 mm versehen. Der Fotoleiter 1a wurde mit einer linearen Geschwindigkeit von 120 mm/s gedreht, während die Rolle 75 mit einer 1,2-mal höheren Lineargeschwindigkeit als der Fotoleiter 1a gedreht wurde. Das Tonerbild der ersten Farbe, das Tonerbild der zweiten Farbe bzw. der Untergrund hat ten Potenziale von -800 bis -900 V (VT), etwa -100 V (VL) und et wa -91 V (VD). Die Vorspannung VB für eine Entwicklung hatte in einer Periode eine impulsförmige Spannung (VPULS), deren Schei telwert -1200 V betrug und deren Dauer 50 µs betrug sowie eine Gleichspannung (VDC) von -700 V. Eine derartige Vorspannung VB wurde bei einer Folgefrequenz von 2 kHz an die Rolle 75 ange legt.

Bei diesem Beispiel wurde ein gutes Bild der zweiten Farbe mit scharfen Linien und gleichmäßigen und ruhigen Halbtonbereichen erzielt, ohne dass ein Bild der ersten Farbe, das auf dem Foto leiter 1a vorhanden war, gestört wurde. Außerdem wurde der To ner 41 der ersten Farbe nur geringfügig in die Entwicklungsein heit 7 für die zweite Farbe eingebracht.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, so dass die Lineargeschwindigkeit des Fotoleiters 1a 200 mm/s und das Untergrundpotenzial (VD) -900 V betrug. Dieses Beispiel war bezüglich der Teile mit dem Beispiel 1 vergleichbar.

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde, abgesehen von den nachfolgenden Änderungen, wiederholt. Auf der Rolle 75 für die Entwicklung in der zweiten Farbe wurde eine 20 µm dicke Tonerschicht ausgebildet. Die Ent wicklungseinheit für die zweite Farbe 7 wurde mit einem Zwischenraum von 0,12 mm versehen. Der Fotoleiter la wurde mit ei ner Lineargeschwindigkeit von 200 mm/s bewegt, während die Rolle 75 mit einer 1,1-mal höheren Lineargeschwindigkeit als der Fo toleiter la bewegt wurde. Die impulsförmige Spannung (VPULS) hatte eine Dauer von 80 µs. Mit diesem Beispiel wurden mit Er folg die entsprechenden Vorteile erreicht, welche bezüglich des Beispiels 1 angeführt sind.

Beispiel 4

Beispiel 1 wurde abgesehen von den nachfolgenden Änderungen wiederholt. Der auf die Rolle 75 aufgebrachte Toner der zweiten Farbe hatte eine Masse pro Flächeneinheit (M/A) von 1,2 mg/cm². Die Entwicklungseinheit 7 für die zweite Farbe wurde mit einem Zwischenraum von 0,15 mm versehen. Der Fotoleiter 1a wurde mit einer Lineargeschwindigkeit von 200 mm/s gedreht, während die Rolle 75 mit einer 1,1-mal höheren Lineargeschwindigkeit als der Fotoleiter gedreht wurde. Die impulsförmige Spannung (VPULS) hatte eine Spitzenspannung von -1300 V. Auch dieses Bei spiel war bezüglich der Vorteile mit Beispiel 1 vergleichbar.

Beispiel 5

Beispiel 1 wurde, abgesehen von den nachfolgenden Änderungen, wiederholt. Der nicht-magnetische Toner der zweiten Farbe hatte eine mittlere, volumetrische Partikelgröße von 10 µm; das Ver hältnis von feinen Partikeln, die kleiner als 3 µm sind, betrug 8%. Die Entwicklungseinheit 7 für die zweite Farbe war mit ei nem Zwischenraum von 0,15 mm versehen. Der Fotoleiter 1a wurde mit einer Lineargeschwindigkeit von 200 mm/s bewegt, während die Rolle 75 mit einer 1,1-mal höheren Lineargeschwindigkeit als der Fotoleiter 1a bewegt wurde. Bei diesem Beispiel wurde ein Bild der zweiten Farbe erzeugt, welches sehr gut reproduzierbar ist und frei von einer Untergrundverunreinigung. Außerdem wurde der Toner der ersten Farbe nur in geringer Menge in die Entwicklungseinheit 7 für die zweite Farbe eingebracht. Zum Ver gleich, wenn das Verhältnis an feinen Partikeln, welche kleiner als 3 µm sind, auf 22% erhöht wurde, wobei die anderen Bedingun gen dieselben waren, war die Tonermenge, die zu einem Bildbe reich geflossen ist, zu gering, um dünne Linien zu bilden.

Beispiel 6

Beispiel 5 wurde wiederholt, außer dass der nicht-magnetische Toner der zweiten Farbe Partikel, die hinsichtlich der Größe größer als 20 µm waren, in einem Verhältnis von 1% enthielt. Dieses Beispiel war hinsichtlich der Vorteile mit Beispiel 5 vergleichbar.

Beispiel 7

Der Fotoleiter 1a war als ein negativ ladbarer, organischer Fo toleiter ausgeführt. Eine Negativ-Positiv-Entwicklung wurde mit Hilfe des ersten und zweiten Toners 41 bzw. 71 durchgeführt, welche beide negativ ladbar waren. Bei dem nichtmagnetischen Toner der zweiten Farbe wurde ein Adhäsionsgrad von 12% gemes sen. Die Entwicklungseinheit 7 für die zweite Farbe hatte einen Zwischenraum von 0,15 mm. Der Fotoleiter 1a wurde mit einer Li neargeschwindigkeit von 200 mm/s bewegt, während die Rolle 75 mit einer 1,1-mal höheren Lineargeschwindigkeit als der Foto leiter 1a bewegt wurde. Hinsichtlich der Potenziale VT, VL und VD und der Vorspannung VB ist dieses Beispiel identisch mit dem Beispiel 1. Bei diesem Beispiel wurde ein verlangtes Bild der zweiten Farbe mit einem gleichmäßigen, glatten Halbtonbereich erzeugt, ohne dass das auf dem Fotoleiter 1a vorhandene Toner bild der ersten Farbe gestört wurde. Außerdem wurde der Toner der ersten Farbe nur in geringem Umfang in die Entwicklungsein heit 7 der zweiten Farbe eingebracht. Zum Vergleich, wenn ein Toner, der zum Aneinanderkleben neigt, verwendet wurde, wobei die übrigen Bedingungen beibehalten wurden, war eine körnige Beschaffenheit in einem Halbtonbereich vorstellbar. Der Adhäsi onsgrad betrug 21%.

