DE3610465C2

DE3610465C2 - Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3610465C2
Application number: DE3610465A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Haneda; Hisashi Shoji; Hiroshi Fuma
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1985-03-30
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2006-03-28
Also published as: DE3610465A1; US4814797A; JPS61225973A

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines sichtbaren Mehrfarbenbildes auf einem Bildaufnehmer.

Mehrfarbenbilder werden üblicherweise auf z. B. elektrophotographischem Wege hergestellt, wobei ein Kopiervorgang in Form elektrostatischer Aufladungs-, Belichtungs-, Entwicklungs- und Übertragungsschritte auf Farbkomponentenbasis wiederholt wird und Tonerbilder verschiedener Farben auf ein Kopierpapier übertragen werden. Bei den beschriebenen Schritten werden Latentbilder jeweils getrennt mittels von einem Farbauszugfilter erhaltenen blauen, grünen, roten u. dgl. Lichts erzeugt, und Tonerbilder werden durch Entwickeln der Latentbilder mit Gelb- (Y), Magenta- bzw. Purpurrot- (M), Cyan- bzw. Blaugrün- (C) und erforderlichenfalls Schwarz-Toner (K) erzeugt, worauf diese Tonerbilder zur Bildung eines Mehrfarbenbilds auf ein Aufzeichnungs- oder Kopierpapier übertragen werden. Dieses Mehrfarbbild-Erzeugungsverfahren ist jedoch insofern nachteilig, als einerseits die entsprechende Vorrichtung große Abmessungen erhält und für die Bilderzeugung eine längere Zeitspanne nötig ist, weil die Tonerbilder jedesmal nach Abschluß der jeweiligen Farbentwicklung auf ein Übertragungselement bzw. Bildempfangsmaterial übertragen werden müssen, und andererseits eine Deckungsgenauigkeit bei Wiederholung mehrerer Bildübertragungsvorgänge sichergestellt sein muß.

Die Lösung der obigen Probleme wurde mit einem Mehrfarbbild-Erzeugungsverfahren angestrebt, bei dem mehrere Tonerbilder in gegenseitiger Überlagerung auf einem gemeinsamen lichtempfindlichen Element bzw. Bildaufnehmer entwickelbar sind und der Übertragungsvorgang somit in einem Durchgang durchführbar ist. Der Ausdruck "Überlagerung der Tonerbilder" bedeutet hierbei nicht nur, daß die Tonerteilchenschichten einander körperlich überlagert sind, sondern steht auch für den Fall, daß Tonerteilchen getrennt und in verschiedenen Lagen am Bildaufnehmer haften; dies gilt für die gesamte folgende Beschreibung. Bei diesem Verfahren treten jedoch immer noch gewisse Schwierigkeiten auf, und zwar aufgrund einer Störung oder Beeinträchtigung des in einer vorhergehenden Stufe erzeugten Tonerbilds oder des Farbgleichgewichts bei einem Mehrfarbbild aus dem Grund, daß sich der in der vorhergehenden Stufe verwendete Entwickler oder Toner mit dem in der folgenden Stufe verwendeten vermischen kann.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurde bereits vorgeschlagen, bei der zweiten und den folgenden Entwicklung(en) eine Vorspannung mit einer überlagerten Wechselspannungskomponente an die Entwicklungsvorrichtung anzulegen und Toner auf das auf einem Bildaufnehmer erzeugte elektrostatische Latentbild überspringen zu lassen, um damit ein Mehrfarbenbild zu erzeugen. Da hierbei ein Entlangstreichen einer Entwicklerschicht an den vorher erzeugten Tonerbildern verhindert wird, tritt keine Störung oder Beeinträchtigung des erzeugten Bilds ein.

Das Prinzip dieses Bilderzeugungsverfahrens ist nachstehend anhand des Ablaufdiagramms von Fig. 18 beschrieben, welche die Potentialänderungen auf der Oberfläche eines Bildaufnehmers für einen Fall, in welchem die Aufladeelektrodenpolarität z. B. positiv ist, veranschaulicht. Dabei sind mit PH ein belichteter Bereich des Bildaufnehmers, mit DA ein unbelichteter Bereich desselben und mit DUP ein Anstieg des elektrischen Potentials aufgrund der Haftung des positiv geladenen Toners am belichteten Bereich PH infolge der ersten Entwicklung bezeichnet.

Der Bildaufnehmer wird durch eine Scorotron-Aufladeeinheit gleichmäßig aufgeladen, wodurch seine Oberfläche ein konstantes positives Potential E erteilt wird (vgl. Fig. 18(a)). Anschließend erfolgt eine erste Bildbelichtung (oder bildgerechte Belichtung) mittels einer Laser-Einheit, einer Kathodenstrahlröhre, einer Leuchtdiode oder einer Flüssigkristallblende, wobei das Potential des belichteten Bereichs PH proportional zur Lichtmenge abnimmt (Fig. 18(b)). Das auf diese Weise erzeugte elektrostatische Latentbild wird mittels einer Entwicklungseinheit entwickelt, an der eine positive Vorspannung anliegt, welche ungefähr dem Oberflächenpotential E des unbelichteten Bereichs des Bildaufnehmers gleich ist. Der positiv geladene Toner T kann sich somit am belichtenen Bereich PH bei einem vergleichsweise niedrigen Potential anlagern (Fig. 18(c)), wobei das erste Tonerbild T erzeugt wird. Obgleich das Potential in dem Bereich, in welchem das Tonerbild T erzeugt worden ist, aufgrund des angelagerten, positiv geladenen Toners T um DUP ansteigt, erreicht es nicht das Potential des unbelichteten Bereichs DA. Die das erste Tonerbild tragende Oberfläche des Bildaufnehmers wird sodann, ungeachtet des Vorhandenseins des Toners T, gemäß Fig. 18(d) durch die Aufladeeinheit erneut auf ein gleichmäßiges Oberflächenpotential aufgeladen. Hierauf erfolgt auf der Oberfläche des Bildaufnehmers eine zweite Bildbelichtung zur Erzeugung eines Latentbilds (Fig. 18(e)), worauf - wie im Fall von Fig. 18(c) - ein positiv geladenes Tonerbild T′ mit einer vom Toner T verschiedenen Farbe zur Erzeugung eines zweiten Tonerbilds entwicklelt wird (vgl. Fig. 18(f)). Die beschriebenen Vorgänge werden zur Erzeugung eines Mehrfarb-Tonerbilds auf dem Bildaufnehmer wiederholt. Das Bild wird hieraus auf ein Aufzeichnungs- oder Kopierpapier übertragen und zum Fixieren mit Wärme oder Druck beaufschlagt, so daß ein mehrfarbiges Aufzeichnungs- oder Kopiebild erhalten wird. Resttoner und Restladung werden von der Oberfläche des Bildaufnehmers entfernt, um letzteren für die nächste Mehrfarbbilderzeugung vorzubereiten. Es ist aber auch ein anderes Verfahren zum Fixieren eines Tonerbilds auf dem Bildaufnehmer bekannt.

Bei dem anhand von Fig. 18 beschriebenen Verfahren sollte zumindest der Entwicklungsschritt nach Fig. 18(f) vorzugsweise durchgeführt werden, ohne daß die Entwicklerschicht mit der Oberfläche des Bildaufnehmers in Berührung gelangt.

Beim beschriebenen Verfahren können die zweite und die folgende(n) Aufladung(en) weggelassen werden. Wenn das Aufladen dennoch jedesmal wiederholt wird, kann vor der betreffenden Aufladung ein Ladungsbeseitungsschritt mittels einer Lampe oder einer Koronaentladung eingefügt werden. Die für jede Bildbelichtung eingesetzte Belichtungsquelle kann zudem jeweils dieselbe oder jeweils eine andere sein.

Beim beschriebenen Verfahren werden aus dem im folgenden genannten Grund häufig Toner vier verschiedener Farben, d. h. Gelb, Purpurrot, Blaugrün und Schwarz, einander überlagert. Ein schwarzes Bild kann durch Überlagern der drei Primärfarben Gelb, Purpurrot und Blaugrün erhalten werden, obgleich Toner dieser drei Primärfarben in der Praxis keinen idealen spektralen Absorptions-Wellenlängenbereich besitzen und daher das Gemisch aus drei Farben nicht vollständig schwarz wird, so daß die Dichte in einem Farbbild ungenügend sein kann. Infolge einer Fehldeckung der Tonerbilder der drei Primärfarben können zudem nur mit Tonern dieser drei Primärfarben Zeichen und Linien nicht einwandfrei in Schwarz wiedergegeben werden. Zur Lösung dieses Problems wird demzufolge zusätzlich zu den genannten drei Tonern schwarzer Toner für die Erzeugung eines Mehrfarbenbilds eingesetzt.

