DE19620875A1 - Elektrofotografieverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrofotografierverfahren, und insbesondere ein Elektrofotografieverfahren zum Registrieren und Bilden von Farbtonerbildern mit zwei oder mehr Farben.

Unter Bezug auf die Fig. 1 bis 4 erfolgt eine Erklärung des Stands der Technik. Die Fig. 1 und 2 zeigen erläuternde Ansichten jeweils zum Darstellen der prinzipiellen Struktur elektrofotografischer Einrichtungen zum Registrieren und Bilden von zwei Farbtonerbildern durch zweimaliges Drehen eines lichtempfindlichen Körpers. Die Fig. 3 zeigt eine erläuternde Ansicht zum Darstellen einer Koronaladevorrichtung. Die Fig. 4 zeigt eine erläuternde Ansicht zum Darstellen der Potentialpegel des lichtempfindlichen Körpers, bei dem in der elektrofotografischen Einrichtung eingesetzten Prozeß, der in Fig. 4 gezeigt ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird ein lichtempfindlicher Körper einheitlich durch ein Ladegerät 2 aufgeladen. Das Potential in diesem Zeitpunkt ist durch V₀1 gekennzeichnet, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Eine Belichtung gemäß dem ersten Farbbild wird durch die Belichtungsvorrichtung 3 durchgeführt. Anschließend wird das Potential in einem Belichtungsabschnitt zu Vr1 abgesenkt, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Hierauf wird unter Einsatz eines Zweikomponentenentwicklers das Tonerbild der ersten Farbe in einer Entwicklungseinrichtung 4 gebildet, der eine Entwicklungsvorspann-Spannung Vb1 durch eine Hochspannungs-Stromversorgung 41 zugeführt wird. Das Potential in dem Bereich, in dem das erste Tonerbild gebildet wird, steigt auf Vi1 an, aufgrund der Anwendung des ersten Farbtoners mit Ladungen.

Damit dann, wenn das Tonerbild der ersten Farbe auf dem lichtempfindlichen Körper gebildet ist, dieses nicht gestört wird, sind eine Entwicklungseinrichtung für die zweite Farbe 5, eine Übertragungseinrichtung 6 und eine Reinigungseinrichtung 8 getrennt von der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 angeordnet.

Das zweite Aufladen erfolgt durch das Ladegerät 2. Wenn das Tonerbild der zweiten Farbe gebildet wird, erfolgt ein Anheben des Potentials des Tonerbilds der ersten Farbe, damit die Toner der zweiten Farbe nicht auf das zuvor gebildete Tonerbild der ersten Farbe einwirken. Anschließend werden die Potentiale des Tonerbilds der ersten Farbe und des Bereichs ohne Bild jeweils Vir und V₀2. Eine Belichtung gemäß dem zweiten Farbbild wird durch die Belichtungsvorrichtung 3 durchgeführt. In diesem Zeitpunkt wird auch das Potential in dem Belichtungsbereich auf Vr2 abgesenkt, wie in Fig. gezeigt ist. Hierauf wird die Entwicklungseinrichtung 4 für die erste Farbe von dem lichtempfindlichen Körper 1 getrennt, damit das auf dem lichtempfindlichen Körper 1 gebildete Tonerbild der ersten Farbe nicht gestört wird. Es wird eine Annäherung der Entwicklungseinrichtung 5, der eine Entwicklungsspannung Vb2 durch die Hochspannungs-Stromversorgung 51 zugeführt wird, zu dem lichtempfindlichen Körper 1 bewirkt. Unter Einsatz beispielsweise eines Zweikomponentenentwicklers wird das Tonerbild der zweiten Farbe durch die Entwicklungseinrichtung 5 gebildet. Anschließend steigt, wie in Fig. 4 gezeigt ist, das Potential in dem Bereich, in dem das zweite Tonerbild gebildet ist, auf Vi2 an, aufgrund der Anwendung des zweiten Farbtoners mit Ladungen.

Das Zweifarben-Tonerbild, das auf dem lichtempfindlichen Körper 1 gebildet ist, wird von dem lichtempfindlichen Körper 1 zu einem Blatt Papier 9 mit Hilfe einer Übertragungsrichtung 6 übertragen, die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Körper 1 steht und an diesem mit einer Fixiereinrichtung 7 befestigt ist. Die auf dem lichtempfindlichen Körper 1 zurückbleibenden Toner werden von dem lichtempfindlichen Körper 1 mit Hilfe der Reinigungseinrichtung 8 entfernt. Hierdurch wird ein Zyklus der Elektrofotografie abgeschlossen.