Beispiel 8

Der Fotoleiter 1a wurde als ein negativ ladbarer Fotoleiter ausgeführt. Es wurde eine Negativ-Positiv-Entwicklung mit Hilfe der ersten und zweiten Toner 51 und 71 durchgeführt, welche ne gativ ladbar waren. Der nicht-magnetische Toner für eine Ent wicklung in der zweiten Farbe hatte hydrophobes Silika, das dessen äußerer Umfangsfläche in einer Menge von 0,7% hinzuge fügt war. Die Entwicklungseinheit 7 der zweiten Farbe hatte ei nen Zwischenraum von 0,15 mm. Der Fotoleiter 1a wurde mit einer Lineargeschwindigkeit von 200 mm/s bewegt, während die Rolle 75 mit einer 1,1-mal höheren Lineargeschwindigkeit als der Foto leiter 1a bewegt wurde. Bezüglich der Potenziale VT, VL und VD und der Vorspannung VB ist dieses Beispiel mit dem Beispiel 1 identisch. Bei diesem Beispiel wurde ein Bild der zweiten Farbe mit einer hinreichenden Dichte erzeugt, ohne dass ein auf dem Fotoleiter 1a vorhandenes Tonerbild der ersten Farbe gestört wurde. Außerdem war der Toner der ersten Farbe nur geringfügig in der Entwicklungseinheit 7 der zweiten Farbe eingebracht. Zum Vergleich, wenn ein Toner, der ein hydrophobes Silika an seiner äußeren Umfangsfläche trägt, in einer Menge von 0,2% verwendet wurde, gelangte der Toner nicht mehr in ausreichender Menge auf einen Bildbereich, und die Dichte des sich ergebenden Bildes war gering, wenn die Menge an hydrophobem Silika an der äußeren Umfangsfläche des Toners 2,2% betrug, wurde das Silika an der Rolle 75 gesammelt, ohne verbraucht zu werden. Hierdurch wurde der Flug des Toners blockiert, und es ergab sich auch eine geringe Bilddichte.

Beispiel 9

Beispiel 1 wurde, abgesehen von den nachfolgenden Änderungen, wiederholt. Das Untergrundpotenzial (VD) und das Potenzial (VL) des latenten Bildes für das erste Bild betrugen etwa -900 V bzw. etwa -100 V. Das Potenzial (VT) des Tonerbildes der ersten Farbe betrug etwa -900 V. Das Potenzial (VL) des latenten Bildes für die zweite Farbe betrug etwa -100 V, während das Untergrundpo tenzial (VD) etwa -900 V betrug. Der Toner 41 der ersten Farbe war ein Toner mit der vorstehend erwähnten La dung-Partikelgrößen-Kohäsions-Kennwerte. Dieses Beispiel war hinsichtlich der Bildqualität und der Unterbindung des Farbmi schens genauso erfolgreich wie Beispiel 1.

Beispiel 10

Beispiel 1 wurde, abgesehen von dem Folgenden, wiederholt. Der Fotoleiter 1a wurde mit einer Lineargeschwindigkeit von 200 mm/s bewegt, während die Rolle 75 mit einer 1,1-mal höheren Linear geschwindigkeit als der Fotoleiter 1a bewegt wurde. Die Vor spannung VB hatte in einem Zeitabschnitt eine impulsförmige Spannung (VPULS) mit einer Spitzenspannung von -1300 V, eine Dauer von 60 µs und einen an einer negativ verlaufenden Flanke darüber hinausgehenden Teil, welcher eine Spitzenspannung von -600 V und eine Dauer von 10 µs hatte, und eine Gleichspannung (VDC) von -700 V. Die Vorspannung VB wurde mit einer Folgefrequenz von 2,5 kHz angelegt. Das Beispiel war bezüglich Bildqualität und des Unterbindens einer Farbmischung genauso erfolgreich wie Beispiel 1.

Beispiel 11

Der Fotoleiter 1a bestand aus positiv ladbarem Selen. Eine Ne gativ-Positiv-Entwicklung wurde mit Hilfe von Toner der ersten und zweiten Farbe durchgeführt, welche positiv ladbar waren.

Die Entwicklungseinheit 7 der zweiten Farbe hatte einen Zwischenraum von 0,18 mm. Der Fotoleiter 1a wurde mit einer Lineargeschwindigkeit von 120 mm/s bewegt, während die Rolle 75 mit einer 1,2-mal hö heren Lineargeschwindigkeit als der Fotoleiter 1a bewegt wurde. Ein Tonerbild der ersten Farbe hatte ein Potenzial (VT) von +800 V bis +900 V. Ein latentes Bild der zweiten Farbe hatte ein Potenzial (VL) von etwa +100 V, und das Untergrundpotenzial (VD) betrug etwa +910 V. Die Vorspannung VB hatte in einer Zeitspanne eine Spannung mit einer Rechteck-Wellenform und eine Gleich spannung (VDC) von +700 V. Die Spannung mit einer Recht eck-Wellenform hatte eine Spitzenspannung von +1300 V und eine Anstiegs- und Abfallzeit von 100 µs. Eine derartige Vorspannung VB wurde bei einer Folgefrequenz von 2 kHz angelegt. Dieses Bei spiel war bezüglich Bildqualität und hinsichtlich des Unterbin dens eines Farbmischens genauso erfolgreich wie Beispiel 1.