Neben dem beschriebenen elektrophotographischen Verfahren bietet sich für die Erzeugung eines Latentbilds für die Mehrfarbbild-Erzeugung ein Verfahren an, bei dem mittels einer Vielnadelelektrode unmittelbar elektrische Ladungen in einen Bildaufnehmer injiziert werden, oder ein lichtempfindliches Gitterelement oder eine Steuerelektrode verwendet und mittels eines Magnetkopfes ein magnetisches Latentbild erzeugt wird. Ein nach diesem Verfahren arbeitendes Aufzeichnungsgerät besitzt die in Fig. 19 dargestellte Anordnung. Dabei dient ein Leser mit einem festen oder Festkörper-Aufnahmeelement zum Auslesen einer optische Mehrfarbdaten aufweisenden Vorlage, wobei die gewonnenen Bilddaten durch eine Bilddaten- Verarbeitungseinheit zu für das Aufzeichnungsgerät geeigneten Daten (im folgenden als "Aufzeichnungsdaten" bezeichnet) umgewandelt werden.

Für das Wiedergeben verschiedener Farben nach den obigen Verfahren bieten sich zwei Methoden an:

1. Eine Methode, bei der Toner verschiedener Farben einander nicht unmittelbar überlagert werden (Fig. 20A, 20B), und
2. eine Methode, bei der Toner verschiedener Farben einander überlagert werden.

Die Fig. 20A bis 20C verdeutlichen die Anordnung der an einen Bildaufnehmer angelagerten Farbtoner.

Gemäß Fig. 21A werden bei der zuerst genannten Methode Toner T1, T2 ohne gegenseitige Überlagerung verteilt, um auf dem Aufzeichnungs- oder Kopierpapier Farbe künstlich zu reproduzieren. Gemäß Fig. 22 oder 23 wird bei der zweitgenannten Methode Toner einer bestimmten Farbe einem Tonerbild einer anderen Farbe überlagert und zur Wiedergabe der Farbe entwickelt.

Beim elektrophotographischen Verfahren wird jedoch beispielsweise bei der zweiten Methode das Licht in dem vorher entwickelten Toner T absorbiert, so daß es die lichtempfindliche Schicht des Bildaufnehmers nicht in ausreichendem Maß erreichen kann und daher kein vollständiges Latentbild erzeugt wird. Infolgedessen kann sich die Anlagerungsmenge des für die spätere Entwicklung eingesetzten Toners T′ gemäß Fig. 22 oder 23 verringern. Bei der erstgenannten Methode muß die Positionierung oder Deckung der Bildbelichtung genauestens so vorgenommen werden, daß Tonerbilder verschiedener Farben einander nicht überdecken. Wenn die Bildbelichtung, wie in Fig. 12B gezeigt, ungenau erfolgt, reicht das vorher erzeugte Tonerbild T₁ in den Bildbelichtungsbereich hinein, so daß sich die Anlagerung des in der folgenden Stufe entwickelten Tonerbilds T₂ gemäß Fig. 21C verringert. Dieser Trend zeigt auf, daß die Aufzeichnungscharakteristiken je nach der spektralen Empfindlichkeit eines Bildaufnehmers, den spektralen Eigenschaften einer für die Bildbelichtung benutzten Lichtquelle, den spektralen Durchlässigkeitseigenschaften des Toners und der Entwicklungsreihenfolge der einzelnen Farben verschieden sind.

Obgleich bei jedem dieser Latentbilderzeugungsverfahren die Gradation mittels Mehrfachwertaufzeichnung wiedergegeben werden kann, ist dafür eine große Bilddatenkapazität erforderlich, weil sich diese Verfahren auf die sog. Mehrstufengradation stützen. Für die Gewährleistung einer schnellen, stabilen Aufzeichnung mit einer kleinen Bilddatenkapazität ist daher ein Verfahren entwickelt worden, bei dem die Gradation künstlich wiedergegeben wird, indem jedes eingegebene Bildelement in eine binäre Größe umgesetzt wird. Für diesen Zweck sind z. B. das Dichtemusterverfahren nach Fig. 24 und das Zitterverfahren (Dither-Verfahren) nach Fig. 25 für die Toner der verschiedenen Farben bekannt.

Beim Dichtemusterverfahren gemäß Fig. 24 wird ein Bildelement mit einer eingegebenen Gradation in ein solches einer Anzahl von binären Gradationen umgesetzt. Fig. 24 veranschaulicht ein Eingabebild 1a, eine Probe 2a zum Herausgreifen eines Bildelements 5a eines repräsentativen Dichtewerts aus einer Matrix des genannten Eingabebilds 1a und Verarbeitung des Bildelements 5a, eine M×N-Bezugsdichtematrix 3a zum Umwandeln der Probe in eine binäre Größe sowie ein Muster 4a, das durch Vergleichen der Probe 2a mit der Bezugsdichtematrix 3a und Umwandlung in eine binäre Größe erhalten worden ist.

Bei dem sog. Zitterverfahren gemäß Fig. 25 wird ein Bildelement mit der Gradation eines Eingabebilds in ein solches mit binärer Gradation umgewandelt. Fig. 25 veranschaulicht ein Eingabebild 1a, eine Probe 2b, die eine bestimmte M×N-Bildelementmatrix des Eingabebilds 1b darstellt und die für den Binärumwandlungsprozeß benutzt wird, eine M×N-Bezugsdichtematrix 3b zum Umwandeln der Probe in eine binäre Größe und ein Muster 4b, das durch Vergleichen der Probe 2b mit der Bezugsdichtematrix 3b und Umwandlung in eine binäre Größe erhalten worden ist. Ein solches Muster ist für jede der Farben gemäß Fig. 20A bis 20C vorgesehen.

Bei der bisherigen Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung werden die Daten, die durch Farbauszug aus den empfangenen Bilddaten gewonnen wurden, durch Vergleichen dieser Daten mit einem aus einem Speicher ausgelesenen Bezugssignal und Umwandeln derselben in eine binäre Größe aufgezeichnet. Dabei ist beispielsweise das folgende Diskriminier- oder Unterscheidungsverfahren anwendbar:

1. Es wird ein spezieller Diskriminiersensor zum Auslesen einer Vorlage benutzt.
2. Wenn die Hintergrundfläche groß ist, wird die Vorlage als eine Linien enthaltende Zeichnung bewertet; andernfalls wird sie bei kleiner Fläche als Gradationszeichnung bewertet.
3. Wenn es sich um eine Linienzeichnung handelt, wird sie in eine binäre Größe als Zittermatrix (Dither-Matrix) umgewandelt.
4. Die einzelnen Bilddaten für Gelb, Purpurrot, Blaugrün und Schwarz werden mit einer Bezugsgröße verglichen und dann in eine binäre Größe umgewandelt.
5. Die Zahl der im Schritt 4. den Pegel H (hoch) erreichenden Bildelemente wird auf einer Farbbasis gezählt, und die Bildelemente werden nach Y (Gelb), M (Magenta bzw. Purpurrot), C (Cyan bzw. Blaugrün) und K (Schwarz) klassifiziert.
6. Es wird festgestellt, ob unter den Bildelementen Y, M und C ein besonders großes Bildelement vorliegt.
7. Wenn sich bei der Feststellung nach Schritt 6 eine große Differenz ergibt, wird auf ein einfarbiges Bild geschlossen, und die vorbestimmte Zittermatrix wird für jede Farbe angewandt.
8. Wenn im Schritt 6 die Differenz der einzelnen Farben kleiner ist, wird auf ein Mehrfarbbild geschlossen, wobei für jede Farbe die vorbestimmte Zittermatrix angewandt wird.
9. Die Bilddaten werden verarbeitet.

Wenn unter den oben angegebenen Bedingungen ein Mehrfarbenbild erzeugt wird, ist jede gewünschte Farbe reproduzierbar, so daß ein jeder Art der Eingabedaten entsprechendes Aufzeichnungsbild erhalten werden kann.

Wenn die Bilddichte und die Farbwiedergabefähigkeit durch automatische Regelung oder extern durchgeführte Operation bestimmt werden, können die Aufzeichnungscharakteristiken durch Einstellung der Aufzeichnungsbedingungen, wie Entwicklungsvorspannung oder Aufladepotential des Aufzeichnungsgeräts, bei der Erzeugung jedes Tonerbilds geändert werden. Allein mit Einstellung der Aufzeichnungsbedingungen ist es jedoch kaum möglich, die gewünschte Aufzeichnungs-Charakteristik zu erzielen und Zeichnungsverschiebung bzw. -sprung oder Schleierbildung vollständig zu verhindern.

Aus der DE-A1 33 26 330 ist ein Bilderzeugungsverfahren bekannt, bei dem ein Anordnungsteilungsabstand oder eine Fläche der Bilderzeugungselemente in mindestens einer Anordnungseinrichtung ohne Quantisierung in Abhängigkeit von einem Gradationswert moduliert wird.

Weiterhin ist aus der US-A 44 12 225 ein Verfahren zur Farbdarstellung farbiger Tinten-Bildpunkte bekannt, bei dem die Überlagerung von Farben im mittleren und unteren Dichtebereich vermieden wird, um eine Eintrübung der Tintenfarbe zu verhindern.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung bzw. ein Verfahren zum Erzeugen eines Mehrfarbenbildes in Vorschlag zu bringen, bei der bzw. dem die Bilddichte oder die Farbwiedergabe in Übereinstimmung mit einem Befehl von einer automatischen Steuerung, einer Bedienungsperson oder einem externen Gerät frei eingestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. 3 gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem Patentanspruch 2.

