DE2920464C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kopiergerät zur elektrofotogra­ fischen Herstellung einer Kopie eines Originals.

Eines der Hauptprobleme bei elektrofotographischen Kopiergerä­ ten ergibt sich aus dem Wunsch, die Kopien mit möglichst hoher Geschwindigkeit herzustellen. Nach der elektrostatischen Aufla­ dung eines Fotoleiters ist aber die Energie, die erforderlich ist, um ein latentes Abbild der hellen und dunklen Bereiche des Originals mit einem für die Herstellung einer brauchbaren Kopie ausreichenden Kontrast herzustellen, eine Funktion der Lichtmen­ ge, die auf den Fotoleiter auftrifft, sowie eine Funktion der Lichtempfindlichkeit des Fotoleiters. Im Idealfall sollte der Fotoleiter so belichtet werden, daß die hellsten Bildbereiche vollständig entladen werden, während die dunkelsten Bildberei­ che des Fotoleiters ihre volle Ladung behalten. In der Praxis läßt sich dies nie erreichen, da bei bekannten Fotoleitern Einschränkungen hinsichtlich der Ansprechempfindlichkeit für Licht vorliegen. Beim gegenwärtigen Stand der Technik bei Foto­ kopiergeräten liegt der Energiebedarf für das Betreiben des Kopiergeräts, wenn mehr als etwa 30 Kopien pro Minute herge­ stellt werden sollen, bei etwa 1500 W. Da die übliche Netzspannung in vielen Fällen nur 110 V beträgt, ist aber die Leistungsabgabe an einer Steckdose oder dergleichen auf etwa 1500 W begrenzt. Dementsprechend muß für die Herstellung befriedigender Kopien mit höherer Geschwindigkeit ein spezieller elektrischer Anschluß geschaffen werden. Dies bedeutet, daß das Kopiergerät dort auf­ gestellt werden muß, wo ein Anschluß für eine höhere Ausgangs­ leistung bzw. eine höhere Netzspannung zur Verfügung steht. Außer­ dem bringt der hohe Energiebedarf Probleme hinsichtlich der Wärmeabführung mit sich, und zwar sowohl bezüglich des Fotolei­ ters als auch bezüglich der Umgebung des Kopiergeräts, wobei noch die Kosten für den hohen Energieverbrauch hinzukommen. Wegen dieser Probleme wurden bereits viele Versuche unternommen, die Lichtempfindlichkeit von Fotoleitern zu erhöhen.

Beispielsweise beschreibt die DE-OS 22 19 005 ein elektro­ fotografisches Entwicklungsverfahren, bei dem es darum geht, die Tonerdichte in den Hintergrundbereichen der Kopie auf ein Minimum zu reduzieren. Bei dem bekannten Verfahren wird als bekannt vorausgesetzt, daß der Kontrast zwischen Bild­ bereichen und Hintergrundbereichen erstens durch kräftiges Belichten, zweitens durch Verwendung eines Fotoleiters hoher Lichtempfindlichkeit und drittens durch die Durchführung der Entwicklung unter Verwendung einer Vorspannung verbessert werden kann. Demgegenüber wird bei dem bekannten Verfahren zum Erzielen einer geringen Hintergrunddichte bei einer er­ sten Belichtung einer auf ein vorgegebenes Potential aufge­ ladenen Platte in den Hintergrundbereichen eine Absenkung des Potentials auf etwa die Hälfte des ursprünglichen Wer­ tes herbeigeführt. Dieses Ladungsbild wird dann einer er­ sten Entwicklung unterworfen, bei der sich auch in den Hintergrundbereichen eine gewisse Anzahl von Tonerpartikeln absetzt. Das entwickelte Bild wird dann vollflächig belich­ tet, wobei das Potential der Hintergrundbereiche auf einen sehr geringen Wert abgesenkt wird. Bei einer nachfolgenden zweiten Entwicklung des so erhaltenen Ladungsbildes wird dann das Tonermaterial in den Hintergrundbereichen mecha­ nisch von der fotoleitenden Oberfläche abgebürstet, wobei gemäß den Ausführungen der Entgegenhaltungen ein Bild erhal­ ten werden soll, dessen Hintergrundbereiche völlig frei von Toner sind.