Nunmehr wird eine alternative Ausführungsform der Erfindung an hand von Fig. 16 beschrieben. In dieser Ausführungsform sind die Toner 41 und 71 der ersten bzw. zweiten Farbe in der Polarität verschieden. Insbesondere wurde für die Entwicklung in der er sten Farbe der Toner 41, der dieselbe Polarität wie die Trommel 1 benutzt, verwendet, um eine Negativ-Positiv-Entwicklung zu bewirken. Für die Entwicklung in der zweiten Farbe wurde Toner 71, dessen Polarität derjenigen der Trommel 1 entgegengesetzt ist, verwendet, um eine Positiv-Positiv-Entwicklung zu bewir ken. In Fig. 16 sind die gleichen oder entsprechende Teile wie die in Fig. 2 dargestellten Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Anhand von Fig. 17A bis 17E wird die Arbeitsweise dieser Ausfüh rungsform erläutert. Zuerst lädt der erste Lader 2 die Oberflä che der Trommel 1 gleichförmig mit auf das Potenzial VD, wie in Fig. 17A dargestellt ist. Die erste Optik 3 erzeugt ein erstes latentes Bild elektrostatisch auf der Trommel 1, wie in Fig. 17B dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt hat der Bildteil des ersten latenten Bildes das Potenzial VL. Anschließend entwickelt die erste Entwicklungseinheit das latente Bild, um ein entspre chendes Tonerbild der ersten Farbe zu erzeugen, wie in Fig. 17C dargestellt ist. Danach erzeugt, wie in Fig. 17D dargestellt ist, die zweite Optik 6 ein zweites latentes Bild, das einer Positiv-Positiv-Entwicklung unterzogen wird. Zu beachten ist, dass der zweite Ladeschritt nicht zwischen den in Fig. 17C und 17D dargestellten Schritten durchgeführt wird. Schließlich ent wickelt die zweite Entwicklungseinheit 7 das zweite latente Bild, wie in Fig. 17E dargestellt ist.

Wenn in der dargestellten Ausführungsform die zweite Entwick lungseinheit 2 eine Entwicklung mit Hilfe des Toners 71 durch führt, wird eine in Fig. 18 dargestellte Vorspannung VB angelegt. Die Vorspannung VB besteht aus einer impulsförmigen oder ersten Spannung VPULS, die für eine Zeitspanne oder eine erste Zeit spanne TA angelegt wird, und aus einer Gleich- oder zweiten Spannung VDC, die für eine Zeitspanne oder eine zweite Periode TB angelegt wird. Die impulsförmige Spannung VPULS und die Gleichspannung VDC bilden eine Periode der Vorspannung VB, wel che sich folglich periodisch ändert. In Fig. 18 ist auf der Ab szisse die Zeit (t) aufgetragen. Die impulsförmige Spannung VPULS ist in ihrer Polarität den Potenzialen VL und VD der Bild- und bildfreien Bereiche der Trommel 1 entgegengesetzt und ist in einer solchen Weise gewählt, um ein ausreichend hohes Entwicklungspotenzial an jedem der Bereiche der Trommel 1 anzu legen. Die Gleichspannung VDC ist im Absolutwert größer als das Potenzial VT der Tonerschicht der ersten Farbe, die auf der Trommel 1 ausgebildet ist, und als das Potenzial VL des bild freien Bereichs und ist im Absolutwert kleiner als das Potenzi al VD des Bildbereichs. Hierdurch ist mit Erfolg ein ausrei chend hohes Entwicklungspotenzial angelegt.

In der Ausführungsform ist die Dauer der impulsförmigen Spannung VPULS kürzer als 100 µs gewählt. Eine Periode der Vorspannung VB ist länger als 200 µs; d. h. die Folgefrequenz einer Periode ist nie driger als 5 kHz. Ferner ist der Entwicklungs-Zwischenraum 100 bis 300 µm.

Wie vorstehend ausgeführt, überfliegt in der dargestellten Aus führungsform durch die impulsförmige Spannung VPULS für die Entwicklung in der zweiten Farbe der Toner 71 ohne Rücksicht auf den Bild- bzw. bildfreien Bereich der Trommel 1 von der Rolle 75 in Richtung der Trommel 1. Zu diesem Zeitpunkt kommt es dann zu der in Fig. 7A dargestellten, elektrischen Feldvertei lung in dem Zwischenraum (obwohl die Ausrichtung entgegenge setzt ist). Die daraus resultierenden, starken, elektrischen Fel der verhindern, dass die Dicke von latenten Linienbildern auf der Trommel 1 schlechter wird. Ferner werden, da der Toner 71, welcher von der Rolle 75 weg gefloatet ist, zuverlässig entlang der elektrischen Felder fließt, auch dünne Linien in der geforderten Weise wiedergegeben.

Andererseits wird, wenn die Gleichspannung VDC angelegt wird, der Toner 71, welcher in Richtung des bildfreien Bereichs der Trommel 1 fliegt, zu der Rolle 75 zurückgebracht, ohne die Trommel zu erreichen, wie in Fig. 19 dargestellt ist. Zur selben Zeit erreicht der Toner 71, welcher in Richtung des Bildbe reichs der Trommel 1 fliegt, diese und erzeugt ein Bild, wie ebenfalls in Fig. 19 dargestellt ist. In Fig. 19 ist der Toner 71 in Form einer Tonerschicht der zweiten Farbe auf der Rolle 75 ausgebildet, wenn der Toner 41 ein Tonerbild der ersten Farbe ist, was auf der Trommel 1 erzeugt worden ist.