Bei dem oben erläuterten Stand der Technik würde nach dem zweiten Aufladen dann, wenn das Potential Vir in dem Bereich, in dem das Tonerbild der ersten Farbe gebildet ist, im Vergleich zu der Entwicklungsvorspann-Spannung Vb2 zum Entwickeln des Tonerbilds der zweiten Farbe zu hoch ist, der erste Farbtoner in den zweiten Farbtoner gemischt, aufgrund des elektrischen Felds von Vir-Vb2, wodurch sich die Bilddichte für die erste Farbe verschlechtert und eine Schlierenbildung bei dem zweiten Farbbild auftritt. Ferner werden dann, wenn das Potential Vir in dem Bereich, in dem das Tonerbild der ersten Farbe gebildet ist, im Vergleich zu der Entwicklungsvorspann-Spannung Vb2 zu niedrig ist, die zweiten Farbtoner in dem Bereich mit aufgebrachtem ersten Farbtoner entwickelt, aufgrund des elektrischen Felds von Vb2-Vir, was zu einer Schlierenbildung bei dem Tonerbild der ersten Farbe führt.

Als Verfahren zum Lösen eines derartigen Problems kann vorgeschlagen werden, die Potentialdifferenz von Vir-Vb2 während der Entwicklung der zweiten Farbe abzusenken. Dieses Verfahren ermöglicht ein verbessertes Zweifarbbild, das frei von farbüberlappenden Schlieren der ersten Farbe oder von Farbmischschlieren der zweiten Farbe ist. Aufgrund des elektrischen Felds, das durch eine Randpotentialdifferenz zwischen dem Bildbereich und dem Nichtbildbereich gebildet wird, d. h. aufgrund eines Randeffekts, werden die zweiten Farbtoner um das Tonerbild der ersten Farbe entwickelt. Im Ergebnis tritt eine schlechte Druckqualität auf, bei der gedruckte Muster so aussehen, als ob das Tonerbild der ersten Farbe an seinem Außenrand von dem zweiten Farbtoner umrandet ist. Dies wird allgemein als "Randphänomen" bezeichnet.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Probleme geschaffen, und demnach besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Elektrofotografieverfahrens, mit dem sich ein gutes Mehrfarb-Tonerbild frei von einem Randphänomen registrieren läßt.

Diese Aufgabe wird durch ein Elektrofotografieverfahren gelöst, indem die Schritte Aufladen, Belichten und Entwickeln für einen lichtempfindlichen Körper mehrmals zum Bilden von mehreren Tonerbildern hierauf wiederholt werden, unter Bereitstellung einer Koronaaufladevorrichtung für den Aufladeschritt mit einem Bereich ohne Gitter und einem anderen Bereich mit einem Gitter und unter Ausführung - zumindest vor dem zweiten Belichtungsschritt - des Aufladeschritts unter Einsatz beider Bereiche relativ zu dem Gitter.

Gemäß dem Elektrofotografieverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hebt der Bereich ohne Gitter in der Koronaaufladevorrichtung vorab das Potential an dem Abschnitt mit niedrigerem Potential an der Grenze oder dem Rand zwischen dem Abschnitt mit niedrigerem Potential - beispielsweise einem Bildabschnitt - und dem Abschnitt mit höherem Potential - beispielsweise einem Nichtbildabschnitt - an, so daß die Potentialdifferenz an dem Rand zum Reduzieren des Randeffekts herabgesetzt wird. Der Bereich mit dem Gitter, in dem der Abschnitt mit im Vergleich zu einer Gitterspannung höherem Potential vorliegt, beispielsweise der Nichtbildbereich mit höherem Potential, und der Abschnitt mit im Vergleich zu der Gitterspannung niedrigerem Potential, beispielsweise der Bildabschnitt mit einem niedrigeren Potential, hebt das Potential in dem Abschnitt mit niedrigerem Potential an, wodurch der lichtempfindliche Körper durch Wirkung des Vorliegens des Gitters einheitlich aufgeladen wird. Demnach läßt sich durch Einsatz des Bereiches ohne Gitter und mit Gitter ein gutes Tonerbild frei von dem Randphänomen erzielen.