Es liegt auf der Hand, daß das mechanische Abbürsten des Tonermaterials in den Hintergrundbereichen letztlich einen erhöhten Verschleiß der fotoleitenden Oberfläche zur Folge hat. Außerdem ist das bekannte Verfahren auf die Verwendung von trockenem Tonermaterial beschränkt.

Ferner beschreibt die DE-OS 25 06 728 ein Verfahren zur Herstellung von Xeroradiographien, bei dem die Strahlenbe­ lastung für einen Patienten möglichst gering gehalten wer­ den soll. Trotzdem wird bei der ersten Bestrahlung (Belich­ tung) des aufgeladenen Fotoleiters in den Hintergrundbe­ reichen eine Entladung auf die Hälfte des ursprünglichen Po­ tentials herbeigeführt, zumindest aber eine Entladung um mindestens 25%. Weiterhin wird bei der ersten Entwicklung eine Abscheidung von Tonermaterial in den Hintergrund­ bereichen zugelassen, wobei das Tonermaterial in den Hin­ tergrundbereichen nach einer zweiten Belichtung erhalten bleibt und bei der abschließenden Entwicklung noch durch zusätzliches Tonermaterial ergänzt wird.

Dieses bekannte Verfahren mag für die Herstellung von xerografisch erzeugten "Röntgenaufnahmen" brauchbar sein, ist jedoch wegen des unvermeidlichen Grauschleiers in den Hintergrundbereichen für die Anfertigung von "normalen" Kopien von Druckschriften ungeeignet.

Auch andere bekannte Verfahren - die US-PS 27 56 676 be­ schreibt beispielsweise die Möglichkeit, bei einem einzigen Belichtungsvorgang unter Verwendung eines Originals mehrere Kopien von einem dabei hergestellten Tonerbild zu erzeugen, wobei der Fotoleiter nach jeder Übertragung eines entwickel­ ten Bildes erneut aufgeladen wird, woraufhin das wieder­ aufgeladene Ladungsbild verstärkt wird, indem es beleuch­ tet wird - können hinsichtlich des erforderlichen Energie­ bedarfs, der erreichbaren Kopiergeschwindigkeit und/oder der Erzielung von tonerfreien Hintergrundbereichen nicht voll befriedigen.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes elektrofotografisches Kopiergerät anzugeben, bei dem bei im Vergleich zum Stande der Technik geringem Energiebedarf eine erhöhte Kopierge­ schwindigkeit erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine spezielle Kombination von Maßnahmen bzw. Merkmalen gemäß den Patentansprüchen 1 bzw. 5 erreicht.

