DE69214441T3

DE69214441T3 - Bilderzeugungssystem

Info

Publication number: DE69214441T3
Application number: DE69214441T
Authority: DE
Inventors: Yehuda Niv; Hanna Pinhas
Original assignee: Indigo BV
Current assignee: HP Indigo BV
Priority date: 1991-02-12
Filing date: 1992-01-21
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: CA2104028C; EP0577610B2; US5280326A; CA2104028A1; EP0577610A1; WO1992014193A1; HK16697A; JPH06505344A; US5166734A; EP0577610B1; DE69214441D1; DE69214441T2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die elektrostatische Bilderzeugung und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln eines entwickelten Bildes vor Übertragung, nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw 10.

Hintergrund der Erfindung

Systeme für eine elektrostatische Bildwiedergabe sind im Stand der Technik bekannt. Diese Systeme umfassen eine Einrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen Latentbildes auf einer Bilderzeugungsoberfläche, wie einem Photorezeptor, durch die Begrenzung von Bild- und Hintergrundbereichen auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen auf der Photorezeptoroberfläche, eine Einrichtung zum Entwickeln des Latentbildes einschließlich dem Inkontaktbringen des Latentbildes mit einem Toner, der geladene Tonerteilchen aufweist, und eine Einrichtung zum Übertragen des entwickelten elektrostatischen Bildes auf ein Endsubstrat. Diese Übertragung kann den Schritt des ersten Übertragens des entwickelten Bildes auf ein Zwischenübertragungselement für eine nachfolgende Übertragung auf das Endsubstrat umfassen.
Im allgemeinen wird die Übertragung des entwickelten Bildes vom Photorezeptor durch ein elektrisches Feld unterstützt, welches durch die elektrische Potentialdifferenz zwischen einem Substrat (welches das Endsubstrat oder ein Zwischenübertragungselement sein kann, falls ein solches vorhanden ist) und den das entwickelte Bild unterlagernden Bildbereichen auf dem Photorezeptor erzeugt wird. Um eine gute Übertragung sicher zu stellen, muß das elektrische Feld innerhalb eines gegebenen Bereichs gehalten werden. In sogenannten Direktkopierern (oder in "schreibe-weiß"- Druckern) entladen Projektionen der Bildbereiche der Vorlage (das heißt, die Bereiche, die schwarz sind) auf einem Photorezeptor entsprechende Bildbereiche des Photorezeptors nicht. Projektionen der Hintergrundbereiche, welche heller sind, entladen die Spannung auf den entsprechenden Hintergrundbereichen des Photorezeptors. Die Potentialdifferenz zwischen den Hintergrundbereichen (welche bei Null Volt liegen) und der Bildbereiche liegt in der Größenordnung von 500 bis 1000 Volt. Um eine gute Übertragung sicher zu stellen, ist das im allgemeinen auf dem Substrat benötigte Potential wesentlich größer als diese Potentialdifferenz, was zu einer elektrischen Entladung zwischen den Hintergrundbereichen und dem Substrat führt.
Es ist für diesen Fall der direkten Abbildung bekannt, den Photoleiter vor einer Übertragung des Bildes davon mit starkem Licht zu bestrahlen, welches durch das entwickelte Bild hindurch dringt und die geladenen Bereiche entlädt, die dem entwickelten Bild unterlagert sind. Das elektrische Potential auf dem Papier oder Zwischenübertragungselement kann dann stark verringert werden. Beispiele dieses Verfahrens sind in den US-Patenten 3 784 300, 4 039 257, 4 853 736 und 5 006 902 dargestellt.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren, wie sie im Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw 10 beschrieben sind, ist aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 53-123146 und der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 1-191168 bekannt.
JP53-123146 beschreibt ein Pulver-Toner-System zur Direktübertragung von Bildern von einem Photorezeptor auf ein endgültiges Papiersubstrat. Kein Mechanismus für den Papiertransport ist gezeigt. Es ist keine Lehre für die Beziehung zwischen dem Potential des Hintergrunds und dem Potential des Bildes nach dem Entladen vorhanden und auch kein Hinweis auf den Zusammenhang zwischen diesen Potentialen und dem Potential, das für die Bildübertragung verwendet wird.
JP1-191168 zeigt ein System, bei dem eine Farbe vor der Übertragung auf ein Blatt Papier Farbe auf dem Photorezeptor überlagert wird. Negativer Pulvertoner wird verwendet und die Spannung des Hintergrundes muß wesentlich negativer sein als die Spannung hinter dem Toner.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die elektrische Entladung zwischen dem Substrat und der Bilderzeugungsoberfläche zu verringern.
Es ist deshalb in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Bilderzeugungsvorrichtung vorgesehen, mit einer bilderzeugenden Oberfläche, vorzugsweise einer photoleitfähigen bilderzeugenden Oberfläche, einer bilderzeugenden Einrichtung zum Begrenzen eines elektrostatischen Latentbildes auf der bilderzeugenden Oberfläche, wobei das Latentbild Bildbereiche und Hintergrundbereiche aufweist, einer Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes in einem Umkehrmodus unter Verwendung elektrisch geladener, pigmentierter Tonerteilchen, die in einem Flüssigtoner enthalten sind, um ein die Bildbereiche überlagerndes, entwickeltes Bild zu erzeugen, wobei das entwickelte Bild auf der bilderzeugenden Oberfläche auf einem ersten elektrischen Potential liegt und die Hintergrundbereiche auf der bilderzeugenden Oberfläche auf einem zweiten elektrischen Potential liegen, einer Entladungseinrichtung zum teilweisen Entladen der bilderzeugenden Oberfläche, derart, daß das entwickelte Bild auf einem dritten elektrischen Potential liegt und die Hintergrundbereiche auf einem vierten Potential liegen und eine bildaufnehmende Bildoberfläche zur betriebsmäßigen Aufnahme des entwickelten Bildes von der bilderzeugenden Oberfläche auf einem fünften Potential liegt, wobei die Differenz zwischen dem vierten Potential und dem fünften Potential gering genug ist, derart, daß zwischen der bildaufnehmenden Oberfläche und den Hintergrundbereichen im wesentlichen keine elektrische Entladung auftritt.