Ebenso wird bei der erläuterten Ausführungsform der Toner 71 an der Rolle 75 dadurch gelöst, dass er in Schwingungen versetzt worden ist. Folglich kann sogar ein Teil/Bereich mit geringem Kontrast gleichmäßig und ausgeglichen wiedergegeben werden.

Bei der Entwicklung in der zweiten Farbe ist verhindert, dass der Toner 71 in dem für eine Entwicklung vorgesehenen Zwischen raum hin- und herfliegt, wobei er auf die Oberfläche des Foto leiters 1a trifft. Hierdurch wird das auf dem Fotoleiter 1a vorhandene Tonerbild der ersten Farbe geschüttet, und außerdem ist im Wesentlichen ausgeschlossen, dass der Toner der ersten Farbe 41 von dem Fotoleiter 1a abgeht und in die Entwicklungs einheit 7 für die zweite Farbe 71 fliegt, wodurch der Toner der zweiten Farbe 71 trüb wird.

Die Folgefrequenz der Vorspannung VB ist niedriger als 5 kHz. Folglich werden, wenn der Toner 71, welcher von der Rolle 75 weggefloatet ist, in Richtung der Rolle 75 zurückgebracht wird, elektrische Felder erzeugt, damit er wieder in Richtung der Trommel 1 fliegt. Hierdurch ist verhindert, dass der Toner 71 einen Nebel in dem Zwischenraum bildet, und folglich ist ein scharfes Bild gewährleistet.

Da der für die Entwicklung vorgesehene Zwischenraum größer als 100 µm ist, ist noch sicherer verhindert, dass der Toner der zweiten Farbe 71 den bildfreien Bereich der Trommel 1 erreicht. Folglich ist eine Untergrundverschmutzung sicher verhindert. Da der Zwischenraum kleiner als 300 µm ist, ist verhindert, dass elektrische Felder schwierig auszubilden sind und dadurch ein Bild unklar wird.

Obwohl elektrische Felder, aufgrund welcher der Toner der ers ten Farbe 41 in umgekehrter Richtung von der Trommel 1 weg in Richtung zu der Rolle 75 fliegt, während der Zeitspanne TA wir ken, wird der Toner 41 mit Erfolg zu der Trommel 1 zurückge bracht, ohne die Rolle 75 zu erreichen.

Die Toner 41 und 71 der ersten bzw. zweiten Farben sollten vor zugsweise aus Toner ausgeführt sein, die ganz bestimmte Kenn werte haben, in Verbindung mit der vorherigen Ausführungsform beschrieben worden sind, (nämlich eine Negativ-Positiv- Entwicklung sowohl in der ersten als auch in der zweiten Far be).

Wiederum kann die Vorspannung VB für die zweite Farbe einen darüber hinausgehenden Teil (während der Dauer TC) an der nega tiv verlaufenden Flanke der impulsförmigen Spannung VPULS ent halten. Ferner kann eine Spannung mit einer Dreieck-Wellenform, welche eine Spitzenspannung VP hat, und eine Gleichspannung VDC über die erste bzw. zweite Periode bzw. Zeitspanne TA und TB angelegt werden.

Nachstehend werden spezifische Beispiele der Ausführungsformen beschrieben.

Beispiel 12

Der Fotoleiter 1a ist als ein negativ ladbarer, organischer Fo toleiter ausgeführt. Der Toner 41 war negativ ladbar und be wirkte eine Negativ-Positiv-Entwicklung in der ersten Farbe. Der Toner der zweiten Farbe 71 war positiv ladbar und bewirkte eine Positiv-Positiv-Entwicklung. Die Entwicklungseinheit 7 für die zweite Farbe hatte einen Zwischenraum/Spalt von 0,16 mm. Der Photoleiter wurde mit einer Lineargeschwindigkeit von 120 mm/s bewegt, während sich die Rolle 75 mit einer 1,1-mal höheren Li neargeschwindigkeit als der Fotoleiter 1a bewegte. Das Toner bild der ersten Farbe hatte ein Potenzial VT von -110 V bis -160 V, während das latente Bild der zweiten Farbe ein Potenzial VD von etwa -850 V hatte. Das Untergrundpotenzial VL betrug etwa -100 V. Die Vorspannung VB hatte eine Periode, welche durch eine impulsförmige Spannung VPULS mit einer Spitzenspannung von +150 V und einer Dauer von 50 µs gebildet worden ist, und hatte eine Gleichspannung VDC von -250 V. Die Vorspannung VB wurde bei einer Folgefrequenz von 2 kHz angelegt.

Bei dieser Ausführungsform wurde ein gefordertes Bild der zwei ten Farbe mit klaren, scharfen Linien und gleichförmigen Halb tonteilen erzeugt, ohne das auf dem Fotoleiter 1a vorhandene Tonerbild der ersten Farbe zu stören. Außerdem war der Toner der ersten Farbe 41 nur mäßig in die Entwicklungseinheit 7 für die zweite Farbe gelangt.

Beispiel 13

Beispiel 12 wurde, abgesehen von dem Folgenden, wiederholt. Die Vorspannung VB hatte eine Periode, welche durch eine impuls förmige Spannung VPULS gebildet worden ist, die eine Spitzen spannung von +250 V, eine Dauer von 50 µs und einen darüber hi nausgehenden Teil an der negativ verlaufenden Flanke hat, des sen Spitzenwert -400 V betrug und eine Dauer von 20 µs hatte und hatte eine Gleichspannung VDC von -250 V. Eine derartige Vor spannung VB wurde bei einer Folgefrequenz von 2 kHz angelegt. Dieses Beispiel war bezüglich der Vorteile mit Beispiel 12 ver gleichbar.