Die obigen und weiteren Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 eine erläuternde Ansicht zum Darstellen des Aufbaus einer üblichen Elektrofotografieeinrichtung;

Fig. 2 eine erläuternde Ansicht zum Darstellen des Aufbaus einer üblichen Elektrofotografieeinrichtung;

Fig. 3 eine schematische Strukturansicht eines üblichen Ladegeräts;

Fig. 4 eine Ansicht zum erläuternden Darstellen der Potentialpegel auf einem lichtempfindlichen Körper;

Fig. 5 eine schematische Strukturansicht zum Darstellen des Ladegeräts gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 einen Graphen zum Darstellen einer Beziehung zwischen den Potentialen auf dem lichtempfindlichen Körper und einer Gitterdraht-Schneidgröße.

Nun erfolgt eine Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnung.

Unter Bezug auf die Zeichnung erfolgt eine Erläuterung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein in einem Ladeschritt eingesetztes Koronaladegerät 2 einen Bereich mit einem Gitter und einen anderen Bereich ohne Gitter auf. Das Ladegerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. Wie sich anhand dieser Figur erkennen läßt, sind unter einer an Masse angeschlossenen Metallplatte 231 Metalldrähte jeweils mit einem Durchmesser von 60-100 um als Koronadträhte 221 angeordnet, über die ein Strom von 500-600 µA von einer Hochspannungs-Stromversorgung 22 für einen konstanten Steuerstrom geführt wird. Zwischen den Koronadrähten 221 und einem lichtempfindlichen Körper 1 sind mehrere Metalldrähte jeweils von einem Durchmesser von ungefähr 0,1 mm mit einem Abstand von ungefähr 1 mm als Gitterdrähte 211 angeordnet. An der stromaufwärtigen Seite bezogen auf eine Bewegungsrichtung des lichtempfindlichen Körpers ist im wesentlichen kein Gitterdraht angeordnet. Den Gitterdrähten 211 wird eine Spannung zugeführt, deren Wert zwischen dem ersten Aufladeschritt und den zweiten und nachfolgenden Aufladeschritten variiert, und zwar durch eine Hochspannungs-Stromversorgung 21 für eine konstante Spannungssteuerung.

Unter Bezug auf die Fig. 1, 2 und 4 erfolgt eine Erläuterung eines Prozesses zum Registrieren eines Mehrfarb-Tonerbilds unter Einsatz des derart aufgebauten Koronaladegeräts 2. Ein OPC wird als lichtempfindlicher Körper 1 eingesetzt. Während dem ersten Aufladeschritt wird der lichtempfindliche Körper 1 durch das Ladegerät 2 einheitlich aufgeladen, mit einer zugeführten Gitterspannung von ungefähr -600 V, so daß das Oberflächenpotential V₀1 des lichtempfindlichen Körpers 1 ungefähr -650 V beträgt. Anschließend wird die Belichtung gemäß dem ersten Farbbild durch die Belichtungsvorrichtung 3 zum Bilden eines latenten Bilds durchgeführt. Dann wird das Potential Vr1 bei einem Belichtungsbereich zu ungefähr -50 V abgesenkt. Hiernach wird eine invertierende Entwicklung durch die Entwicklungseinrichtung 4 durchgeführt, die einen Zweikomponentenentwickler mit den ersten Farbtonern enthält. Die der Entwicklungseinrichtung 4 zugeführte Entwicklungsvorspann-Spannung beträgt ungefähr -400 V. Hierdurch wird das Tonerbild der ersten Farbe auf dem lichtempfindlichen Körper 1 gebildet, und das Potential Vi1 in einem Entwicklungsbereich erreicht ungefähr -120 V. Mit dem Verstreichen der Zeit bis zu dem zweiten Aufladeschritt wird das Potential bei dem lichtempfindlichen Körper 1 abgesenkt. Im Ergebnis erreicht das Potential in dem Nichtbildgebiet ungefähr -600 V, und dasjenige in dem Bildgebiet erreicht ungefähr -100 V.