Es ist ferner in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Bilderzeugungsvorrichtung vorgesehen, mit einer bilderzeugenden Oberfläche, vorzugsweise einer photoleitfähigen bilderzeugenden Oberfläche, einer bilderzeugenden Einrichtung zum Begrenzen eines elektrostatischen Latentbildes auf der bilderzeugenden Oberfläche, wobei das Latentbild Bildbereiche und Hintergrundbereiche aufweist, einer Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes in einem Umkehrmodus unter Verwendung elektrisch geladener pigmentierter Tonerteilchen, um ein die Bildbereiche überlagerndes entwickeltes Bild zu erzeugen, wobei das entwickelte Bild auf der bilderzeugenden Oberfläche auf einem ersten elektrischen Potential liegt und die Hintergrundbereiche auf der bilderzeugenden Oberfläche auf einem zweiten elektrischen Potential liegen, einer bildaufnehmenden Oberfläche auf einem dritten Potential, das sich vom ersten Potential durch eine Bildübertragungspotentialdifferenz unterscheidet, zum Aufnehmen des entwickelten Bildes von der bilderzeugenden Oberfläche und einer Entladungseinrichtung zum Ändern wenigstens des ersten Potentials oder des zweiten Potentials, um die Differenz zwischen beiden zu verändern, wodurch der absolute Wert der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten Potential und dem dritten Potential auf einen Wert unter 360 Volt verringert ist.
Es ist ferner in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Bilderzeugungsvorrichtung vorgesehen, mit einer bilderzeugenden Oberfläche, vorzugsweise einer photoleitfähigen bilderzeugenden Oberfläche, einer bilderzeugenden Einrichtung zum Begrenzen eines elektrostatischen Latentbildes auf der bilderzeugenden Oberfläche, wobei das Latentbild Bildbereiche und Hintergrundbereiche umfaßt, einer Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes in einem Umkehrmodus unter Verwendung elektrisch geladener pigmentierter Tonerteilchen, um ein die Bildbereiche überlagerndes entwickeltes Bild zu erzeugen, wobei das entwickelte Bild auf der bilderzeugenden Oberfläche auf einem ersten elektrischen Potential liegt und die Hintergrundbereiche auf der bilderzeugenden Oberfläche auf einem zweiten elektrischen Potential liegen, einer bildaufnehmenden Oberfläche auf einem dritten Potential, das sich von dem ersten Potential durch eine Bildübertragungspotentialdifferenz unterscheidet, zum Aufnehmen des entwickelten Bildes von der bilderzeugenden Oberfläche und einer Entladungseinrichtung zum Ändern wenigstens des ersten Potentials oder des zweiten Potentials, um die Differenz zwischen beiden derart zu verändern, daß die Potentialdifferenz zwischen dem zweiten Potential und dem dritten Potential auf einen ausreichend niedrigen Wert verringert ist, so daß zwischen der bildaufnehmenden Oberfläche und den Hintergrundbereichen im wesentlichen keine elektrische Entladung auftritt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Entladungseinrichtung eine Lichtquelle zum Entladen der Hintergrundbereiche der photoleitfähigen bilderzeugenden Oberfläche. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Lichtquelle eine lichtemittierende Diodenanordnung, die vorzugsweise Dioden umfaßt, welche Farblicht emittieren und in welcher das Farblicht Farben umfaßt, die den Farben des pigmentierten Toners komplementär sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Lichtquelle eine Lichtquelle und wenigstens einen Farbfilter, welcher vorzugsweise Farblicht erzeugt, welches Farben umfaßt, die den Farben des pigmentierten Toners komplementär sind.
Gemäß der Erfindung verwendet die Entwicklungsvorrichtung Flüssigtoner, der Tonerteilchen und eine Trägerflüssigkeit umfaßt, wobei die Entwicklungseinrichtung eine elektrisierte Abstreicherwalze zum Verdichten des Bildes und Entfernen überschüssiger Flüssigkeit umfaßt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen besser verstanden und eingeschätzt werden, in welchen:
Fig. 1 eine verallgemeinerte, schematische Darstellung eines Bereichs eines Bilderzeugungssystems ist, das in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert und betriebsfähig ist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des elektrischen Potentials auf einer bilderzeugenden Oberfläche nach der Entwicklung eines Latentbildes darauf ist;
Fig. 3 das Potential von Hintergrundbereichen der bilderzeugenden Oberfläche als Funktion der Spannung einer Beleuchtungslampe zeigt;
Fig. 4 A) das Potential des entwickelten Bildes und B) das optimale Übertragungspotential auf dem Zwischenübertragungselement zeigt, jeweils als Funktion der Spannung einer Beleuchtungslampe; und
Fig. 5 die Differenz zwischen A) dem optimalen Übertragungspotential und dem Potential der Hintergrundbereiche auf der bilderzeugenden Oberfläche sowie zwischen B) dem optimalen Übertragungspotential und dem Potential den entwickelten Bildes zeigt, jeweils als Funktion der Spannung einer Beleuchtungslampe.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