Die Erfindung schafft eine Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung, bei der die Bilddichte oder die Farbwiedergabe in Übereinstimmung mit einem Befehl von einer automatischen Steuerung, der Bedienungsperson oder einem externen Gerät frei oder beliebig eingestellt werden können.

Bei der Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines sichtbaren Mehrfarbbilds auf einem Bildaufnehmer durch aufeinanderfolgendes Entwickeln von auf dem Bildaufnehmer auf einer Farbbasis erzeugten Latent- oder Ladungsbildern wird der Durchmesser von das sichtbare Bild jeder Farbe bildenden Punkten oder jede Farbbildsignal-Beschneidungsgröße aus einer Bildelemente jeder Farbe umfassenden Matrixeinheit mittels eines elektrischen Signals gleichmäßig moduliert. Bei dieser "Modulation" wird bevorzugt der Durchmesser der Punkte oder die Signalbeschneidungsgröße durch automatische Steuerung oder externe Befehle nach Maßgabe der Bilderzeugungsbedingungen bei jedesmaliger Bilderzeugung gleichmäßig moduliert.

Versuche ergaben folgendes: Obgleich beim Einsetzen und Anordnen von Dichtewerten von Faktoren in einer Dichtematrix 3b gemäß Fig. 25 verschiedene Kombinationen in Betracht kommen, hängt die Güte eines letztlich durch Umformen der aufgezeichneten Daten mit der Dichtematrix zu einem Signal und Durchführung der Aufzeichnung auf der Grundlage der Daten erhaltenen Mehrfarbbilds von der Kombination der Zahl der Tonerpunkte der Faktoren und dem Durchmesser der Punkte ab. Eine verteilte oder zentralisierte Matrix wird in Anwendung der obigen Feststellung auf einer Farbkomponentenbasis vorbereitet, und ein Teil einer festen Größe wird aus der Matrix in Abhängigkeit vom Zustand eines Eingabebilds und von anderen Bedingungen herausgeschnitten, oder die an den Bildaufnehmer angelagerte Tonermenge wird mit sich ändernder Größe des Faktors in der Matrix vergrößert oder verkleinert, so daß in jedem Fall ein Mehrfarbbild hoher Güte erhalten werden kann, bei dem Bilddichte und Farbgleichgewicht einstellbar sind.

Ein elektrisches Modulationssignal enthält eine Komponente, die unterschiedslos für alle Einheiten bei einer Matrix einer bestimmten Größe, etwa einer Dichtematrix über ein Dichtemuster oder nach dem Zitterverfahren als Einheit, gilt, sowie eine andere, gleichermaßen für alle Bildelemente der Bilddaten geltende Komponente. Außerdem enthält jedes Bildelement in eine binäre Größe umgewandelte Komponenten einer solchen Art zur Gewinnung von Aufzeichnungsdaten mittels einer Impulsbreitenmodulation bei oder in einem Bildelement.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1, 9 und 11 Blockschaltbilder von Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtungen gemäß Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 2A und 2B graphische Darstellungen zur Erläuterung der Bildelementmodulation bzw. der Matrixgrößenmodulation,

Fig. 3A und 3B Zeitsteuerdiagramme,

Fig. 4A, 4B und 5 graphische Darstellungen der Aufzeichnungsdichten für jede Farbe,

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung,

Fig. 7 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht einer Entwicklungseinheit bei der Vorrichtung nach Fig. 6,

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Dichtecharakteristik oder -kennlinien eines Aufzeichnungsbilds bei Änderung der Intensität eines elektrischen Felds und der Frequenz,

Fig. 10 und 12 Ablaufdiagramme zur Verdeutlichung der Bildaufzeichnung mittels der Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung,

Fig. 13A bis 13D Darstellungen von Bezugssignalmatrizes,

Fig. 14 eine graphische Darstellung des spektralen Reflexionsfaktors des (der) Toner(s),

Fig. 15 eine Teildarstellung der Vorrichtung nach Fig. 6 mit einem Sensor oder Meßfühler zum Messen des Ladungspotentials eines Bildaufnehmers,

Fig. 16 und 17 Darstellungen zur Erläuterung der Bildelementmodulation,

Fig. 18 Darstellungen der Änderungen des Oberflächenpotentials auf der Trommel des Bildaufnehmers bei der Bildaufzeichnung, d. h. der Erzeugung von Tonerbildern auf dem Bildaufnehmer,

Fig. 19 ein Blockschaltbild einer bisherigen Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung,

Fig. 20A bis 20C graphische Darstellung für Beispiele der Überlagerung verschiedener Toner,

Fig. 21A bis 21C, 22 und 23 in stark vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansichten zur Veranschaulichung der Tonerhaftung am Bildaufnehmer während der Bilderzeugung,

Fig. 24 einen Vorgang zum Umwandeln eines Eingabebilds in eine binäre Größe nach dem Dichtemusterverfahren und

Fig. 25 einen Vorgang zum Umwandeln eines Eingabebilds in eine binäre Größe nach dem Zitterverfahren.

Fig. 6 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Die Vorrichtung umfaßt eine Bildausleseeinheit R, eine Bilddaten-Verarbeitungseinheit 37, einen Bildspeicher 38, einen Aufzeichnungsteil P und eine externe Befehlseinheit 39. Ein Mehrfarbenbild wird auf folgende Weise erzeugt: Das von einem Vorlagen-Mehrfarbenbild 31 (einer mittels einer Vorlagenabdeckung 32 festgelegten Vorlage, die durch eine Lichtquelle 33 bestrahlt wird) reflektierte Licht erreicht ein Farb-CCD- oder -Ladungsverschiebe-Element 36 über drei Spiegel 34 und eine Linse 35, die sich gemäß Fig. 6 nach rechts bewegen. Das Farb-CCD-Element 36 wandelt die Intensität des Lichts in ein elektrisches Signal um, während das Vorlagen-Mehrfarbbild abgetastet wird, und die Verarbeitungseinheit 37 verarbeitet das elektrische Signal zur Lieferung von Aufzeichnungsdaten. Letztere werden bedarfsweise im Bildspeicher 38 abgespeichert. Durch die auf diese Weise gewonnenen Aufzeichnungsdaten wird ein optisches Halbleiter-Lasersystem 10 des Aufzeichnungsteils P gesteuert. In der Bilddaten-Verarbeitungseinheit 37 werden optimale Aufzeichnungsdaten zur Erzielung eines Mehrfarbenbildes hoher Güte durch Wählen oder Ändern eines Modulationssignals nach Maßgabe von Anweisungen oder Befehlen von der externen Befehlseinheit 39 (später anhand der Fig. 1, 9 oder 11 noch näher zu beschreiben) erhalten. Andererseits wird die Mantelfläche eines lichtempfindlichen Elements als Bildaufnehmer 1 mittels einer Scorotron-Aufladeelektrode 2 gleichmäßig aufgeladen. Anschließend erfolgt eine Bildbelichtung L mittels des Lasersystems 10 auf dem Bildaufnehmer 1 unter Erzeugung eines elektrostatischen Latent- oder Ladungsbilds. Das Ladungsbild wird sodann durch eine gelben Toner enthaltende Entwicklungseinheit A entwickelt. Der das erzeugte Tonerbild tragende Bildaufnehmer 1 wird durch eine Scorotron-Aufladeelektrode 2 erneut gleichmäßig aufgeladen und der Bildbelichtung L unterworfen. Das auf diese Weise erzeugte Ladungsbild wird durch eine purpurroten Toner (Mangenta-Toner) enthaltende Entwicklungseinheit B entwickelt. Daraufhin sind auf dem Bildaufnehmer 1 Tonerbilder in zwei Farben, nämlich Gelb und Purpurrot, erzeugt. Auf dieselbe Weise werden blaugrüner (Cyan) und schwarzer Toner einander überlagert, so daß auf dem Bildaufnehmer 1 letztlich ein Tonerbild aus vier Farben erzeugt wird. Diesem vierfarbigen Tonerbild wird durch eine Aufladeelektrode 9 eine elektrische Ladung erteilt, und das Tonerbild wird mittels einer Übertragungselektrode 4 auf ein Aufzeichnungs- oder Kopierpapier (als Aufzeichnungsträger) Pa übertragen. Das Kopierpapier wird vom Bildaufnehmer 1 durch eine Trennelektrode 5 getrennt und einer Fixierung in einer Fixiereinheit 6 unterworfen, während der Bildaufnehmer 1 durch eine Ladungsbeseitigungselektrode 7 und eine Reinigungseinheit 8 gereinigt, d. h. von Restladung und Resttoner befreit wird.