Bei dem zweiten Ladevorgang wird ein Strom von ungefähr -550 µA, der ungefähr gleich dem für den ersten Aufladevorgang gewählten Strom ist, durch die Koronadrähte 221 geführt. Den Gitterdrähten 211 wird eine Spannung (ungefähr -250 V) zugeführt, die niedriger als bei dem ersten Ladevorgang ist. Dann fließt ein Teil der Koronaionen, die in dem Bereich ohne Gitter aufgrund der Koronaentladung der Koronadrähte 221 gebildet werden, einheitlich zu dem lichtempfindlichen Körper 1, wodurch die Potentiale in dem Bildgebiet der ersten Farbe und dem Nichtbildgebiet erhöht werden. Insbesondere fließen Koronaionen zu dem Rand zwischen dem Bildgebiet und dem Nichtbildgebiet zum Erhöhen des Potentials an diesen Stellen. Die Potentiale in dem Bildgebiet und dem Nichtbildgebiet betragen jeweils etwa -250 V und ungefähr -650 V. Andererseits erreichen in dem Gebiet mit dem Gitter die Koronaionen der Koronadrähte 221 nicht das Nichtbildgebiet des lichtempfindlichen Körpers 1, der auf einem Potential liegt, das höher als die Gitterspannung ist, sondern fließen zu dem Bildabschnitt, der auf einem Potential liegt, das gleich oder niedriger als die Gitterspannung ist, mit dem Ergebnis, daß lediglich das Potential in dem Bildgebiet einheitlich erhöht wird, durch die Beherrschbarkeit der Gitterdrähte 211. Demnach erreicht das Potential Vir in dem Bildgebiet ungefähr -350 V, und das Potential V₀2 in dem Nichtbildgebiet erreicht ungefähr -650 V.

Anschließend wird die Belichtung gemäß dem zweiten Farbbild durch die Belichtungsvorrichtung 3 zum Bilden eines latenten Bilds durchgeführt. Dann wird das Potential Vr2 in einem Belichtungsbereich auf ungefähr -50 V abgesenkt. Anschließend wird eine invertierende Entwicklung durch die Entwicklungseinrichtung 4 durchgeführt, die einen Zweikomponentenentwickler mit den zweiten Farbtonern enthält. Die der Entwicklungseinrichtung zugeführte Vorspann-Spannung beträgt ungefähr -300 V. Somit wird das Tonerbild der zweiten Farbe auf dem lichtempfindlichen Körper 1 gebildet, und aufgrund der Anwendung der Toner steigt das Potential Vi1 in einem Entwicklungsbereich auf ungefähr -100 V an. Das auf dem lichtempfindlichen Körper 1 gebildete Zweifarb-Tonerbild wird auf ein Blatt Papier durch die Übertragungseinrichtung 6 übertragen und auf diesem durch die Fixiereinrichtung 7 fixiert. Die auf dem lichtempfindlichen Körper 1 zurückbleibenden Toner werden von diesem durch die Reinigungseinrichtung 8 entfernt, wodurch ein Zyklus der Elektrofotografie abgeschlossen wird.

Bei dieser Ausführungsform sind zwei Koronadrähte vorgesehen, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht im Hinblick auf die Zahl der Koronadrähte begrenzt.

Ferner weist diese Ausführungsform ein einziges Ladegerät mit dem Bereich ohne Gitter und dem Bereich mit dem Gitter auf. Jedoch können beispielsweise ein "Korotron" (Engl: "corotron"), das als Bereich ohne Gitter dient, und ein "Skorotron" (Engl: "scorotron"), das als Bereich mit Gitter dient, benachbart zueinander ausgebildet sein, wodurch derselbe Effekt wie bei dieser Ausführungsform erzielt wird.

Ferner wird bei dieser Ausführungsform dasselbe Ladegerät sowohl für den ersten Aufladeschritt als auch den zweiten Aufladeschritt eingesetzt, jedoch kann das Aufladegerät gemäß der vorliegenden Erfindung für lediglich den zweiten Aufladeschritt eingesetzt werden.

Bei dieser Ausführungsform ist der Bereich ohne Gitter an dem Ende des Gitters angeordnet, jedoch kann er mittig in dem Gitter zum Erzielen derselben Wirkung angeordnet sein.