Es wird nun Bezug genommen auf Fig. 1, welche einen Bereich eines elektrostatischen Mehrfarben-Bilderzeugungssystems darstellt, das in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert und betriebsfähig ist. Wie in Fig. 1 zu ersehen ist, ist dort eine bildtragende Photoleiteroberfläche 12 vorgesehen, die typischerweise auf einer drehenden photoleitfähigen Trommel 10 aufgebracht ist. Die Trommel 10 wird in geeigneter Weise in Richtung eines Pfeiles 18 angetrieben (nicht dargestellt), an einer Ladeeinrichtung 14, vorzugsweise einem Korotron, vorbei, die so ausgebildet ist, daß sie die photoleitfähige Trommel 10 auflädt.
Ein wiederzugebendes Bild wird durch eine Bilderzeugungseinrichtung 16 auf die geladene Oberfläche 12 fokussiert und entlädt dabei wenigstens teilweise die photleitfähige Trommel 10 in den belichteten Bereichen, um so ein elektrostatisches Latentbild zu erzeugen.
Das elektrostatische Latentbild umfaßt normalerweise Bildbereiche auf einem ersten elektrischen Potential und Hintergrundbereiche auf einem anderen elektrischen Potential. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere dort nützlich, wo die Bildbereiche entladen werden und die Hintergrundbereiche auf voller Ladung bleiben. Diese Art von Entladung wird hier als "Umkehr-" oder "schreibe-schwarz"-Bilderzeugung bezeichnet.
Die Oberfläche 12 umfaßt typischerweise einen organischen Photoleiter, wie beispielsweise den von IBM hergestellten Emerald OPC oder einen anderen geeigneten Photoleiter. Eine Photoleiter-Entladeeinrichtung 14 kann eine beliebig geeignete Entladeeinrichtung sein, wie sie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist. Eine Bilderzeugungseinrichtung 16 kann eine Abtasteinrichtung mittels moduliertem Laserstrahl, eine optische Fokussiereinrichtung zum Abbilden einer Vorlage auf einer Trommel oder einer anderen bilderzeugenden Einrichtung sein, wie sie im Stand der Technik bekannt ist.
Der photoleitfähigen Trommel 10 ebenfalls zugeordnet sind eine Sprüheinheit 20 für einen Mehrfarben-Flüssigentwickler, eine Entwicklungseinheit 22, eine farbspezifisch reinigende Abstreifereinheit 34, eine elektrisierte Gummiwalze 26 und eine Entladungseinrichtung 28, welche wirksam sind, das Latentbild zu entwickeln, um ein entwickeltes Flüssigtonerbild für die Übertragung auf ein Zwischenübertragungselement 30 zu erzeugen.
Die Entwicklungseinheit 22 umfaßt vorzugsweise eine Entwicklungswalze 38. Die Entwicklungswalze 38 ist in einem Entwicklungsbereich 44 von der photoleitfähigen Trommel 10 vorzugsweise in einem Abstand von etwa 40-150 Mikrometer angeordnet und ist auf ein elektrisches Potential zwischen dem des Bild- und Hintergrundbereiches der photoleitfähigen Trommel 10 geladen. Die Entwicklungswalze 38 ist somit dahin gehend wirksam, im Entwicklungsbereich 44 ein elektrisches Feld anzulegen, um eine Entwicklung des elektrostatischen Latentbildes zu unterstützen. In einem typischen System liegen die Hintergrundbereiche bei -900 Volt, liegen die Bildbereiche bei -180 Volt und liegt die Entwicklungswalze 38 bei -500 Volt, wenn ein Flüssigentwickler mit negativen Tonerteilchen verwendet wird.
Die Entwicklungswalze 38 dreht typischerweise, wie durch Pfeil 40 angegeben, in der gleichen Richtung wie die Trommel 10. Diese Drehung sorgt dafür, daß die Oberflächen der Trommel 10 und der Entwicklungswalze 38 am Entwicklungsbereich 44 entgegengerichtete Geschwindigkeiten haben. Die Drehungsgeschwindigkeit der Entwicklungswalze 38 wird so gewählt, daß die Entwicklungswalze 38 unter anderem als Dosiervorrichtung wirkt. Dieser Dosiereffekt stellt sicher, daß nur sehr wenig Flüssigkeit am Entwicklungsbereich 44 vorbeibewegt wird.
Die Sprüheinheit 20 für Mehrfarben-Flüssigentwickler sorgt für einen Strahl von Flüssigtoner mit elektrisch geladenen pigmentierten Tonerteilchen, der vorzugsweise auf einen Bereich der Walze 38 oder alternativ auf einen Bereich der photoleitfähigen Trommel 10 oder direkt in den Entwicklungsbereich 44 gerichtet werden kann.
Ein bevorzugter Toner zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung wird zubereitet, indem zehn Teile Elvax 11 5950T (E.I. du Pont) und fünf Teile Isopar L (Exxon) für eine Stunde bei niedriger Geschwindigkeit in einem doppelwandigen Doppelplanetenmischer, der an eine auf 130ºC eingestellte Ölheizungseinheit angeschlossen ist, gemischt werden. Fünf Teile Isopar L werden der Mischung zugegeben, und das Ganze wird bei hoher Geschwindigkeit für eine weitere Stunde gemischt. Zehn Teile auf 110ºC vorerwärmtes Isopar L wird zugegeben, und der Mischvorgang wird ohne Heizung fortgesetzt, bis die Temperatur des Gemisches auf 40ºC abfällt. Neunzig Gramm des sich ergebenden Produktes werden zusammen mit 7,5 g Mogul L (Cabot) und 120 g Isopar L an einen 01-Zerkleinerer (Union Process) überführt. Das Gemisch wird mit Wasserkühlung ( 20ºC) für 24 Stunden gemahlen. Die sich ergebenden Tonerteilchen haben einen mittleren (gewichtsermittelten) Durchmesser von etwa 2,1 um. Das sich ergebende Material wird unter Verwendung von Isopar L auf einen nicht-flüchtigen Feststoffgehalt von 1,5% verdünnt, und es wird ein Ladungsrichter, wie aus dem Stand der Technik bekannt, hinzugegeben, um die Tonerteilchen zu laden.