Beispiel 14

Der Fotoleiter 1a war in Selen ausgeführt. Der Toner der ersten Farbe 41 war positiv ladbar und bewirkte eine Negativ-Posi tiv-Entwicklung. Der Toner der zweiten Farbe 71 war negativ ladbar und bewirkte eine Positiv-Positiv-Entwicklung. Der Zwi schenraum/Spalt für die zweite Farbe betrug 0,16 mm. Der Foto leiter wurde mit einer Lineargeschwindigkeit von 120 mm/s be wegt, während die Rolle 75 mit einer 1,1-mal höheren Linearge schwindigkeit als der Fotoleiter 1a bewegt wurde. Das Tonerbild der ersten Farbe hatte ein Potenzial VT von +110 V bis +160 V, während das latente Bild der zweiten Farbe ein Potenzial von etwa +850 V hatte. Das Untergrundpotenzial betrug etwa +100 V. Die Vorspannung VB hatte eine Periode, welche durch eine Span nung mit einer Rechteck-Wellenform gebildet wurde, deren Spitzenwert -300 V betrug und eine Anstiegs- und eine Abfallzeit be trugen 100 µs und eine Gleichspannung VDC von -250 V. Eine derar tige Vorspannung VB wurde bei einer Folgefrequenz von 2 kHz an gelegt. Dieses Beispiel war bezüglich der Bildqualität und Un terbinden eines Farbmischens genauso erfolgreich wie Beispiel 1.

Zu beachten ist, dass die spezifischen Voraussetzungen bei die ser Ausführungsform natürlich in Verknüpfung mit der vorherbe stimmten Ladepolarität der Trommel 1, d. h. ohne Rücksicht auf die Polarität vom Toner, eingehalten wurden. Wie die dargestell ten und beschriebenen Ausführungsformen zeigen, ist die vorlie gende Erfindung sowohl in einem Fall, bei welchem die Toner 41 und 71 dieselbe Polarität haben und eine Negativ-Positiv-Ent wicklung bewirken, und auch in einem Fall anwendbar, bei wel chem sie verschiedene Polaritäten haben, und eine Nega tiv-Positiv- bzw. eine Positiv-Positiv-Entwicklung bewirken.

Die Ausführungsformen sind auf eine berührungsfreie Entwick lungseinheit 7 konzentriert worden, welche die Rolle 75 hat, in welcher die dielektrischen Partikel 75c in dem leitfähigen Harz 75b untergebracht sind und an der Oberfläche der Rolle 75 er scheinen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung in ähnlicher Weise auch bei einer Mehrfarben-Bilderzeugungseinrichtung an wendbar, welche mit einem berührungsfreien Entwickler arbeitet und beispielsweise eine einfache Entwicklungsrolle ohne den leitfähigen Teil oder Harzteil 75b und ohne dielektrische Teile oder Partikel 75c hat.

Durch die Erfindung ist somit eine Mehrfarben-Bilderzeugungs einrichtung mit verschiedenen, bisher nicht bekannten Vorteilen geschaffen worden, die nachstehend aufgeführt werden.