Während bisher im allgemeinen so gearbeitet wurde, daß gleich bei der ersten Belichtung ein elektrostatisches Ladungsbild mit ausreichendem Kontrast geschaffen wurde, was nur bei entsprechender Lichtintensität und Belichtungs­ dauer erreichbar war, besteht ein besonderer Vorteil eines Kopiergeräts gemäß der Erfindung darin, daß der in üblicher Weise im Dunklen aufgeladene Fotoleiter zuerst absichtlich mit einem Licht-Abbild des Originals unterbelichtet wird, um ein schwaches latentes elektrostatisches Bild mit einem Kontrast zu erhalten, welcher zu niedrig ist, um eine be­ friedigende Kopie herzustellen. Das latente elektrostati­ sche Bild ist dabei jedoch ausreichend kontrastreich, um un­ ter Verwendung eines Toners die Schaffung einer optischen Maske oder Abschirmung der Bildbereiche zu ermöglichen. Er­ findungsgemäß wird das maskierte elektrostatische Ladungs­ bild dann vollflächig beleuchtet, um die Hintergrundbereiche auf dem Fotoleiter zu entladen, wozu nur eine vergleichsweise geringe Energie erforderlich ist. Während dieses Schrittes verhindert die optische Maskierung, daß die Bildbereiche ent­ laden werden, so daß der Kontrast des zunächst sehr schwa­ chen latenten Ladungsbildes verstärkt wird. Das verstärkte Ladungsbild kann nunmehr nach jedem bekannten Verfahren ent­ wickelt werden, um an einer Entwicklerstation ein sichtbares Bild zu erhalten. Die optische Maskierung wird dabei an einer Vorentwicklerstation durchgeführt, wo mit üblichen oder spe­ ziellen Tonern gearbeitet wird, die entweder in einer Träger­ flüssigkeit oder als trockenes Pulver vorhanden sein können. Es ist aber wesentlich, daß die Einrichtungen zum Aufbringen des Entwickler- bzw. Tonermaterials auf das schwache latente Ladungsbild auf ein Potential vorgespannt werden, welches höher als das Potential der Hintergrundbereiche und nied­ riger als das Potential der Bildbereiche ist. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Hintergrundbereiche nicht mas­ kiert werden, während die Bildbereiche maskiert bzw. mit einer optischen Abschirmung versehen werden.

Es ergibt sich also der Vorteil, daß die "effektive Ge­ schwindigkeit" des Fotoleiters erhöht wird.

Aufgrund des überaus breiten Bereiches, in dem erfindungs­ gemäß eine Maske mit ausreichender optischer Dichte erziel­ bar ist, ergibt sich erfindungsgemäß ferner der Vorteil, daß die Belichtungszeit und die Vorspannungen fest eingestellt werden können, wobei trotzdem gewährleistet ist, daß in je­ dem Fall eine scharfe und deutliche Kopie eines beliebigen Originals erhalten wird, und zwar unabhängig davon, ob der Hintergrund schneeweiß oder mausgrau ist.

Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß Originale mit geringem Kontrast gut kopiert werden können.

Es wird auch der Vorteil erreicht, daß Originale mit Bild­ bereichen, die eine Farbe haben, für die der Fotoleiter sehr empfindlich ist, gut kopiert werden können.

Beispielsweise ist ein Selen-Fotoleiter für blaues Licht sehr empfindlich, so daß Fotokopiergeräte, die mit einem Selen-Fotoleiter arbeiten, bisher keine kontrastreichen Kopien von blaugefärbten Originalen liefern. Ein Selen- Fotoleiter reagiert also auf blaue Bildbereiche fast wie auf weiße Hintergrundbereiche. Beim Arbeiten gemäß der Er­ findung werden dagegen blaue Bildbereiche ebenso gut kopiert wie schwarze.

Ferner sind gelbe Bildbereiche eines Originals in der Farbe sehr hell und reflektieren eine beträchtliche Lichtmenge, so daß sie beim Arbeiten mit üblichen Fotokopiergeräten auf den Kopien nur schwach erscheinen. Beim Arbeiten nach der Erfindung werden aufgrund der Ladungsbildverstärkung dage­ gen auch gelbe Bildbereiche des Originals einwandfrei ko­ piert. Weiterhin ist auch eine einwandfreie Wiedergabe von Graustufen gewährleistet.