Andere geeignete Flüssigtoner können alternativ verwendet werden. Für farbige Flüssigentwickler wird Kohlenstoffruß durch Farbpigmente ersetzt, wie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Latentbild unter Verwendung von Pulvertoner entwickelt, wie im Stand der Technik bekannt ist.
Farbspezifisch reinigende Abstreifereinheiten 34 sind mit der Entwicklungswalze 38 wirkverbunden, um auf dieser verbleibende Restmengen jedes Farbtoners nach der Entwicklung getrennt zu entfernen. Jede einzelne Abstreifereinheit 34 wird wahlweise nur dann in Wirkverbindung mit der Entwicklungswalze 38 gebracht, wenn dem Entwicklungsbereich 44 durch die Sprüheinheit 20 Toner einer dazu entsprechenden Farbe zugeführt wird. Die Konstruktion und Betriebsweise der reinigenden Abstreifereinheit 34 ist in der internationalen PCT-Veröffentlichung WO 90/14619 vollständiger beschrieben, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist.
Jede der reinigenden Abstreifereinheiten 34 umfassen ein Tonerleitelement 52, welches dazu dient, den durch die reinigenden Abstreifereinheiten 34 von der Entwicklungswalze 38 entfernten Toner zu jeweiligen Sammeltanks 54, 56, 58 und 60 zu leiten und somit eine Verunreinigung der verschiedenen Entwickler durch ein Vermischen der Farben zu verhindern. Der auf diese Weise gesammelte Toner wird zu entsprechenden Tonerreservoirs (nicht dargestellt) zur Neuverwendung rückgeführt. Ein letztes Tonersammelelement 62 greift immer an die Entwicklungswalze 38 an, und der dadurch gesammelte Toner wird über einen Sammeltank 64 und einen Separator (nicht dargestellt), welcher wirksam ist, relativ saubere Trägerflüssigkeit von den verschiedenen Farbtonerteilchen abzusondern, einem Klarflüssigkeit-Reservoir (nicht dargestellt) zugeführt. Der Separator kann typischerweise von der in der internationalen PCT-Veröffentlichung Nr. WO90/10896 beschriebenen Art sein.
Eine elektrisch vorgespannte Gummiwalze 26, wie im US-Patent 4 286 039 beschrieben, wird vorzugsweise gegen die Oberfläche der Trommel 10 gedrückt und ist dahin gehend wirksam, im wesentlichen den ganzen Flüssigträger von den Hintergrundbereichen zu entfernen und das Bild zu verdichten sowie in den Bildbereichen von diesem Flüssigträger zu entfernen. Die Gummiwalze 26 ist vorzugsweise aus einem elastischen, ein wenig leitfähigen Polymermaterial gebildet und ist auf ein Potential von einigen hundert bis wenigen tausend Volt in einer solchen Polarität geladen, daß ein elektrisches Feld zwischen der Gummiwalze 26 und der Trommel 10 erzeugt wird, welches die geladenen Tonerteilchen zur Trommel 10 hintreibt. Die Gummiwalze 26 ist zudem dahin gehend wirksam, die Tonerteilchen und die Photoleiteroberfläche 12 wie unten beschrieben weiter aufzuladen.
Eine Übertragung des entwickelten Bildes auf ein Zwischenübertragungselement 30 (oder auf ein Endsubstrat) von der Trommel 10 erfordert im allgemeinen die Beaufschlagung eines elektrischen Feldes zwischen der Trommel 10 und der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 30. Es wurde herausgefunden, daß, falls ein Potential, das ausreicht, eine im wesentlichen vollständige Übertragung des entwickelten Bildes zu bewirken, auf einem Zwischenübertragungselement 30 angelegt wird, dann zwischen dem Zwischenübertragungselement und den Hintergrundbereichen auf der Trommel 10 eine hohe Potentialdifferenz aufgebaut wird, die eine elektrische Entladung zwischen beiden bewirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Entladungseinrichtung 28, welche unten in größerem Detail beschrieben wird, dahin gehend wirksam, die Trommel 10 mit Licht zu bestrahlen, das durch eine vorbestimmte Intensität und ein vorbestimmtes Spektrum gekennzeichnet ist, um die elektrische Entladung zwischen der Trommel 10 und dem Zwischenübertragungselement 30 zu verringern.
Das Zwischenübertragungselement 30 kann ein beliebig geeignetes Zwischenübertragungselement sein, wie es im Stand der Technik bekannt ist, wie solche, die in der internationalen PCT-Veröffentlichung WO 90/08984 beschrieben sind, und wird auf einer Spannung einer Temperatur gehalten, die für eine elektrostatische Übertragung des Bildes von der Trommel 10 darauf und von diesem auf ein Endsubstrat 72 wie Papier geeignet sind.
Das Zwischenübertragungselement 30 ist für die Übertragung des Bildes auf ein Endsubstrat 72, vorzugsweise durch Wärme und Druck, vorzugsweise einer Andruckwalze 71 zugeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Zwischenübertragungselement 30 mit einer nicht-haftenden Auflage, vorzugsweise einem Silicon, beschichtet, um die nachfolgende Übertragung des entwickelten Bildes von diesem auf das Substrat 72 zu unterstützen.
Die Reinigungseinrichtung 32 ist dahin gehend wirksam, die Photoleiteroberfläche 12 zu reinigen, und umfaßt eine Reinigungswalze 74, eine Sprüheinrichtung 76, um eine nicht-polare Reinigungsflüssigkeit zu versprühen, die den Reinigungsprozeß unterstützt, und ein Abstreiferelement 78, um die Reinigung der Oberfläche 12 abzuschließen. Die Reinigungswalze 74, welche aus einem beliebigen, für diesen Zweck im Stand der Technik bekannten Kunstharz ausgebildet sein kann, wird in eine durch einen Pfeil 80 angegebene Drehrichtung angetrieben, welche die gleiche ist, wie die Drehrichtung der Trommel 10.