Die Reinigungseinheit 8 enthält eine Reinigungsklinge 81 und eine Fellbürste 82, die während einer Bilderzeugung nicht mit dem Bildaufnehmer 1 in Berührung stehen, während sie nach der Mehrfarbbilderzeugung auf dem Bildaufnehmer 1 unter Übertragung des Mehrfarb- Tonerbilds auf das Kopierpapier zum Abstreifen des Resttoners mit dem Bildaufnehmer 1 in Berührung gebracht werden. Anschließend trennen sich zuerst die Reinigungsklinge 81 und eine kurze Zeit später auch die Fellbürste 82 vom Bildaufnehmer. Die Fellbürste 82 bewirkt dabei die Entfernung des nach der Trennung der Reinigungsklinge 81 auf dem Bildaufnehmer 1 zurückbleibenden Toners.

Bei der beschriebenen Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung wird bei jeweils einer vollen Umdrehung des Bildaufnehmers 1 jeweils eine Farbe entwickelt, wobei jeder einzelne Bildbelichtungsvorgang an jeweils derselben Stelle des Bildaufnehmers 1 einsetzen muß. Abgesehen von den Entwicklungseinheiten und der Aufladeelektrode 2 gelangen zudem die einzelnen Elektroden, eine Papierzuführvorrichtung, ein Papierförderer und die Reinigungseinheit 8, die während der Bilderzeugung unwirksam sind, nicht in einen den Bildaufnehmer 1 beeinflussenden Zustand.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 6 können außerdem der Aufzeichnungsteil P und die Bilddaten-Prozessoreinheit 37 unabhängig von den anderen Teilen als Mehrfarbdrucker benutzt werden, indem sie mit Bilddaten von der externen Vorrichtung beschickt werden.

Die einzelnen Entwicklungseinheiten, z. B. die Entwicklungseinheit A, besitzen den in Fig. 7 dargestellten Aufbau. Die Entwicklungseinheiten B, C und D besitzen dabei im wesentlichen dieselbe Konstruktion. Bei der Drehung einer Magnetwalze 12 und einer Hülse oder eines Zylinders 11 in Richtung der Pfeile F bzw. G wird ein Entwickler De in Richtung des Pfeils G transportiert. Die Schichtdicke des Entwicklers De wird bei seiner Mitnahme durch eine Dicken-Regelklinge 13 eingestellt. In einem Entwicklerbehälter 19 ist eine Umwälzschnecke 14 gelagert, durch welche der Entwickler De in ausreichendem Maße umgewälzt bzw. aufgelockert werden kann. Wenn der im Behälter 19 enthaltene Entwickler De verbraucht ist, wird eine Tonerzufuhrrolle 15 in Drehung versetzt, um aus einem Tonerschacht 16 neuen Toner T zuzuführen. Eine Gleichstromversorgung 17 und eine Wechselstromversorgung 18 zur Anlegung einer Entwicklungsvorspannung an die Hülse 11 sowie ein Schutzwiderstand R sind in Reihe geschaltet. Die Hülse 11 und der Bildaufnehmer 1 sind unter Festlegung eines Zwischenraums oder Spalts d zwischen ihnen einander gegenüberstehend angeordnet, so daß der Toner in der Entwicklungszone E außer Berührung mit dem Bildaufnehmer 1 gehalten wird. Dieser berührungsfreie Zustand ist insbesondere bei der und ab der zweiten Entwicklung für die Erzielung eines einwandfreien Bilds wesentlich.

Der kontaktfreie Zustand läßt sich dahingehend definieren, daß die Hülse 11 und der Bildaufnehmer 1 unter Festlegung des Spalts d zwischen sich einander gegenüberliegend angeordnet sind, während zwischen ihnen kein Potentialunterschied besteht und die Dicke der Entwicklerschicht kleiner eingestellt ist als die Weite des Spalts d. Auf diese Weise wird eine Beschädigung des bereits auf dem Bildaufnehmer 1 erzeugten Tonerbilds bei der und nach der zweiten Entwicklung verhindert, während dabei außerdem eine Farbverfälschung vermieden wird, weil der bereits an den Bildaufnehmer 1 angelagerte Toner daran gehindert wird, sich zur Hülse 11 zurückzuverlagern und sich mit dem Entwickler in der Entwicklungseinheit für die nächste Stufe, die einen Toner einer anderen Farbe enthält, zu vermischen und damit eine Farbverfälschung herbeizuführen.

Bei dem in der Entwicklungseinheit dieser Vorrichtung zu verwendenden Entwickler kann es sich entweder um einen Zweikomponentenentwickler aus einem Toner und einem Träger oder um einen Einkomponentenentwickler aus ausschließlich einem Toner handeln. Der Zweikomponentenentwickler erfordert zwar eine genaue Einstellung der Tonermenge relativ zum Träger, doch bietet er den Vorteil, daß die Reibungsaufladung der Tonerteilchen einfach steuerbar ist. Insbesondere brauchen die Tonerteilchen eines Zweikomponentenentwicklers keinen großen Anteil an einem schwarzen magnetischen Material zu enthalten, so daß ein Farbtoner erhalten wird, der im Gebrauch keine Farbverfälschung einführt und ein klares Farbbild gewährleistet.

Ein solcher Zweikomponentenentwickler besteht vorzugsweise aus den folgenden Bestandteilen:

1) Thermoplastisches Harz (Bindemittel): 80∼90 Gew.-%
Beispiele: Polystyrol, Styrol-Acryl-Mischpolymerisat, Polyester, Polyvinylbutyral, Epoxyharz, Polyamidharz, Polyethylen, Ethylen-Vinylacetat-Mischpolymerisat oder Gemische davon;
2) Pigment (Farbstoff)
Beispiele: Schwarz: Ruß;
Cyan bzw. Blaugrün: Kupferphthalocyanin, (dielektrischer) Sulfonamid(derivat)-Farbstoff;
Gelb: Benzidinderivat;
Magenta bzw. Purpurrot: Polywolframsäure, Rhodamin-Schwarz (rhodamine B lake), Carmine 6B und dgl.;
3) Ladungssteuerstoff:
Positiver Toner: Elektronendonator-Farbstoff, wie Nigrosin, ein Metallsalz der Naphthinsäure oder einer hochgradigen Fettsäure, alkoxyliertes Aminalkylamid, Chelat, Pigment, fluorbehandeltes Netzmittel und quaternäres Ammoniumsalz;
Negativer Toner: Organischer elektronenempfangender Komplex, chloriniertes Paraffin, chloriniertes Polyester, Polyester mit überschüssigen Säureresten, Sulfonylamin von Kupferphthalocyanin und dgl.;
4) Fließmittel
Beispiele: Colloidales, typischerweise hydrophobes Siliziumdioxid, daneben Siliconfirnis, Metallseife, anionisches oberflächenaktives Mittel (Netzmittel) und dgl.;
5) Reinigungsmittel zur Verhinderung einer Filmbildung des Toners auf dem Bildaufnehmer:
Beispiele: Metallsalze von Fettsäuren, Siliziumoxid oder oxidierte Kieselsäure mit einem organischen Rest an der Oberfläche, oberflächenaktives Mittel auf Fluorbasis und dgl.;
6) Füllstoff zur Verbesserung des Oberflächenglanzes des Bilds und zur Verringerung der Ausgangsmaterialkosten:
Beispiele: Calciumcarbonat, Ton, Talkum oder Pigment.

Neben den angegebenen Stoffen kann der Entwickler auch ein magnetisches Material zur Verhinderung einer Schleierbildung und einer Tonerverstreuung enthalten.

Als Magnetmaterial eignen sich Pulver von Ferriferrooxid, γ-Eisenoxid, Chromdioxid, Nickelferrit oder einer Eisenlegierung, jeweils mit einer Teilchengröße von 0,1-1 µm. Derzeit wird verbreitet Ferriferrooxid in einer Menge von 5∼70 Gew.-% des Toners verwendet. Der Widerstand des Toners variiert in ziemlichem Maße in Abhängigkeit von der Art und der Menge des Magnetpulvers, und die Menge des magnetischen Materials sollte zur Gewährleistung eines ausreichend großen Widerstands vorzugsweise weniger als 55 Gew.-%, bezogen auf den Toner, betragen; zur Gewährleistung einer klaren Farbe des Toners sollte sie vorzugsweise unter 30 Gew.-% liegen.

Als für einen druckfixierbaren Toner geeignetes Harz wird ein klebendes Harz, wie Wachs, Polyolefine, Ethylen- Vinylacetat-Mischpolymerisat, Polyurethan oder Gummi bzw. Kautschuk gewählt, damit dieses Harz durch plastische Verformung unter einer Kraft von etwa 20 kg/cm (bzw. kg/cm²) am Papier anhaften kann. Es kann auch ein eingekapselter Toner verwendet werden.

Der Toner kann aus den oben angegebenen Stoffen nach einem an sich bekannten Verfahren zubereitet werden.

Zur Erzeugung eines einwandfreien Bilds mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollte der Toner im Hinblick auf die gewünschte Auflösung vorzugsweise einen mittleren Tonerteilchendurchmesser von etwa 50 µm oder weniger besitzen. Obgleich im Hinblick auf das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip keine spezielle Begrenzung für die Tonerteilchengröße besteht, wird normalerweise im Hinblick auf die Auflösung, die Tonerverstreuung und die Förderbarkeit eine Teilchengröße von 1-30 µm bevorzugt.