Unter Bezug auf die Fig. 5 und 6 erfolgt nun eine Erläuterung experimenteller Ergebnisse für das Ladegerät gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei einem Experiment ist, wie sich anhand von Fig. 5 erkennen läßt, der am weitesten außen liegende der Koronadrähte 221 15 mm von dem Ende des Ladegeräts 2 getrennt. Die Fig. 6 zeigt einen Graphen zum Darstellen der Potentiale des lichtempfindlichen Körpers (Ordinate) und der Schnittgröße L des Gitterdrahts, die die Größe des Bereichs ohne Gitter ausgehend von dem Ende des Ladegeräts festlegt (Abszisse). Insbesondere zeigt die Fig. 6 eine Beziehung zwischen L und Vir (d. h., dem Potential in dem Bildgebiet nach dem zweiten Aufladeschritt) und V₀2 (dem Potential in dem Nichtbildgebiet nach dem zweiten Aufladeschritt). In Fig. 6 kennzeichnen weiße und schwarze Kreise jeweils das Potential Vir′ in dem Bildabschnitt Vir′ und das Potential V₀2′ in dem Nichtbildabschnitt nach dem Aufladeschritt aufgrund lediglich des Bereichs ohne Gitter, und die weiß-schwarzen Quadrate stellen das Potential Vir in dem Bildgebiet und das Potential V₀2 in dem Nichtbildgebiet nach dem Aufladeschritt jeweils mit dem Bereich ohne Gitter und mit dem Gitter dar. Wie sich anhand der Figur erkennen läßt, tritt in einem Bereich zwischen L=0, d. h. einer Bedingung gemäß dem üblichen Ladegerät mit lediglich dem Bereich ohne geschnittenem Gitter, bis L=6 µm, das Randphänomen auf, was zu einer schlechten Druckqualität führt. In diesem Bereich hebt das Ladegerät in dem Bereich ohne Gitter das Potential Vir′ in dem Bildgebiet nicht so stark an, daß eine Koronaentladung im geringen Umfang auftritt.

Andererseits wird in dem Bereich der Gitterschneidgröße von L = 10 mm oder mehr die Dichte der ersten Farbe gedämpft, was zu einer schlechten Druckqualität führt. In diesem Wertebereich hebt der Bereich ohne Gitter des Ladegeräts das Potential Vir′ so stark an, daß Vir′ gleich dem endgültigen Entwicklungspotential Vir wird. Demnach funktioniert der Aufladesteuereffekt durch das Gitter nicht, wodurch eine Veränderung des Potentials in dem Bildabschnitt auftritt. Dies bedeutet, daß in dem Bereich ohne Gitter eine zu starke Koronaentladung auftritt. Nun konnte unter den oben genannten experimentellen Bedingungen bei Einstellen der Schneidgröße des Gitters zu L = 7-9 mm eine gute Druckqualität frei von dem Randphänomen und ohne Absenken der Dichte der ersten Farbe erzielt werden. Es ist zu erwähnen, daß die gewünschte Größe von L von mehreren Bedingungen des Ladegeräts abhängt.

Wie oben beschrieben, wird in Übereinstimmung mit dem Elektrofotografieverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrfarbenregistrierung ohne Randphänomen realisiert.

Die vorhergehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgte lediglich zum Zwecke der Darstellung und Beschreibung. Sie ist nicht erschöpfend oder im Sinne einer Begrenzung der Erfindung auf die genau offenbarte Form zu verstehen, und Modifikationen und Veränderungen sind im Lichte der obigen technischen Lehren möglich, oder können durch die praktische Umsetzung der Erfindung deutlich werden. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, damit die Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung offenbart sind, damit ein mit dem Stand der Technik Vertrauter die Erfindung in zahlreichen Ausführungsformen und mit zahlreichen Modifikationen, die sich für den in Betracht gezogenen besonderen Einsatz eignen, anwenden kann. Es wird beabsichtigt, daß der Schutzbereich der Erfindung lediglich durch die angefügten Patentansprüche und deren Äquivalente festgelegt wird.

Claims (3)

1. Elektrofotografieverfahren, enthaltend die Schritte:
Aufladen eines lichtempfindlichen Körpers;
Belichten des lichtempfindlichen Körpers;
Entwickeln eines Bilds auf dem lichtempfindlichen Körper;
mehrmaliges Wiederholen des Aufladeschritts, des Belichtungsschritts und des Entwicklungsschritts zum Bilden mehrerer Tonerbilder auf dem lichtempfindlichen Körper; wobei
für den Aufladeschritt eine Koronaaufladevorrichtung eingesetzt wird, die einen Bereich ohne Gitter und einen anderen Bereich mit Gitter aufweist, und vor zumindest einem zweiten Belichtungsschritt der Aufladeschritt unter Einsatz beider Bereiche relativ zu dem Gitter durchgeführt wird.

2. Elektrofotografieverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Gitter während dem zweiten Aufladeschritt zugeführte Spannung niedriger als diejenige bei dem ersten Aufladeschritt ist.

3. Elektrofotografieverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korotron (Engl: corotron) als Bereich ohne Gitter und ein Skorotron (Engl: scorotron) als Bereich mit Gitter dient und daß Korotron und das Skorotron benachbart zueinander vorgesehen werden.