Jede auf der Oberfläche der Trommel 10 verbleibende Ladung wird durch Flutung der Oberfläche 12 mit Licht von einer neutralisierenden Lampeneinheit 36 entfernt.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wird, nach dem Entwickeln jedes Bildes in einer gegebenen Farbe, das Einzelfarbbild auf das Zwischenübertragungselement 30 übertragen. Nachfolgende Bilder in unterschiedlichen Farben werden in Ausrichtung mit dem vorherigen Bild sequentiell auf das Zwischenübertragungselement 30 übertragen. Wenn alle gewünschten Bilder darauf übertragen worden sind, wird das vollständige Mehrfarbenbild vom Übertragungselement 30 auf das Substrat 72 übertragen.
Alternativ wird jedes Einzelfarbenbild direkt nach seiner Übertragung auf das Zwischenübertragungselement 30 auf das Substrat übertragen. In diesem Fall wird das Substrat einmal für jede Farbe durch das Gerät hindurchgeführt oder wird auf der Andruckwalze 71 gehalten und während jedes Bildübertragungsvorganges mit dem Zwischenübertragungselement 30 in Berührung gebracht.
Es wird nun Bezug auf Fig. 2 genommen, welche typische elektrische Nach-Entwicklung-Potentiale (vor der Aufbringung der Gummiwalze 26) auf der Oberfläche der Trommel 10 an Hintergrundbereichen 110 ( -900 Volt) und Bildbereichen 112 ( -180 Volt) und auf der Oberfläche des entwickelten Bildes 114 ( -450 Volt) darstellt. Diese Potentiale sind keine festen Werte, sondern hängen vielmehr ab von der Ladung auf dem Photoleiter vor dem Entwicklungsvorgang, dem Spektrum und der Intensität des durch die Bilderzeugungseinrichtung 16 projizierten Bildes, der Photoleiter-Ansprecheigenschaften, der Verfahrensgeschwindigkeit, dem Potential der Entwicklungswalze 38, der Tonerladung, der Mobilität und Viskosität sowie anderer Faktoren.
Um eine gute Übertragung der geladenen Tonerteilchen im entwickelten Bild von der Trommel 10 auf das Zwischenübertragungselement 30 zu gewährleisten, muß eine geeignete Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche des Zwischenübertragungselements 30 und den Bildbereichen 112 auf der Oberfläche der Trommel 10 beibehalten werden. Die Magnitude dieser Potentialdifferenz ist abhängig von einer Anzahl von Faktoren, wie dem Tonertyp, der Tonerschichtladung und der Dicke und der relativen Affinität des Toners gegenüber der Oberfläche 12 und der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 30. Es wird angenommen, das die Magnitude dieser Potentialdifferenz nicht in einer Abhängigkeit zu dem absoluten Potential auf den Bildbereichen 112 steht, und ein Bereich von Potentialdifferenzen nahe einer optimalen Potentialdifferenz gibt gute Ergebnisse.
Es ist wünschenswert, die Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 30 und den Hintergrundbereichen 110 der Oberfläche 12 zu verringern, um die elektrische Entladung zwischen beiden zu verringern, Von dieser elektrischen Entladung wird angenommen, daß sie eine Verschlechterung der nicht-haftenden Eigenschaften der Silicon- Oberflächenauflage des Zwischenübertragungselementes 30 und eine Beschädigung des Photoleiters bewirkt.
Es könnte angenommen werden, daß das Fluten der Trommel 10 mit hochintensivem Licht die Hintergrundbereiche 110 entladen würde und wirksam wäre, die Entladung deutlich zu verringern. Die gegenwärtigen Erfinder haben jedoch herausgefunden, daß Licht, welches das entwickelte Bild zu den Bildbereichen 112, welche dem entwickelten Bild unterlagert sind, hin durchdringt, nicht nur wie erwartet eine Verringerung des Potentials der Bildbereiche 112 bewirkt, sondern tatsächlich bewirken kann, daß die Bildbereiche 112 in Gegenwart des diese überlagernden negativ geladenen Tonerbildes positiv geladen werden. Da das Potential des Zwischenübertragungselementes 30 zudem so eingestellt sein muß, daß es der Potentialänderung der Bildbereiche 112 Rechnung trägt, wurde herausgefunden, daß die Potentialdifferenz zwischen den Hintergrundbereichen 110 und der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 30 noch eine elektrische Entladung bewirkt.
In einem solchen Fall und in einem besonderen Beispiel dazu, trägt das optimale Übertragungspotential des Zwischenübertragungselementes 30, ohne eine Lichtbehandlung aber nach einem Aussetzen des Bildes der Gummiwalze 26, -400 Volt und das Potential der Hintergrundbereiche 110 beträgt -1220 Volt, was eine Potentialdifferenz zwischen beiden von 820 Volt ergibt. Das entwickelte Bild liegt auf einem Potential von -960 Volt.
Nach Bestrahlung der Trommel 10 mit starkem Licht fällt das Potential des entwickelten Bildes auf -250 Volt, und das optimale Übertragungspotential beträgt +400 Volt. Der Hintergrund hat ein Potential von etwa -130 Volt, was zu einer Potentialdifferenz zwischen den Hintergrundbereichen der Trommel und dem Zwischenübertragungselement von 530 Volt führt. Bei dieser Potentialdifferenz tritt noch eine elektrische Entladung auf. Es wird angenommen, daß bei einer noch stärkeren Bestrahlung die Potentialdifferenz weiter ansteigt, bis ein Sättigungswert erreicht ist.