1. Während einer ersten Zeitspanne einer Vorspannung für die zweite und folgende Farben wird eine erste Spannung an einen Entwicklerträger angelegt, um vorherbestimmte, elektrische Fel der, beispielsweise stark elektrische Felder, die in Richtung des Bildträgers ausgerichtet sind, wie in Fig. 7A dargestellt ist, in einem Zwischenraum/Spalt zwischen dem Entwicklerträger und einem Bildträger zu erzeugen. Hierdurch wird verhindert, dass die Dicke von latenten Linienbildern auf dem Bildträger schlechter wird. Ein Entwickler, welcher von dem Entwicklerträ ger wegfloatet, fliegt zuverlässig in Richtung der Bild- und bildfreien Bereiche des Bildträgers entlang der starken, elekt rischen Felder, wodurch sogar dünne Linien genau wiedergegeben werden. Die erste Zeitspanne ist entsprechend festgelegt, um zu verhindern, dass der Entwickler den bildfreien Bereich er reicht. Während einer zweiten Zeitspanne, welche auf die erste Zeitspanne folgt, wird eine zweite Spannung an den Entwicklerträger angelegt, um vorherbestimmte, elektrische Felder in dem Zwischenraum zu erzeugen. Die zweite Spannung bewirkt, dass der Entwickler auf dem Entwicklerträger in Richtung des Bildteils fliegt und bewirkt, dass der Entwickler, der in Richtung des bildfreien Teils fliegt, zurückzukehren beginnt und den Entwicklerträger erreicht. Folglich sind Bilder mit klarem Untergrund erreichbar. Da ferner verhindert wird, dass der Entwickler zwischen dem Entwicklerträger und dem Bildträger hin- und herfliegt, während er gegen sie stößt, ist eine auf dem Bildträger vorhandene Entwicklerschicht frei von Störungen. Da der Entwickler auf dem Entwicklerträger schwingt, ist ein Aneinanderhängen verhindert, mit dem Ergebnis, dass ein gleichmäßiges, ausgeglichenes Bild sogar in einem Teil mit niedrigem Kontrast sichergestellt ist. Darüber hinaus ist die zweite Spannung so gewählt, dass elektrische Felder erzeugt werden, welche verhindern, dass der auf dem Bildträger vorhandene Entwickler diesen verlässt. In Verbindung mit der Tatsache, dass die erste Zeitspanne so gewählt ist, dass verhindert wird, dass der auf dem Bildträger vorhandene Entwickler in Richtung des Entwicklerträgers fliegt, ist dadurch verhindert, dass der Entwickler in eine Entwicklungseinrichtung eintritt, die der zweiten oder nachfolgenden Farben zugeordnet ist. Folglich ist ein Farbmischen in der zweiten und weiteren, nachfolgenden Entwick lungseinrichtungen verhindert.
2. Die Folgefrequenz der Vorspannung ist niedriger als 5 kHz. Wenn der Entwickler, welcher von dem Entwicklerträger weg floa tet, in Richtung des Entwicklerträgers umgekehrt wird, wird er hinreichend zu dem Entwicklerträger zurückgebracht. Dies ver hindert, dass der Entwickler einen Nebel in dem Zwischen raum/Spalt bildet, und folglich ist ein scharfes Bild gewähr leistet.
3. Durch einen darüber hinausgehenden Teil in der Vorspannung wird deutlich ein umgekehrtes, elektrisches Feld erzeugt, wel ches den Entwickler, welcher von dem Entwicklerträger weg floa tet, schnell zu dem Entwicklerträger zurückkehrt. Hierdurch sind Tonernebel ausgeschlossen, und folglich ist ein scharfes Bild sichergestellt. Da die Amplitude von schwingenden, elektri schen Feldern größer wird, ist bewirkt, dass der Entwickler wirksamer auf dem Entwicklerträger schwingt und dadurch gelo ckert wird. Das sich ergebende Bild ist sogar in einem Teil mit geringem Kontrast ruhig und ausgeglichen.
4. Wenn die erste Spannung der Vorspannung als eine Spannung mit einer Rechteck-Wellenform ausgebildet ist, reduziert sie die effektive Spannung in der ersten Periode mehr als eine rechteckige, impulsförmige Spannung für dieselbe Scheitelspan nung. Im Ergebnis wird die Strecke, welche der Entwickler von dem Entwicklerträger in Richtung des bildfreien Bereichs des Bildträgers durchfliegt, verkürzt, so dass die Untergrundverun reinigung noch eindeutiger unterdrückt wird. Ferner werden durch die Rechteck-Spannung deren positiv und nega tiv verlaufende Flanken im Vergleich zu einer rechteckigen, im pulsförmigen Spannung glatt geändert, wodurch sich der Aufbau einer eine Vorspannung anlegenden Einrichtung vereinfacht. Außerdem werden, da die Dreieck-Spannung so ausgelegt ist, dass sie sich an deren positiv und negativ verlaufenden Flanken mit 5 V/µs ändert, elektrische Felder zum Zurückbringen des Entwick lers, der sich in Richtung des bildfreien Teils bewegt, schnell erzeugt. Folglich ist sicher verhindert, dass ein solcher Ent wickler den Bildträger erreicht.
5. Die zweite Zeitspanne ist länger als 200 ps, während die Differenz zwischen der zweiten Spannung und dem Potenzial des bildfreien Bereichs des Bildträgers im Absolutwert größer als 50 V ist. Wenn der Entwickler, welcher von dem Entwicklerträger weg floatet und in Richtung des Bildträgers fliegt, in Richtung des Entwicklerträgers umgekehrt wird, wird dieser den Bildträ ger erreichen, und es bildet sich in dem Zwischenraum/Spalt kein Nebel. Hierdurch sind auch scharfe Bilder sichergestellt.
6. Für die Entwicklung in der zweiten und nachfolgenden Farbe erzeugt der Entwickler auf dem Entwicklerträger eine Schicht mit einer mittleren Dicke, die nicht geringer als 30 gm ist. Dies verhindert, dass die Strecke zwischen der Oberflächen schicht der Entwicklerschicht und der Oberfläche des Bildträ gers geringer wird; andererseits wird die Entwicklermenge, wel che den bildfreien Bereich des Bildträgers erreicht, zunehmen. Folglich ist es verhindert, dass die Untergrundverunreinigung verstärkt wird. Da verhindert ist, dass der Bildbereich übermä ßig entwickelt wird, ist Entwicklerstaub um Linien herum nicht wahrnehmbar.