Bevorzugt werden zudem magnetische Trägerteilchen aus einem Magnetmaterialpulver und einem Harz (z. B. einem Magnetpulver-Harz-Dispersionssystem oder aus mit Harz beschichteten magnetischen Teilchen), bevorzugt in spärischer Form, um feine Punkte und Linien sichtbar zu machen und die Gradation zu verbessern. Die mittlere Teilchengröße der sphärischen Teilchen beträgt bevorzugt 50 µm oder weniger, vorzugsweise 30 µm oder weniger bzw. 5 µm oder mehr.

Der spezifische Widerstand des Trägers sollte 10⁸ Ω · cm oder mehr, vorzugsweise 10¹³ Ω · cm oder mehr und bevorzugt 10¹⁴ Ω · cm oder mehr betragen, um beim Injizieren einer elektrischen Ladung in die Trägerteilchen ein leichtes Anhaften des Trägers am Bildaufnehmer zu verhindern, was der Erzeugung einwandfreier Bilder zuwiderlaufen würde, und weiterhin eine ungenügende Vorspannungsanlegung an die Hülse zu vermeiden. Beim angegebenen spezifischen Widerstand sollte außerdem die Teilchengröße im oben genannten Bereich liegen.

Der Träger in Form von Mikrokügelchen kann in der Weise gewonnen werden, daß die Oberfläche des magnetischen Materials mit dem Harz beschichtet wird oder magnetische Mikroteilchen im Harz dispergiert werden, und zwar unter Verwendung des betreffenden magnetischen Materials und des für den Toner geeigneten thermoplastischen Harzes, und die Teilchengröße mittels einer herkömmlichen Teilchengrößen-Klassiereinrichtung selektiert wird. Die Trägerteilchen sollten vorzugsweise spärisch sein, so daß sich Toner und Träger leicht umwälzen und fördern lassen und unter Verbesserung der Ladungssteuerbarkeit des Toners ein Zusammenballen von Toner- und Trägerteilchen weitgehend vermieden wird. Die Herstellung der spärischen magnetischen Trägerteilchen umfaßt im Fall von mit Harz beschichteten Trägerteilchen die Wahl möglichst spährischer Trägerteilchen und die Beschichtung derselben mit dem Harz oder Kunstharz. Im Fall von Trägern mit darin dispergierten magnetischen Mikroteilchen werden möglichst kleine magnetische Teilchen gewählt, die in den Harzteilchen dispergiert und mit heißem Wasser oder Heißluft abgerundet bzw. spärisch geformt werden; wahlweise können spärische disperse Harzteilchen unmittelbar nach dem Sprühtrocknungsverfahren hergestellt werden.

Beim Bilderzeugungsverfahren kann das Entwicklungsverfahren gemäß US-PS 38 93 419, JP-OS 55-18656-18659, 56-125753 unter Verwendung eines Einkomponentenentwicklers oder gemäß JP-OS 58-57446, 58-97973, 59-45603, 59-10699, 58-238295, 58-238296 oder 59-10700 unter Verwendung eines Zweikomponentenentwicklers angewandt werden.

Speziell das Entwicklungsverfahren unter Verwendung des Zweikomponentenentwicklers gemäß JP-OS 58-238296 sollte in jedem Schritt des Entwicklungsvorgangs für die Mehrfarbbild-Erzeugung der folgenden Bedingung genügen:

0,2≦V_AC/(d · f)
{(V_AC/d)-1500}/f≦1,0

Darin bedeutet: V_AC = Amplitude der Wechselspannungskomponente der Entwicklungsvorspannung (in V), f(Hz) = Frequenz und d(mm) = Spalt oder Zwischenraum zwischen dem Bildaufnehmer und dem Entwicklungsträger zur Förderung des Entwicklers.

Durch zweckmäßige Wahl der Entwicklungsbedingungen, wie Wechselstromvorspannung und Frequenz, kann somit ein Bild hoher Güte ohne Bildstörung und Farbvermischung erzielt werden.

Verwendet wurde ein Zweikomponentenentwickler aus magnetischen Trägerteilchen und einem nicht-magnetischen Toner. Die mittlere Teilchengröße der magnetischen Trägerteilchen betrug 30 µm entsprechend der gewichtsgemittelten Teilchengröße. Die sphärischen Trägerteilchen bestanden aus einem Harz mit einer Magnetisierung von 50 E.M.E./g und einem spezifischen Widerstand von 10¹⁴ Ω · cm oder mehr und darin dispergierten Ferrit-Mikroteilchen. Der spezifische Widerstand wird vorliegend dadurch bestimmt, daß die Teilchen in einem Behälter eines Querschnitts von 0,50 cm² eingefüllt werden, der Behälter (zum Verdichten der Teilchen) aufgestoßen wird, die verdichteten Teilchen mit einer Last von 1 kg/cm² beaufschlagt werden, die Dicke der Trägerteilchen (Schicht) auf etwa 1 mm eingestellt wird, eine solche Spannung angelegt wird, daß ein elektrisches Feld von 1000 V/cm über die Last und eine bodenseitige Elektrode erzeugt wird, und der Stromwert abgelesen wird. Die Tonerherstellung erfolgte durch Vermischen von 90 Gew.-% eines thermoplastischen Harzes, 10 Gew.-% Pigmente und einer kleinen Menge eines Ladungssteuerstoffs, Kneten des Gemisches und Mahlen desselben zu Teilchen einer mittleren Größe von 10 µm. Zur Zubereitung eines Entwicklers wurden 80 Gew.-% Trägerteilchen mit 20 Gew.-% Toner vermischt. Der Toner war dabei aufgrund der Reibung mit den Trägerteilchen positiv aufgeladen. Auf einem Bildaufnehmer wurde im voraus ein Tonerbild erzeugt.

Bei der Durchführung der Versuche unter Änderung der Wechselspannung und des Abstands zwischen dem Bildaufnehmer und der Hülse sollte die Beziehung zwischen der Amplitude E_AC der Intensität des elektrischen Wechselspannungsfelds und der Frequenz f derjenigen gemäß Fig. 8 entsprechen. In Fig. 8 sind mit A ein Bereich, in welchem Entwicklungsunregelmäßigkeiten höchstwahrscheinlich auftreten, mit B ein Bereich, in welchem der Einfluß der Wechselspannungskomponente nicht in Erscheinung tritt, mit C ein Bereich, in welchem eine Zurückverlagerung des Toners auftreten kann, und mit D und E Bereiche bezeichnet, in denen der Einfluß der Wechselspannungskomponente in Erscheinung tritt und der Toner an einer Zurückverlagerung gehindert wird; der Bereich E ist dabei der besonders bevorzugte Bereich. Diese Ergebnisse zeigen, daß ein zweckmäßiger Bereich für die Amplitude der Wechselspannungskomponente und die Frequenz vorliegt, in welchem das nächste Tonerbild in der folgenden Stufe mit einwandfreier Dichte entwickelt wird, und das in der vorhergehenden Stufe auf dem Bildaufnehmer erzeugte Tonerbild zu zerstören.

Aus den angegebenen Versuchsergebnissen läßt sich schließen, daß die folgende Entwicklung mit einwandfreier Dichte und ohne Beeinträchtigung des bereits auf dem Bildaufnehmer erzeugten Tonerbildes durchgeführt werden kann, wenn die Entwicklung unter den folgenden Bedingungen erfolgt:

0,2≦V_AC/(d · f)
{(V_AC/d)-1500}/f≦1,0

In obiger Formel bedeuten wiederum V_AC (in V)=Amplitude der Wechselspannungskomponente der Entwicklungsvorspannung, f (Hz)=Frequenz und d=Spalt oder Zwischenraum zwischen dem Bildaufnehmer und Hülse (in mm). Zur Erzielung einer voll zufriedenstellenden Bilddichte und zur Verhinderung einer Beeinträchtigung des im vorhergehenden Schritt erzeugten Tonerbildes wird bevorzugt die folgende Bedingung eingehalten:

0,5≦V_AC/(d · f)
{(V_AC/d)-1500}/f≦1,0

Wenn unter diesen Bedingungen die nachstehend angegebene Bedingung erfüllt ist, läßt sich ein noch klareres, ungetrübtes Mehrfarbbild erzielen, wobei auch bei mehrfacher Drehung des Bildaufnehmers eine Vermischung von Tonern verschiedener Farben verhindert wird:

0,5≦V_AC/(d · f)
{(V_AC/d)-1500}/f≦0,8

Die Frequenz der Wechselspannungskomponente sollte vorzugsweise mit mehr als 200 Hz gewählt werden, um Entwicklungsunregelmäßigkeiten aufgrund der Wechselspannungskomponente zu vermeiden. Wenn als Einrichtung zur Förderung eines Entwicklers zu einer lichtempfindlichen Trommel (Bildaufnehmer) eine umlaufende Magnetwalze verwendet wird, sollte die Frequenz der Wechselspannungskomponente weiterhin bevorzugt auf mehr als 500 Hz eingestellt sein, um den Einfluß von Schlägen oder Stößen auszuschalten, die von der Wechselspannungskomponente und der Drehung der Magnetwalze herrühren.