Aufgrund der Tatsache, daß erfindungsgemäß für einen brei­ ten Bereich von Belichtungsintensitäten einwandfreie Kopien erhalten werden können, kann bei einer automatischen Vor­ spannungsregelung gemäß der US-PS 38 92 481 die Belichtung bei der Erzeugung des schwachen Ladungsbildes vor dem Mas­ kieren so durchgeführt werden, daß die hellsten Hintergrund­ bereiche, d. h. rein weiße Bereiche des Originals, auf der Kopie befriedigend reproduziert werden. Dabei wird zwar zu­ nächst ein Ladungsbild erhalten, dessen Kontrast zu gering ist, um sofort eine befriedigende Kopie zu erzeugen, der Kontrast reicht jedoch aus, um ohne weiteres eine Maskierung durchführen zu können. Die Vorspannung für die Walze zum Auftragen des Toners liegt dabei ausreichend hoch, um das Potential der Hintergrundbereiche völlig unwirksam zu ma­ chen, ist jedoch andererseits ausreichend niedrig bezüglich des Potentials der Bildbereiche. Dies gestattet eine opti­ sche Maskierung der Bildbereiche mit Hilfe eines Toners. Die Beleuchtung bei der Bildverstärkung kann ohne weiteres geregelt werden, indem man die Intensität der Lichtquelle verändert oder indem man eine Blende im Strahlengang des Bildprojektionssystems vorsieht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Flußdiagramm zur Erläuterung der einzelnen Schritte beim Arbeiten mit einem Kopier­ gerät gemäß der Erfindung, wobei die ausgezogenen Verbindungslinien für notwendige Schritte und die gestrichelten Verbindungslinien für unter Umständen vorteilhafte zusätzliche Schritte gelten;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsge­ mäßen Kopiergeräts;

Fig. 3 eine idealisierte Kurve mit logarithmischem Maß­ stab auf der Ordinate und linearem Maßstab auf der Abszisse, wobei das Potential an der Ober­ fläche des Fotoleiters über der Lichtmenge aufge­ tragen ist, welcher der Fotoleiter ausgesetzt wurde;

Fig. 4 eine schematische Darstellung mit logarithmischem Maßstab für die Ordinate, wobei die Spannung bzw. das Potential an der Oberfläche des Fotoleiters, ausgehend von einer Anfangsladung gemäß Fig. 3, nach der Belichtung mit dem Original dargestellt ist;

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende schematische Dar­ stellung für das verstärkte elektrostatische La­ dungsbild nach dem Maskieren und dem vollflächigen Beleuchten der fotoleitenden Oberfläche.

Bei dem Flußdiagramm gemäß Fig. 1 besteht der erste Schritt gemäß Block 1 zunächnt einmal darin, daß auf einer fotoleitenden Oberfläche im Dunkeln eine elektrostatische Ladung erzeugt wird. Nach der Ladungserzeugung im Dunkeln wird die fotoleitende Oberfläche dann einem Licht-Abbild bzw. einem Hell-Dunkel-Bild des zu ko­ pierenden Originals ausgesetzt, wobei sich auf der fotoleiten­ den Oberfläche ein elektrostatisches Ladungsbild ergibt. Gemäß Block 2 des Flußdiagramms wird also eine Belichtung zur Erzeu­ gung eines elektrostatischen Ladungsbildes durchgeführt. Bei dieser Original-Belichtung wird nur ein Bruchteil, beispiels­ weise 5 oder 10%, der Lichtmenge wirksam, die normalerweise erforderlich ist, um ein befriedigendes Bild zu erzeugen, d. h. ein Bild, in dem ein ausreichender Kontrast vorhanden ist, so daß die dunklen Bildbereiche, wie z. B. Buchstaben oder der­ gleichen dunkel sind, während der Hintergrund weiß ist. Das gemäß Block 2 erzeugte latente elektro­ statische Ladungsbild besitzt jedoch einen ausreichenden Kon­ trast, um mit einem Toner entwickelt zu werden, z. B. einem harzartigen Pulver oder, was noch günstiger ist, mit einem To­ ner, der in einer isolierenden Flüssigkeit dispergiert ist. Das Entwickeln des schwachen elektro­ statischen Ladungsbildes erfolgt gemäß Block 3, wobei über den Teilen des Ladungsbildes die Bildbereichen des zu kopierenden Originals entsprechen, eine Maske erzeugt wird, welche für Licht im wesentlichen undurchläs­ sig ist. Bei dem Maskieren des Ladungsbildes mit einem Toner gemäß Block 3 ist es wesentlich, daß eine Maske bzw. eine opti­ sche Abschirmung über den Bild- bzw. Informationsbereichen er­ zeugt wird, jedoch nicht über den Hintergrundbereichen. Dies erreicht man, indem man eine Entwicklerelektrode bzw. die Einrichtungen für das Aufbringen des Toners während des Maskierens auf ein Potential vorspannt, welches über dem Potential der Hintergrund­ bereiche und unter dem Potential der Bildbereiche des latenten elektrostatischen Ladungsbildes liegt.