7. Für das Entwickeln in der zweiten oder nachfolgenden Farben bildet der Entwickler auf dem Entwicklerträger eine Schicht, die eine Masse pro Flächeneinheit hat, die größer als 0,5 mg/cm² ist. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit geringer, dass der Entwickler und der Entwicklerträger einander berühren, und folg lich ergibt sich eine durch Reibung bewirkte Anziehungskraft. Folglich wird das elektrische Feld kleiner, damit der Entwickler die Oberfläche des Entwicklerträgers verlässt (Schwellen wertspannung). Folglich wird die Wirkung, welche auf Grund der Schwingung des Entwicklers vorhanden ist, was durch die ersten und zweiten Spannungen bewirkt wird, nicht verschlechtert, so dass dünne Linien in der geforderten Form wiedergegeben werden können. Wenn die Masse der Entwicklerschicht für eine Flächen einheit geringer als 2,0 mg/cm² ist, wird verhindert, dass Ent wicklerpartikel, welche nicht ausreichend geladen sind, in die Entwicklerschicht gelangen. Der Entwickler fliegt folglich nicht herum, wenn die erste Spannung angelegt ist. Folglich wird das Innere der Einrichtung nicht verschmutzt.
8. Für die Entwicklung in der ersten und nachfolgenden Farben wird ein Entwickler verwendet, dessen mittlere, volumetrische Partikelgröße 3 bis 15 µm ist, während das Verhältnis von Ent wicklerpartikeln, die kleiner als 3 µm sind, zu dem gesamten Entwickler niedriger als 20% ist. Dadurch wird verhindert, dass solche feinen Partikel die Oberfläche des Entwicklerträgers be decken und die elektrischen Felder in dem Zwischenraum/Spalt schwächen. Folglich fliegt bei dem Anlegen der ersten Spannung der Entwickler in Richtung des Bildträgers und schwingt daher.
Folglich können dünne Linien in der geforderten Weise wiederge geben werden.
9. Für die Entwicklung in der zweiten und folgenden Farben wird ein Entwickler verwendet, dessen mittlere, volumetrische Partikelgröße, gemessen auf dem Entwicklerträger, 3 bis 15 µm ist, während das Verhältnis von Entwicklerpartikeln, die größer als 20 µm sind, zu dem gesamten Entwickler niedriger als 10 Vo lumen-% ist. Unter dieser Voraussetzung wird der Entwickler, welcher in Richtung des Bildträgers fliegt, zu dem Entwickler träger in kurzer Zeit zurückgebracht, und folglich bildet sich kein Nebel in dem Zwischenraum/Spalt. Dies sichert nicht nur ein scharfes Bild, sondern schützt auch das Innere der Einrich tung vor Verunreinigung.
10. Für die Entwicklung in der zweiten und nachfolgenden Far ben wird ein Entwickler mit einem Kohäsionsgrad verwendet, wel cher kleiner als 20% ist. Unter dieser Voraussetzung lösen die erste und zweite Spannung die Entwicklerpartikel leicht, wo durch ausgeglichene Bilder gewährleistet sind.
11. Für die Entwicklung in der zweiten und weiteren nachfol genden Farben wird ein Entwickler an dem Außenumfang verwendet, welchem hydrophobes Silika in einer Menge hinzugefügt wird, die größer als 0,3 Gewichts-% ist. Dies verhindert, dass der Ent wickler fest an dem Entwicklerträger haftet. Folglich ermög licht es die erste Spannung, dass der Entwickler leicht in Richtung des Bildträgers zu fliegen beginnt. Wenn die Menge an hydrophobem Silika kleiner als 2,0 Gewichts-% ist, ist verhin dert, dass der Entwicklerträger mit dem Silika bedeckt werden, so dass verhindert ist, dass die elektrischen Felder in dem Spalt geschwächt werden. Folglich ermöglicht es die erste Span nung, dass der Entwickler in Richtung des Bildträgers fliegt und sichert das übliche Schwingen des Entwicklers.
12. Die Oberfläche des Entwicklerträgers ist aus einer Anzahl Teile hergestellt, die jeweils eine ganz bestimmte, dielektri sche Konstante haben, beispielsweise aus einem leitfähigen, mit Erdpotenzial verbundenen Teil und sehr kleinen, dielektrischen Teilen, die in dem leitfähigen Teil verteilt sind und an der Oberfläche des Entwicklerträgers erscheinen. Bei dieser Konfi guration erzeugt die erste Spannung starke, elektrische Felder in dem leitfähigen Teil und bewegt daher eine größere Menge Entwickler als in den dielektrischen Teilen. Folglich fliegt der Entwickler, der auf den leitfähigen Teilen aufgebracht ist, leicht selbst in Richtung der Teile eines Bildes mit geringem Kontrast; der Entwickler, welcher auf die dielektrischen Teile aufgebracht ist, fliegt nur in Richtung von Teilen mit hohem Kontrast. Folglich ist ein Bild mit einer ausgezeichneten Farb tönung erreichbar.
13. Während der Entwicklung in der zweiten und folgenden Far ben ist die Adhäsion des auf dem Bildträger vorhandenen Ent wicklers zu letzterem nicht empfindlich bezüglich der elektri schen Felder, die in dem Zwischenraum durch die Vorspannung er zeugt worden sind. Hierdurch ist verhindert, dass der Entwick ler auf dem Bildträger weg von dem Bildträger in die zweiten und weitere Entwicklungseinrichtungen fliegt. Folglich wird nicht nur das auf dem Bildträger vorhandene Bild vor Störungen geschützt, sondern es ist auch ein Farbmischen in den zweiten und weiteren Entwicklungseinrichtungen ausgeschlossen.