Wenn der Entwickler bei den beschriebenen Beispielen kontaktfrei zum Bildaufnehmer gefördert wird, muß er mittels der Wechselstrom-Vorspannung durch Überspringen auf das Latentbild an dieses angelagert werden. Aufgrund der Wechselspannungsphase wirkt jedoch eine von der Entwicklungseinheit zum Bildaufnehmer gerichtete elektrische Kraft nebst einer anderen, entgegengesetzten Kraft auf die Tonerteilchen zwischen dem Bildaufnehmer und der Entwicklungseinheit ein. Die letztere Kraft bewirkt, daß Toner vom Bildaufnehmer zur Entwicklungseinheit verlagert und damit in letztere Toner einer anderen Farbe eingeschleppt wird. Für die aufeinanderfolgende Entwicklung der anschließend auf dem Bildaufnehmer erzeugten Tonerbilder mit einer festen Dichte unter Verhinderung der vorstehend genannten Erscheinung sowie ohne Beeinträchtigung oder Zerstörung des auf dem Bildaufnehmer erzeugten Tonerbildes wird bei den wiederholten Entwicklungsvorgängen bevorzugt eine der im folgenden angegebenen Maßnahmen oder eine beliebige Kombination solcher Maßnahmen angewandt:

1. In jedem der aufeinanderfolgenden Entwicklungsschritte wird jeweils ein Toner mit jeweils größerer Ladungsmenge verwendet;
2. die Amplitude der Wechselspannungskomponente der Entwicklungsvorspannung wird allmählich oder fortlaufend verringert; und
3. die Frequenz der Wechselspannungskomponente der Entwicklungsvorspannung wird auf ähnliche Weise allmählich oder fortlaufend erhöht.

Mit anderen Worten: je größer die Ladungsmenge der Tonerteilchen ist, um so größer wird der Einfluß des elektrischen Felds. Wenn daher Tonerteilchen einer großen Ladungsmenge bei der ersten Entwicklung an den Bildaufnehmer angelagert werden, können die Teilchen bei der nächsten Entwicklung zur Entwicklerhülse zurückspringen. Aus diesem Grund sollten bei der ersten Entwicklung in dem oben unter 1. genannten Fall Tonerteilchen einer kleinen Ladungsmenge verwendet werden, um in der folgenden Entwicklungsstufe ein Zurückspringen der Tonerteilchen zur Hülse zu verhindern. In dem unter 2. genannten Fall soll die Zurückverlagerung der an den Bildaufnehmer angelagerten Tonerteilchen durch allmähliche oder fortlaufende Verringerung der Intensität des elektrischen Felds im Laufe der Entwicklungsstufen, d. h. in den jeweils späteren Entwicklungsstufen, verhindert werden. Die Verringerung der Intensität des elektrischen Felds kann insbesondere dadurch erfolgen, daß entweder die Spannung der Wechselspannungskomponente verringert oder der Spalt d zwischen dem Bildaufnehmer und der Hülse in den folgenden Entwicklungsstufen fortlaufend vergrößert wird. Mit der unter 3. genannten Maßnahme soll eine Zurückverlagerung der bereits am Bildaufnehmer angelagerten Tonerteilchen durch allmähliche oder fortlaufende Erhöhung der Frequenz der Wechselspannungskomponente bei der Wiederholung der einzelnen Entwicklungsvorgänge verhindert werden. Obgleich die unter 1. bis 3. genannten Maßnahmen auch bei jeweils alleiniger Anwendung wirksam sind, werden sie bevorzugt in Kombination miteinander angewandt, wozu beispielsweise die Ladungsmenge des Toners bei jeder Wiederholung des Entwicklungsvorgangs allmählich oder fortlaufend verringert und gleichzeitig auch die Wechselstrom-Vorspannung fortlaufend herabgesetzt wird, so daß damit eine noch bessere Wirkung erzielt wird. Bei gemeinsamer Anwendung der drei oben angegebenen Maßnahmen kann durch Einstellung der jeweiligen Gleichstromvorspannung eine einwandfreie Bilddichte oder ein einwandfreies Farbgleichgewicht erzielt werden.

Neben den oben unter 1. bis 3. genannten Maßnahmen können auch die folgenden Maßnahmen angewandt werden:

4. Unbenutzte Entwicklungseinheiten werden vom Bildaufnehmer weggehalten (auf Abstand gehalten);
5. die Tonerzufuhrmenge wird fortlaufend vergrößert;
6. der Latentbild-Potentialkontrast wird fortlaufend vergrößert;
7. der Spalt zwischen Bildaufnehmer und Entwicklerschicht wird fortlaufend vergrößert; und
8. es wird eine Vorspannung angelegt, um eine Tonereinschleppung in die jeweils nicht benutzten Entwicklungseinheiten zu verhindern (es wird nur die Gleichspannungskomponente angelegt, während die Anlegung der Wechselspannungskomponente beendet und die Gleichspannungskomponente mit einer der Polarität des Toners entgegengesetzten Polarität angelegt oder in einem erdfreien bzw. schwebenden Zustand gehalten wird).

Neben den für die obigen Versuche beschriebenen Beispielen kann auch ein Einkomponentenentwickler verwendet werden, um die Entwicklung unter den in JP-OS 58-238 295 beschrieben Bedingungen durchzuführen.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Anordnung zum Wählen eines Modulationssignals zum Verarbeiten von Eingangsbilddaten nach Maßgabe von extern eingegebenen Befehlen und zum Umwandeln des Signals in eine binäre Größe. Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 werden mehrere Gruppen von Modulationssignalen erzeugt, um die Aufzeichnungs-Charakteristiken einzustellen, wobei die zweckmäßige Gruppe dieser Signale für die Verarbeitung benutzt wird.

Andererseits werden die Modulationssignale bei der Mehrfachbild-Erzeugungsvorrichtung gemäß Fig. 6 unter Normalbedingungen nicht benutzt, vielmehr werden in diesem Fall die in Fig. 25 dargestellten Zittermuster angewandt. Auf die in Fig. 20A dargestellte Weise werden jeweils monochromatische Bilder in Gelb (Y), Purpurrot (M), Blaugrün (C) und Schwarz (K) erzeugt, um die Aufzeichnungscharakteristiken gemäß Fig. 5 zu erzielen. In diesem Fall kann ein zufriedenstellender Farbabgleich nicht erreicht werden, sofern nicht die Dichten von Blaugrün, Purpurrot und Gelb aneinander angepaßt sind.

Es ist mittels der Anordnung gemäß Fig. 1 dagegen die folgende Einstellung durchführbar:

1. Die Größe jedes Punkts wird auf einer Farbbasis mittels eines Halbleiter-Lasers zu 12 Punkte/mm moduliert (vgl. Fig. 2A).

Mit anderen Worten: Die Punktbreite wird durch Bezeichnen der Schwingungszeit zur Änderung der Bilddichte gleichmäßig geändert (vgl. Fig. 3A).

Beispielsweise werden die Aufzeichnungsdichten der drei Primärfarben durch Wählen von Einheiten 2T für Gelb, 3/4T für Purpurrot und 3/4T für Blaugrün (mit T=Periode eines Bildelements) in Koinzidenz bzw. Übereinstimmung miteinander gebracht. Für Schwarz wird 2/4T eingehalten, weil diese Einheit für Schwarz zum Verdichten des Bilds ausreichend ist. Auf diese Weise werden die in Fig. 4A dargestellten Aufzeichnungs- Charakteristiken bzw. -kennlinien erzielt. Ein auf diese Weise erhaltenes vierfarbiges Tonerbild zeigt einen ausgezeichneten Farbabgleich.

Andererseits können Farbabgleich und Bilddichte durch Änderung der Impulsbreite nach Maßgabe eines externen Signals frei geändert werden. Wenn beispielsweise die grüne Farbe hervorgehoben werden soll, wird die Impulsbreite entsprechend Gelb bzw. Y und Blaugrün bzw. C länger eingestellt, während die Impulsbreite für Purpurrot bzw. M verkürzt wird.

Gute Ergebnisse werden auf ähnliche Weise mit den Überlagerungen gemäß Fig. 20B und 20C erzielt. Obgleich vorstehend auf einen Halbleiter-Laser, wobei eine Impulsmodulation einfach durchführbar ist, Bezug genommen ist, kann mit einem gewöhnlichen Gaslaser (z. B. He-Ne-Laser) dieselbe Wirkung erzielt werden, wenn dem Laserstrahl ein elliptischer Querschnitt verliehen und die Zahl der Punkte in einem aus mehreren Punkten bestehenden Bildelement geändert wird.

2. Jedes monochromatische Bild wird auf die in Fig. 20B gezeigte Weise erzeugt, und die Beschneidungsgröße entsprechend jeder Matrix wird mittels des Halbleiter-Lasers auf Farbbasis moduliert. Mit anderen Worten: die Bilddichte wird in der Weise geändert, daß die Einschreibzeit mit einem ganzzahligen Vielfachen des Bildelements bezeichnet und auf die Größe der Matrix begrenzt wird, um Daten in einen Teil der Matrix einzuschreiben.