Wie vorher ausgeführt ist die Entladungseinrichtung 28 dahin gehend wirksam, die Trommel 10 mit einem Licht zu bestrahlen, das gekennzeichnet ist durch eine vorbestimmte Intensität und ein vorbestimmtes Spektrum, um eine elektrische Endladung zwischen der Trommel 10 und der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 30 zu verringern. Die gegenwärtigen Erfinder haben herausgefunden, daß eine gesteuerte Bestrahlung der Trommel 10, vor einer Übertragung des entwickelten Bildes von dieser, die optimale Übertragung des Bildes ohne elektrische Entladung zwischen den Hintergrundbereichen 110 und dem Zwischenübertragungselement 30 gestattet. Diese gesteuerte Bestrahlung ist so gewählt, daß sie stark genug ist, um die Hintergrundbereiche 110 im wesentlichen auf ein Potential nahe Null zu entladen und stark genug ist, daß das abgeschwächte Licht, welches durch das entwickelte Bild hindurchgeht, das Potential der dem entwickelten Bild unterlagernden Bildbereiche 112 auf einen wesentlich geringeren Betrag verändert.
Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. 3 bis 5, welche in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung den Einfluß einer unterschiedlichen Lichtmenge auf die verschiedenen Potentiale in dem System darstellt.
Die Kurve "A" aus Fig. 3 zeigt das Potential auf den Hintergrundbereichen 110 nach einer Beleuchtung der Trommel 10 mit Licht in variierenden Intensitäten von einer Lichtquelle, die eine Reihe von Miniatur-Glühlampen umfaßt. Die Lichtintensität wird durch die Spannung auf der Lichtquelle (das heißt, den Lampen) ausgedrückt. Die Kurve "B" zeigt das Potential auf Hintergrundbereichen 110, welche der Gummiwalze 26 ausgesetzt werden, die auf ein Potential von -2400 Volt elektrisiert ist, vor deren Beleuchtung.
Die Kurve "A" aus Fig. 4 zeigt das Potential auf dem entwickelten Bild 114 als Funktion der Lichtquellenspannung nach dem Aussetzen des Bildes der Gummiwalze 26 auf einem Potential von -2400 Volt. Der Begriff "entwickeltes Bild" wie er hier benutzt wird, umfaßt ein Bild, welches einer Gummiwalze oder einer anderen Nach-Erzeugungs-Behandlung außer der Bestrahlung mit Licht unterzogen worden sein kann. Falls die Gummiwalze nicht verwendet wird, ist dann für eine Lichtintensität von Null das Potential auf dem entwickelten Bild etwa 500 Volt positiver als auf der Kurve A dargestellt, das heißt, etwa -450 Volt.
Es wird angenommen, daß die durch die elektrisierte Gummiwalze bewirkte Potentialänderung zum Teil das Ergebnis einer Aufladung der Bildbereiche 122 der Trommel 10 und zum Teil das Ergebnis der Hinzufügung einer weiteren negativen Ladung zu den bereits negativ geladenen Tonerteilchen ist.
Es sei jedoch angemerkt, daß die Bestrahlung durch Licht nur eine Änderung im Potential der Bildbereiche 112 bewirkt und nicht angenommen wird, das diese wirksam ist hinsichtlich einer Änderung der Ladung auf den Tonerteilchen. Es wird somit angenommen, daß jede durch Licht bewirkte Änderung in der Potentialdifferenz des entwickelten Bildes 114 durch Änderungen im Potential der Bildbereiche 112 bewirkt wird.
In Fig. 4 ist als Kurve "B" auch das Potential auf dem Zwischenübertragungselement für die "optimale" Übertragung des Bildes von der Trommel auf das Zwischenübertragungselement aufgetragen.
Die Kurve "A" aus Fig. 5 ist die Potentialdifferenz zwischen dem Hintergrundbereich 110 und dem Zwischenübertragungselement 30 beim optimalen Übertragungspotential, als Funktion der Lichtquellenspannung (das heißt, Kurve "B" aus Fig. 3 minus der Kurve "B" aus Fig. 4). Die Kurve "B" aus Fig. 5 ist die Potentialdifferenz zwischen dem entwickelten Bild 114 und dem Zwischenübertragungselement ("ITM") 30 als Funktion der Lichtquellenspannung (das heißt, die Kurve "A" aus Fig. 4 minus der Kurve "B" aus Fig. 4). Es sei angemerkt, daß die Bild/ITM-Potentialdifferenz innerhalb des ±50 Volt geschätzten Meßfehlers des Oberflächenpotentials im wesentlichen konstant ist. Diese für eine optimale Übertragung erforderliche Konstanz der Potentialdifferenz stützt die oben erwähnten Prämissen, daß die für eine Übertragung erforderliche Potentialdifferenz nicht eine Funktion des absoluten Bildbereichpotentials ist und daß das Licht nicht die Ladung der Tonerteilchen verändert.
Ferner erscheint die "Qualität" der Bildübertragung nicht in Abhängigkeit vom Lichtpegel zu sein. Andererseits fällt mit zunehmendem Lichtpegel die Potentialdifferenz zwischen dem Zwischenübertragungselement 30 und den Hintergrundbereichen 110 beginnend bei einem hohen Wert zuerst auf einen Minimalwert und steigt dann wieder bei weiter steigendem Lichtpegel.
Es sei angemerkt, daß davon ausgegangen wird, daß das Potential des Bildbereichs 112 um einige hundert Volt niedriger ist (das heißt, mehr positiv) als das Potential des Bildes 114, so daß angenommen wird, daß die Potentialdifferenz zwischen dem Bildbereich 112 und dem ITM in dem Bereich von etwa 70-350 Volt liegt.