Claims

1. Mehrfarben-Bilderzeugungseinrichtung, um ein sichtbares Mehrfarbenbild auf einem Bildträger zu erzeugen, und um dann das sichtbare Mehrfarbenbild an ein Übertragungsmedium zu übertragen, bei welcher jeweils Entwicklungseinrichtungen einer zweiten und nachfolgenden Farben zugeordnet sind, welche jeweils aufweisen:
einen Entwicklerträger, um einen Einkomponenten-Entwickler auf dessen Oberfläche zu befördern und
eine Vorspannung anlegende Einrichtung, um an den Entwicklerträger eine sich perio disch ändernde Vorspannung anzulegen, die eine Periode hat, die aus einer ersten Zeitspanne (TA) und einer zweiten Zeitspanne (TB) besteht,
wobei die eine Vorspannung anlegende Einrichtung für die erste Zeitspanne (TA) eine erste Spannung (VPULS) anlegt, welche in einem Zwischenraum zwischen dem Bildträger und dem Entwicklerträger ein elektrisches Feld erzeugt, wodurch der Entwickler in Richtung zu einem Bildbereich und einem bildfreien Bereich des Bildträgers fliegt und die erste Zeitspanne (TA) so gewählt ist, dass der Entwickler den Bildbereich aber nicht den bildfreien Bereich er reicht,
wobei die eine Vorspannung anlegende Einrichtung für die zweite Zeitspanne (TB) eine zweite Spannung (VDC) anlegt, welche in dem Zwischenraum ein elektrisches Feld erzeugt, das derartig ist, dass der Entwickler, der während der ersten Zeitspanne (TA) in Richtung des bildfreien Bereichs fliegt, umkehrt, aber der Entwickler, der den Bildbereich erreicht hat, die sen nicht verlässt oder aber, der Entwickler, der den Bildbereich nicht erreicht hat, in dessen Richtung fliegt und die zweite Zeitspanne (TB) so gewählt wird, dass der zurückfliegende To ner den Entwicklerträger erreicht,
wobei, wenn eine Negativ-Positiv-Entwicklung gegeben ist, dann der Absolutwert der ersten Spannung (VPULS) größer als der Absolutwert der zweiten Spannung (VDC) ist, und, wenn eine Positiv-Positiv-Entwicklung gegeben ist, dann der Absolutwert der zweiten Spannung (VDC) kleiner als der Absolutwert der Spannung des Bildbereichs (VD) ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die erste Spannung (VPULS) und die zweite Spannung (VDC) eine impulsförmige Spannung bzw. eine Gleichspannung aufweisen,
wobei die zweite Spannung (VDC) so gewählt ist, dass eine Potenzialdifferenz zwischen der zweiten Spannung (VDC) und einem Potenzial des Entwicklers, der auf dem Bildträger vor handen ist, im Absolutwert kleiner als 500 V ist,
wobei die erste Zeitspanne (TA) kürzer als 100 µs ist,
eine Periode der Vorspannung eine Folgefrequenz von weniger als 5 kHz hat und
der Entwicklerträger und der Bildträger einen kürzesten Abstand haben, der von 100 bis 300 µm reicht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die erste Spannung (VPULS) und die zweite Spannung (VDC) eine impulsförmige Spannung bzw. eine Gleichspannung aufweisen, wobei die impulsförmige Spannung einen darüber hinausgehenden Teil an deren negativ verlaufender Flanke hat, so dass eine Potenzialdifferenz zwischen einer Spitzenspannung des darüber hinaus gehenden Teils und der Gleichspannung größer als 50 V ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die erste Spannung (VPULS) und die zweite Spannung (VDC) eine Spannung mit einer Rechteck-Wellenform bzw. eine Gleichspannung aufweisen, und
die Spannung mit einer Rechteck-Wellenform sich mit einer Geschwindigkeit, die höher als 5 V/µs ist, jeweils an einer positiv und einer negativ verlaufenden Flanke ändert.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die erste Spannung (VPULS) und die zweite Spannung (VDC) eine impulsförmige Spannung bzw. eine Gleichspannung aufweisen,
wobei die erste Spannung (VPULS) so gewählt ist, dass eine Potenzialdifferenz zwi schen der ersten Spannung (VPULS) und einem Potenzial des bildfreien Bereichs im Absolut wert von 100 V bis 700 V reicht,
wobei die zweite Spannung (VDC) so gewählt ist, dass die Potenzialdifferenz zwischen der zweiten Spannung und dem Potenzial des bildfreien Bereichs im Absolutwert von 50 V bis 500 V reicht, wobei
die erste Zeitspanne (TA) kürzer als 100 µs ist,
die zweite Zeitspanne (TB) länger als 200 µs ist und
der Entwicklerträger und der Bildträger einen Abstand von 100 µm bis 300 µm haben.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher für eine Entwicklung in der zweiten und nachfolgenden Farben der Entwickler auf dem Entwicklerträger eine Schicht mit einer mittleren Dicke bildet, die kleiner als 30 µm ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher für eine Entwicklung in der zweiten und nachfolgenden Farben Entwickler auf dem Entwicklerträger eine Schicht bildet, die eine Masse pro Flächeneinheit von 0,5 bis 2,0 mg/cm² hat.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher für ein Entwickeln in der zweiten und nach folgenden Farben der Entwickler, gemessen auf dem Entwicklerträger, eine mittlere, volumetri sche Partikelgröße von 3 µm bis 15 µm hat.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei welcher ein Verhältnis von Partikeln, deren Größe kleiner als 3 µm ist, zu dem Gesamtentwickler kleiner als 20% ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher für eine Entwicklung in der zweiten und nachfolgenden Farben der Entwickler einen Kohäsionsgrad von weniger als 20% hat, wobei der Kohäsionsgrad bestimmt wird, indem Toner von oben nach unten durch ein oberes Sieb mit der Maschengröße 75 µm, ein mittleres Sieb mit der Maschengröße 45 µm und ein unteres Sieb mit der Maschengröße 22 µm gesiebt wird und anschließend der Kohäsionsgrad durch folgende Gleichungen bestimmt wird:

11. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher für ein Entwickeln in der zweiten und nach folgenden Farben der Entwickler hydrophobes Silika hat, das der äußeren Umfangsfläche in einer Menge von 0,3 bis 2,0 Gewichts-% hinzugefügt wird.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Entwicklerträger einen Oberflächenteil hat, welcher durch eine Anzahl von Teilen gebildet ist, die jeweils eine ganz bestimmte, die lektrische Konstante haben.

13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entwickler für die erste Farbe, der an dem Bildträger haftet, so in seinen Hafteigenschaften ausgebildet ist, dass er während des Entwickelns in der zweiten und nachfolgenden Farben nicht durch das elektrische Feld, das in dem Zwischenraum zwischen dem Bildträger und dem Entwicklerträger durch die Vorspannung erzeugt worden ist, vom Bildträger wegfliegt.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, bei welcher eine Ladungsmenge, die auf den Entwickler aufgebracht ist, der auf dem Bildträger vorhanden ist, größer als 20 µc/g ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 13, bei welcher der auf dem Bildträger vorhandene Entwick ler eine Partikelgröße hat, die kleiner als 10 µm ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 13, bei welcher der Entwickler einen Kohäsionsgrad von 15% bis 50% vor der Entwicklung hat.

17. Einrichtung nach Anspruch 13, bei welcher die Entwicklungseinrichtung für die erste Farbe eine Entwicklungseinrichtung für einen Zweikomponenten-Entwickler aufweist.

18. Einrichtung nach Anspruch 13, bei welcher die erste Spannung (VPULS) und die zweite Spannung (VDC) eine impulsförmige Spannung bzw. eine Gleichspannung aufweisen, wobei eine Potenzialdifferenz zwischen der impulsförmigen Spannung und der Gleichspannung im Absolutwert 300 V bis 600 V ist.

19. Einrichtung nach Anspruch 13, bei welcher von der Waals'sche Kräfte, die auf den Entwickler wirken, der auf dem Bildträger vorhanden ist, größer sind als eine elektrostatische Kraft, die durch das elektrische Feld, das in dem Zwischenraum zwischen dem Bildträger und dem Entwicklerträger durch die Vorspannung erzeugt worden ist, auf den Entwickler ausgeübt ist.