Beispielsweise wird der Einschreibbereich als 8×8-Matrix für Y, als 6×8-Matrix für M und als 6×6-Matrix für C spezifiziert oder bezeichnet. Für Schwarz wird eine 4×4-Matrix bestimmt, da mit der Hinzufügung von Schwarz nur eine Bildvertiefung beabsichtigt wird.

Gemäß Fig. 2B beträgt die Größe der Matrix für jede Farbe 4×4 für Y, 3×4 für M, 3×3 für C und 2×2 für K.

Auf diese Weise wird die in Fig. 4B gezeigte Aufzeichnungs-Kennlinie erzielt. Unter Zugrundelegung dieser Kennlinien kann ein vierfarbiges Tonerbild eines ausgezeichneten Farbausgleichs erzielt werden (vgl. Fig. 3B).

Fig. 3B veranschaulicht in einem Zeitsteuerdiagramm eine Abtastung für jede der Farben Y, M, C und K gemäß Fig. 2B.

Andererseits können Farbgleichgewicht und Bilddichte durch Änderung der Größe einer nach Maßgabe eines externen Signals zu beschneidenden Matrix frei geändert werden. Wenn Rot hervorgehoben werden soll, wird die Größe der beschnittenen Matrix entsprechend Y, M, groß gewählt, während die Größe der beschnittenen Matrix entsprechend C klein gewählt wird.

Die Überlagerung der Muster gemäß den Fig. 20A und 20C liefert ausgezeichnete Ergebnisse.

Als Ergebnis der Wahl des Modulationssignals wird gemäß Fig. 4 die Beziehung zwischen der Eingabebilddichte Do und der Aufzeichnungsbilddichte Dp einstellbar. Die Fig. 4 bzw. 3 stellen lediglich Beispiele dar. Obgleich sich diese Beispiele auf das Zitterverfahren beziehen, kann für jede Farbe ein verschiedenes Zittermuster angewandt werden, wobei dieser technische Grundgedanke ohne Änderung auch auf das Dichtemusterverfahren anwendbar ist.

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild einer Anordnung unter Verwendung der Mehrfarbbild-Aufzeichnungsvorrichtung gemäß Fig. 6 als Aufzeichnungsgerät. Diese Anordnung ist ausgelegt zur Erfassung der Aufzeichnungsbedingungen des Aufzeichnungsgeräts und zum Wählen von bevorzugten aus vorbereiteten Gruppen von Modulationssignalen für die Verarbeitung von Eingabebilddaten nach Maßgabe der erfaßten Ergebnisse, wobei für die Wahl des Modulationssignals auch extern eingegebene Befehle herangezogen werden. Die Bilddaten-Verarbeitungseinheit arbeitet in der Weise, daß das Modulationssignal auf die im Ablaufdiagramm gemäß Fig. 10 gezeigte Weise gesetzt oder vorgegeben wird.

Bezüglich der Aufzeichnungsbedingungen sind speziell das Oberflächenpotential des Bildaufnehmers, die Intensität des Vorlagen-Belichtungslichts, die Dichte des im Entwickler enthaltenen Toners, die Entwicklungsvorspannung, die Tonerladungsmenge, die Fließfähigkeit des Entwicklers, die Fixiertemperatur, die Atmosphärenlufttemperatur und die Luftfeuchtigkeit zu beachten. Die für die vorstehend angegebenen Faktoren relevanten Daten werden gemäß Tabelle I mittels eines Potentiometers, eines optischen Sensors, eines piezoelektrischen Elements und eines Thermoelements erfaßt und der Bilddaten-Verarbeitungseinheit zugeführt.

Fig. 11 veranschaulicht in einem Blockschaltbild eine Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung, bei welcher ein Modulationssignal in Abhängigkeit von der Art des Eingabebildsignals gewählt werden kann. Bei der Anordnung nach Fig. 11 werden die Eingabebilddaten dahingehend bewertet, ob sie aus Zeichendaten, einem monochromatischen bzw. einfarbigen Bild oder einem Farbbild zusammengesetzt sind, wobei nach der Bestimmung des Zittermusters das erzielte Ergebnis sowie das Modulationssignal nach Maßgabe der externen Befehle zur Umwandlung des Ergebnisses in eine binäre Größe herangezogen werden. Der entsprechende Vorgang ist im Ablaufdiagramm gemäß Fig. 12 veranschaulicht.

Im folgenden ist die Erfindung in Beispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Bei der Mehrfachbild-Erzeugungsvorrichtung gemäß Fig. 1 werden Eingabebilddaten durch einen nicht dargestellten Rechner geliefert und durch die Bilddaten-Verarbeitungseinheit nach dem Zitterverfahren in eine binäre Größe umgewandelt. Der Aufzeichnungsteil P gemäß Fig. 6 wird dabei als Aufzeichnungsgerät benutzt.

Im Fall eines Gradationsbilds wird die Zittermatrix auf die in Fig. 13 dargestellte Weise gesetzt oder vorgegeben. Die Fig. 13A bis 13D veranschaulichen jeweils Zittermatrizes entsprechend den Farbdaten für Gelb, Purpurrot, Blaugrün und Schwarz, wobei die Zahlenwerte jeweils die Dichtepegel im Bereich von 0 bis 63 angeben.

Die Einzelheiten gemäß Fig. 13 stehen sämtlich für den Punktzerstreuungstyp. Gemäß den Fig. 13A bis 13D werden die reproduzierten Schwellenwerte allmählich verkleinert, und der Farbabgleich bleibt vorteilhaft erhalten, wenn Gelb, Purpurrot, Blaugrün und Schwarz der Reihe nach in dieser Reihenfolge entwickelt werden. Die Bedienungsperson kann beliebig den Farbabgleich als "blaubetont", "grünbetont" und "rotbetont" und außerdem die Bilddichte als "groß", "normal" und "schwach" wählen. Auf der Grundlage der Befehle kann die Bedienungsperson durch Änderung der Größe der auszuschneidenden oder zu beschneidenden Matrix Aufzeichnungsbilddaten gewinnen.

Die genannten Wahlmöglichkeiten und Befehle sind durch Betätigung eines in der externen Befehlseinheit 39 gemäß Fig. 6 enthaltenen, nicht dargestellten Tastschalters oder Hebel- bzw. Kippschalters ausführbar.

Die grünbetonte Wiedergabe wird beispielsweise wie folgt realisiert:
Der Bildaufnehmer 1 wird mittels der Scorotron-Aufladeeinheit gleichmäßig mit +700 V aufgeladen und mittels des Halbleiter-Lasers mit einem elektrostatischen Latentbild- oder Ladungsbild entsprechend gelbem Toner versehen. Die in Fig. 13A dargestellte Zittermatrix (4×4) wird zur Erzeugung des Ladungsbilds benutzt und so eingestellt, daß das Farbgleichgewicht nach der Entwicklung jeder Farbe auf der in Fig. 4 gezeigten Größe gehalten wird.

Die erzielten Ergebnisse werden in den verteilten Gelbabschnitt gemäß Fig. 20C eingeschrieben. Das Ladungsbild wird unter einer Wechselstrom-Vorspannung mittels der Entwicklungseinheit gemäß Fig. 7 kontaktfrei entwickelt.

Anschließend wird der Bildaufnehmer ohne Entwicklung durch eine andere Entwicklungseinheit in Drehung versetzt und wiederum durch die Scorotron-Aufladeeinheit aufgeladen (gegebenenfalls nach Ladungsbeseitigung mittels einer Lampe oder einer Koronaentladung). Eine Matrix der Größe 3×3 wird aus der Zittermatrix gemäß Fig. 13B ausgeschnitten und in den Magenta- oder Purpurrotabschnitt mit der Verteilung gemäß Fig. 20C eingeschrieben und anschließend mittels des Purpurrottoners einer kontaktfreien Entwicklung unter einer Wechselstromvorspannung unterworfen.

Nach einem Wiederaufladen wird anschließend die Zittermatrix gemäß Fig. 13C zum Einschreiben der beschnittenen Matrix (4×4) in den Cyan- oder Blaugrünabschnitt benutzt und auf dieselbe Weise mittels des Blaugrüntoners unter der Wechselstrom-Vorspannung kontaktfrei entwickelt.

Nach einer weiteren Wiederaufladung wird sodann die Zittermatrix (2×2) gemäß Fig. 13D zum Einschreiben der beschnittenen Matrix in den Schwarzabschnitt benutzt und mittels des schwarzen Toners auf gleiche Weise unter einer Wechselstrom-Vorspannung kontaktfrei entwickelt. Da mit der Zittermatrix (4×4) ein geschwärztes Bild erhalten wird, erfolgt eine Größenbeschneidung auf 2×2. Das auf dem Bildaufnehmer in Überlagerung ausgebildete Tonerbild wird dann durch Koronaübertragung nach der Koronaaufladung auf ein Papier übertragen und auf diesem fixiert.

Der nach der Übertragung verbleibende Resttoner wird elektrisch entladen und durch die Reinigungseinheit vom Bildaufnehmer entfernt.

Die folgende Tabelle II und Fig. 14 geben die Aufzeichnungsbedingungen bzw. die spektralen Reflexionsfaktor- Kennlinien an.