In einem speziellen Bereich von Lichtintensitäten wird die Potentialdifferenz zwischen den Hintergrundbereichen 110 und der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 30 unter die sich minimal erzeugende Entladung verringert. Wie allgemein bekannt ist, hat die Entladungsspannung zwischen zwei flachen Oberflächen einen sehr hohen Wert für sehr kleine und für sehr große Abstände zwischen den Oberflächen. Für mittlere Abstände erreicht die Entladungsspannung ein Minimum, die für Luft bei Standarddruck etwa 360 Volt beträgt (bei einem Abstand von etwa 8 Mikrometer). Die Kurve der Entladungsspannung als Funktion des Abstandes ist allgemein bekannt als die Paschen-Kurve, und die Minimalspannung wird das "Minimum der Paschen-Kurve" genannt. Für flache Oberflächen kann eine Entladung nicht auftreten, wenn die Potentialdifferenz zwischen den Oberflächen geringer ist als das Minimum der Paschen- Kurve. Obwohl es insbesondere vorgezogen wird, eine Hintergrund/ITM-Spannung zu verwenden, die niedriger ist als dieser unterste Minimalwert, wird angenommen, daß ein wenig höhere Potentialdifferenzen, obwohl sie eine gewissen Entladung bewirken können, keine Entladung bewirken, die substantiell ausreicht, um den Photoleiter oder die nicht-haftende Auflage des Zwischenübertragungselementes wesentlich zu beschädigen.
Wie aus Fig. 5 für den besonders diskutierten Fall zu ersehen ist, gibt es einen Bereich von Lampenspannungen (und entsprechenden Lichtintensitäten), welcher zu Hintergrund/ITM- Potentialdifferenzen unter 360 Volt führt. Es wird angenommen, daß dies ein relativ sicherer Wert für den wesentlichen Ausschluß einer Entladung ist. Optimal ist es, wenn die Lichtmenge so eingestellt ist, daß eine minimale Potentialdifferenz vorliegt.
Die in der Entladungseinrichtung 28 in den oben beschriebenen Versuchen verwendete Lichtquelle ist eine Reihe von 14 in Reihe geschalteten 0,79 Watt Glühlampen (jeweils 7,86 V~), die in einem Abstand von 26 mm zueinander und in einem Abstand von 8 mm zur Trommel angeordnet sind. Die Trommelgeschwindigkeit beträgt 60 cm/s, und es wird ein schwarzes Bild mit einer optischen Übertragungsdichte von etwa 0,7 verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Licht mit einer Farbe, die komplementär zu der Farbe des Bildes auf der Trommel 10 ist, verwendet, um die Trommel 10 zu beleuchten. In diesem Fall wird die durch das Bild zum Bildbereich 112 durchgelassene Lichtmenge wesentlich verringert, und für eine spezielle Lichtintensität kann die Hintergrund/ITM- Potentialdifferenz auf einen sehr niedrigen Wert verringert werden. Die Lichtquelle kann aus einer Reihe von lichtemittierenden Dioden bestehen, welche Farblicht emittieren, das der Farbe der Tonerteilchen in dem Bild komplementär ist. Alternativ können andere Quellen für Farblicht, wie kalte Kathodenentladungsquellen, bei der praktischen Umsetzung der Erfindung verwendet werden. Alternativ wird eine Weißlichtquelle mit in geeigneter Weise gefärbten Filtern verwendet, um die Komplementärfarben zu erzeugen.
Die Amplitude jeder der Quellen ist vorzugsweise an die optische Dichte des Toners und die Photorezeptoreigenschaften angepaßt, indem die Intentsität des weißen Lichtes variiert wird oder durch Verwendung dichter neutraler Filter.
Das weiße Licht kann von Glühlampen oder von fluoreszierenden Lampen herrühren.
Es sei angemerkt, daß je geringer die Durchlässigkeit der benutzten Pigmente ist (das heißt, je höher die Dichte des Bildes für die gegebene Farbe ist) desto niedriger der Einfluß auf das Potential der das Bild unterlagernden Bereiche der Trommel ist. Für sehr dichte Bilder besteht die Möglichkeit, daß eine sehr niedrige, auch nullwertige Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche und dem Zwischenübertragungselement und dem Hintergrundbereich der Trommel 10 bei der optimalen Übertragungsspannung erhalten werden kann. Unter bestimmten Umständen kann das Minimum der Kurve der Hintergrund/ITM-Potentialdifferenz das Vorzeichen umkehren.
Obwohl die Erfindung unter Verwendung einer Photoleitertrommel, eines walzenförmigen Entwicklers, eines Flüssigtoners und zur Übertragung unter Verwendung eines Zwischenübertragungselementes beschrieben wurde, ist dies so zu verstehen, daß die Erfindung unter Verwendung eines Band-Entwicklers und/oder eines Band-Photoleiters und eines beliebigen geeigneten Flüssigtoners, wie aus dem Stand der Technik bekannt, in die Praxis umgesetzt werden kann.
Obwohl ferner die Erfindung unter Verwendung einer gesteuerten Lichtquelle zur unterschiedlichen Entladung der Bild- und Hintergrundbereiche der bilderzeugenden Oberfläche beschrieben wurde, liegen auch andere Mittel zum selektiven Entladen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung.
Für einen unter Verwendung positiver Tonerteilchen in einem Umkehrentwicklungsmodus positiv aufladbaren Photoleiter werden ähnliche Ergebnisse, nur mit umgekehrten Vorzeichen der Potentiale, erhalten.
Für Fachleute ist zu erkennen, daß die vorliegende Erfindung nicht durch das beschränkt ist, was im einzelnen vorstehend dargestellt und beschrieben wurde. Vielmehr wird der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch die Ansprüche begrenzt, welche folgen:

Claims

1. Bilderzeugungsvorrichtung mit:

einer bilderzeugenden Oberfläche (10, 12), die eine Abbildungsfläche aufweist;

einer bilderzeugenden Einrichtung (16) zum Definieren eines elektrostatischen Latentbildes in der Abbildungsfläche, wobei das Latentbild Bildbereiche (112) und Hintergrundbereiche (110) auf unterschiedlichen Potentialen umfaßt und wobei die Hintergrundbereiche die am höchsten geladenen Bereiche der Abbildungsfläche sind;

einer Entwicklungseinrichtung (20, 22) zum Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes in einem Umkehrmodus unter Verwendung elektrisch geladener pigmentierter Tonerteilchen, um ein die Bildbereiche überlagerndes, entwickeltes Bild (114) zu erzeugen, wodurch das entwickelte Bild auf der bilderzeugenden Oberfläche auf einem ersten elektrischen Potential liegt und die Hintergrundbereiche auf der bilderzeugenden Oberfläche auf einem zweiten elektrischen Potential liegen; und

einer elektromagnetischen Strahlungsquelle (28) zum wenigstens teilweisen Entladen der bilderzeugenden Oberfläche stromabwärts der Entwicklungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß:

die pigmentierten Tonerteilchen in einem Flüssigtoner enthalten sind; und die Bilderzeugungsvorrichtung umfaßt:

ein trommel- oder bandförmiges Zwischenübertragungselement (30), das auf ein drittes Potential aufgeladen ist und auf das das Bild nach der wenigstens teilweisen Entladung für die Übertragung auf eine weitere Oberfläche übertragen wird, wobei die elektromagnetische Strahlungsquelle derart ist, daß die Differenz zwischen dem Potential des Hintergrundbereiches nach der Entladung und dem dritten Potential auf einen Wert unterhalb etwa 360 Volt verringert ist.

2. Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Zwischenübertragungselement (30) auf ein drittes Potential aufgeladen wird, das sich um eine Bildübertragungspotentialdifferenz von dem ersten Potential unterscheidet und die Bildübertragungspotentialdifferenz im wesentlichen die gleiche ist wie die Bildübertragungspotentialdifferenz, die bei Nichtvorliegen der elektromagnetischen Strahlung notwendig ist.

3. Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Entwicklungseinrichtung ferner eine elektrisierte Gummiwalze (26) zum Verdichten des Bildes und zum Entfernen überschüssiger Flüssigkeit aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die bilderzeugenden Oberfläche (12) eine photoleitende, bilderzeugende Oberfläche ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die elektromagnetische Strahlungsquelle (28) eine Lichtquelle zum Entladen der Hintergrundbereiche der photoleitfähigen, bilderzeugenden Oberfläche umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Lichtquelle eine Anordnung lichtemittierender Dioden umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die lichtemittierende Diodenanordnung Dioden umfaßt, welche Farblicht emittieren, und das Farblicht Farben umfaßt, die zu den Farben des pigmentierten Toners komplementär sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Lichtquelle eine Lichtquelle und wenigstens einen Farbfilter umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Lichtquelle und der wenigstens eine Farbfilter ein Farblicht erzeugen, welches Farben umfaßt, die zu den Farben des pigmentierten Toners komplementär sind.

10. Bilderzeugungsverfahren mit den Schritten:

Definieren eines elektrostatischen Latentbildes auf einer bilderzeugenden Oberfläche, wobei das Latentbild Bildbereiche und Hintergrundbereiche auf unterschiedlichen Potentialen aufweist und

Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes in einem Umkehrmodus unter Verwendung elektrisch geladener, pigmentierter Tonerteilchen, um ein die Bildbereiche überlagerndes, entwickeltes Bild zu erzeugen, wodurch das entwickelte Bild auf der bilderzeugenden Oberfläche auf einem ersten elektrischen Potential liegt und die Hintergrundbereiche auf der bilderzeugenden Oberfläche auf einem zweiten elektrischen Potential liegen; dadurch gekennzeichnet, daß:

der Schritt des Entwickelns das elektrostatische Latentbild entwickelt, wobei ein Flüssigtoner verwendet wird, in dem pigmentierten Tonerteilchen enthalten sind; und

das Verfahren die Schritte umfaßt:

Übertragen des entwickelten Bildes von der bilderzeugenden Oberfläche auf ein trommel- oder bandförmiges Zwischenübertragungselement (30), das auf ein drittes Potential aufgeladen ist, vor der Übertragung auf eine weitere Oberfläche; und

wenigstens teilweises Entladen der bilderzeugenden Oberfläche durch Belichten der bilderzeugenden Oberfläche, die das entwickelte Bild enthält, mit elektromagnetischer Strahlung,

wobei die elektromagnetischer Strahlungsquelle derart ist, daß die Differenz zwischen dem Potential des Hintergrundbereiches nach der Entladung und dem dritten Potential auf einen Wert unterhalb etwa 360 Volt verringert ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei sich das dritte Potential von dem Potential des Bildes nach dem wenigstens teilweisen Entladen um eine Bildübertragungspotentialdifferenz von dem ersten Potential unterscheidet und die Bildübertragungspotentialdifferenz im wesentlichen die gleiche ist wie die Bildübertragungspotentialdifferenz, die bei Fehlen des Schrittes des wenigstens teilweisen Entladens notwendig wäre.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei der Schritt des Entwickelns ferner den Schritt des Verdichtens des Bildes und Entfernens überschüssiger Flüssigkeit davon aufweist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die bilderzeugende Oberfläche eine photoleitfähige, bilderzeugende Oberfläche ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des wenigstens teilweisen Entladens den Schritt des Verwendens einer Lichtquelle zum Entladen der Hintergrundbereiche der photoleitfähigen, bilderzeugenden Oberfläche umfaßt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Lichtquelle eine lichtemittierende Diodenanordnung umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des wenigstens teilweisen Entladens den Schritt des Verwendens von lichtemittierenden Dioden umfaßt, welche Farblicht emittieren, und das Farblicht Farben umfaßt, die zu den Farben des pigmentierten Toners komplementär sind.

17. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des wenigstens teilweisen Entladens den Schritt des Verwendens einer Lichtquelle und wenigstens eines Farbfilters umfaßt.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Schritt des wenigstens teilweisen Entladens den Schritt des Belichtens mit Farben umfaßt, die zu den Farben des pigmentierten Toners komplementär sind.