Tabelle II

Bei dieser Farbbildaufzeichnung wird ein Bild eines ausgezeichneten Farbabgleichs und einer ausgezeichneten Auflösung in Übereinstimmung mit den Eingabebefehlen der Bedienungsperson erzielt.

Beispiel 2

Bei der Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung gemäß Fig. 9 werden die Eingabebilddaten durch einen nicht dargestellten Bildspeicher vorgegeben und in der Bilddaten-Prozessoreinheit nach dem Zitterverfahren in eine binäre Größe umgewandelt. Der Aufzeichnungsteil bei der Vorrichtung gemäß Fig. 6 wird dabei als Aufzeichnungsgerät benutzt. Mittels der Zittermatrix werden die folgenden Aufzeichnungsbedingungen erfaßt und in zweckmäßiger Weise eingestellt. Die restlichen Bedingungen sind dieselben wie in Beispiel 1.

Das vorliegende Beispiel bezieht sich auf ein Verfahren zum gleichmäßigen Addieren und Subtrahieren einer festen Größe zu bzw. von jedem Schwellenwert der Zittermatrix nach Maßgabe des Meßsignals unter den im Blockschaltbild gemäß Fig. 9 dargestellten Aufzeichnungsbedingungen.

Bei dieser Vorrichtung liegt in einem spezifischen Übertragungsabschnitt, beispielsweise im Randabschnitt des Bildaufnehmers, eine Bezugseinheit von etwa 1 cm² bei der Bilderzeugung vor, wobei die Dichte durch einen optischen Sensor in Form einer Leuchtdiode als Lichtemissionselement, einem Phototransistor als Lichtempfangselement und einem Filter ausgelesen und die Bezugstonerbilddichte durch eine nicht dargestellte, in eine Operationsschaltung eingebaute Detektorschaltung mit einer Bezugsgröße verglichen wird. Wenn die Bezugsbilddichte die Bezugsgröße nicht erreicht, wird von einem Tonerschacht neuer Toner zugeliefert, woraus auf einen Aufzeichnungszustand mit geringer Dichte geschlossen und der Schwellenwert klein eingestellt wird. Mittels des Ladungspotentiometers 21 gemäß Fig. 15 wird das Ladungspotential des Bildaufnehmers 1 gemessen, und wenn das Potential des belichteten Abschnitts entsprechend niedrig ist, wird daraus auf einen Aufzeichnungszustand mit hoher Dichte geschlossen, während im Fall eines hohen Potentials ein Aufzeichnungszustand niedriger Dichte bestimmt wird. Der Schwellenwert wird somit entsprechend festgelegt.

Auf die in Fig. 4 dargestellte Weise wird eine Einstellung zur Gewährleistung eines konstanten Farbabgleichs bei jeder Farbe unabhängig von Umgebungsbedingungen vorgenommen. In diesem Fall wird ein guter Farbabgleich erzielt, sofern die Tonerbilder für Gelb, Purpurrot, Blaugrün und Schwarz in dieser Reihenfolge auf dem Bildaufnehmer einander überlagert sind.

Auf die vorstehend beschriebene Weise können Aufzeichnungsbilddaten durch Wählen von Farbabgleich-Aufzeichnungsbedingungen unter den garantierten Aufzeichnungsbedingungen und mit modulierender Beschneidung der Matrixgrößen bereitgestellt werden.

Bei der entsprechenden Farbbildaufzeichnung wird eine gewünschte Farbwiedergabe erreicht. Die Farbwiedergabefähigkeit wird durch Kompensieren von Änderungen in den Aufzeichnungsbedingungen, wie Umgebungsänderungen und zeitabhängige Änderungen der Vorrichtung, durch Wahl einer zweckmäßigen oder geeigneten Zittermatrix konstant gehalten.

Beispiel 3

Bei der Anordnung gemäß Fig. 11 wird die Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung gemäß Fig. 6 unter den im folgenden angegebenen Bedingungen eingesetzt. Das CCD-Aufnahmeelement wird zum Abtasten einer Vorlage zwecks Lieferung von Eingabebilddaten benutzt, die durch Impulsbreitenmodulation und nach dem Zitterverfahren in der Bilddaten-Verarbeitungseinheit in form der Gradation ausgedrückt oder wiedergegeben werden. Für diesen Zweck wird unter den zweckmäßigen Zittermustern die Zittermatrix gewählt, bei welcher sich die Eingabebilddaten in form der linearen Gradation diskriminieren lassen. Die anderen Bedingungen sind dieselben wie in Beispiel 1.

Unter Verwendung der zentralisierten Zittermatrix werden die Farben auf die Fig. 20B gezeigte Weise verteilt. Sodann werden der Tonfärbungsgrad und die Entwicklungsbedingungen mittels der mit gemeinsamer Zittermatrix verarbeiteten Eingabebilddaten eingestellt. Dabei kann in jedem Fall ein hervorragender Farbabgleich erzielt werden, vorausgesetzt, daß ein Mehrfarbbild durch Überlagerung von Tonerbildern der Farben Gelb, Purpurrot, Blaugrün und Schwarz in dieser Reihenfolge erzeugt wird.

Bei der beschriebenen Anordnung wird gemäß Fig. 16 und 17 ein Verfahren zum gleichmäßigen Addieren und Subtrahieren der Bildelementgröße zu bzw. von jedem Modulationssignal der Zittermatrix nach Maßgabe der Bedienungsperson angewandt. Gemäß Fig. 16 ist ein Bildelement zur Ermöglichung der Impulsbreitenmodulation in vier Unterelemente unterteilt. Fig. 17 veranschaulicht ein Beispiel für die Betonung oder Hervorhebung der blauen Farbe, wobei das Bildelement Y auf und nach dem zweiten Unterelement der ersten Reihe oder Zeile sowie auf und nach dem dritten Unterelement der zweiten Reihe oder Zeile eingeschrieben ist.

Die Bildelemente M, C und K sind andererseits nach dem ersten Unterelement eingeschrieben.

Auf diese Weise ist es möglich, eine bestimmte Farbe nicht nur durch Änderung der Bilddichte, sondern auch durch Vergrößerung oder Verkleinerung verschiedener Daten auf einer Farbbasis hervorzuheben.

In den vorstehenden Beispielen wird das in Fig. 6 dargestellte Aufzeichnungsgerät benutzt. Es kann beispielsweise aber auch ein Gerät benutzt werden, bei dem bei der Bilderzeugungseinheit eine Aufladeelektrode, eine Bildbelichtungseinheit und eine Entwicklungseinheit der Reihe nach um ein lichtempfindliches Element bzw. einen Bildaufnehmer herum so angeordnet sind, daß bei einer Umdrehung des Bildaufnehmers jeweils ein Mehrfarbenbild erzeugt wird. Außerdem können auch die Anordnung gemäß JP-OS 58-183 152, das elektrostatische Aufzeichnungssystem gemäß JP-OS 58-187 001 und das magnetische Aufzeichnungssystem gemäß JP-OS 59-13 167 verwendet werden.

Wie vorstehend beschrieben, können bei der erfindungsgemäßen Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung einwandfreie oder zweckmäßige Bedingungen für jede Farbe eingestellt werden, weil (Bild-)Punktdurchmesser und Matrixbeschneidungsgröße moduliert werden, so daß Aufzeichnungsbilder einer hohen Güte bei geregelter Bilddichte und geregeltem Farbabgleich gewährleistet werden.

Claims

1. Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines sichtbaren Mehrfarbenbildes, aufweisend:

(a) einen Bildaufnehmer (1),
(b) Einrichtungen (A, B, C, D) zum aufeinanderfolgenden Erzeugen und Entwickeln von farbigen Latentbildern auf dem Bildaufnehmer (1) und
(c) eine Modulationseinrichtung (37) zum Modulieren der Größe der zu belichtenden Bildpunkte in einem Bildelement, wobei jeweils mehrere Bildelemente ein sichtbares Feld mit einem Bildelement für jede Farbe bilden, um eine Farbtonänderung in dem sichtbaren Mehrfarbenbild zu bewirken,

dadurch gekennzeichnet, daß

(d) die Modulationseinrichtung (37) die Größe der zu belichtenden Bildpunkte für jede Farbe gleichmäßig ansteigend oder gleichmäßig abfallend zu modulieren vermag.

2. Mehrfarbbild-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung (37) zum Modulieren der Größe der zu belichtenden Bildpunkte in einem Bildelement durch automatische Steuerung oder externe Befehle einstellbar ist.

3. Verfahren zum Erzeugen eines sichtbaren Mehrfarbenbildes auf einem Bildaufnehmer (1) mit folgenden Schritten:

(a) aufeinanderfolgendes Erzeugen und Entwickeln einer Anzahl von Latentbildern auf dem Bildaufnehmer (1), so daß eine Anzahl von entwickelten einfarbigen Bildern, welche zusammen das sichtbare Mehrfarbbild ausmachen, vorgesehen sind, wobei
(b) die Größe der zu belichtenden Bildpunkte in einem Bildelement gleichmäßig ansteigen oder gleichmäßig abfallend moduliert wird.