Beim nächsten Schritt wird gemäß Block 4 die fotoleitende Oberfläche in dem Bereich voll belich­ tet, der der Größe der zu erzeugenden Kopie entspricht. Dabei fällt die elektrostatische Ladung in den maskierten Bildberei­ chen der fotoleitenden Oberfläche, wenn überhaupt, nur sehr wenig ab, während die elektrostatische Ladung in den Hintergrundberei­ chen auf einen sehr niedrigen Pegel abgesenkt wird, beispiels­ weise auf etwa 50 V. Das Belichten des maskierten Ladungsbil­ des zur Entladung der unmaskierten Hintergrundbereiche gemäß Block 4 erhöht in dem latenten elektrostatischen Ladungsbild die Potentialdifferenz zwischen Bildbereichen und Hintergrundbe­ reichen um einen sehr großen Prozentsatz, wobei nur etwa ein Zehntel der Energie erforderlich ist, welche normalerweise be­ nötigt würde, um ein elektrostatisches Ladungsbild mit dem ge­ forderten starken Kontrast zu erhalten. Das in seinem Kontrast verstärkte elektrostati­ sche Ladungsbild kann nun zunächst gemäß Block 5 gereinigt wer­ den, indem die Maske von dem kontrastreichen Ladungsbild ent­ fernt wird. Anschließend wird das gemäß Block 5 gereinigte Ladungsbild oder - unter Verzicht auf den Schritt gemäß Block 5 - unmittelbar das gemäß Block 4 erhaltene Ladungs­ bild in üblicher Weise entwickelt bzw. fertigentwickelt und kann nun ohne weiteres auf ein Trägerblatt, beispielsweise auf gewöhnliches Kopierpa­ pier übertragen werden (Block 7).

Zur Durchführung der anhand der Fig. 1 erläuterten Schritte eignet sich ein Kopiergerät gemäß Fig. 2, wel­ ches eine Metalltrommel 10 mit einer fotoleitenden Oberfläche 12, beispielsweise aus Selen, aufweist. Die Trommel 10 wird von mit Öffnungen versehenen Scheiben 14 getragen, die mit einer Welle 16 drehfest verkeilt sind. Die Welle 16, welche geerdet bzw. mit Bezugspotential verbunden sein kann, wird derart angetrieben, daß sich die Trommel 10 in Richtung des eingezeichneten Pfeils dreht. Die fotoleitende Oberfläche 12 kann mit Hilfe einer Koronaentladungsvorrichtung 18 auf eine Spannung zwischen 800 und 1000 V aufgeladen werden. Zu diesem Zweck wird an die Koronaentladungsvorrichtung eine po­ sitive Spannung zwischen 5000 und 6000 V angelegt. Die Elemente der Koronaentladungsvorrichtung 18 verursachen eine Ionisation der umgebenden Atmosphäre und sorgen dafür, daß sich auf der fotoleitenden Oberfläche 12, beispielsweise der Selenschicht, eine gleichmäßige positive Ladung ergibt. (Beim Arbeiten mit Zinkoxidpapier würde die Koronaentladungsvorrichtung 18, wie dies für den Fachmann ohne weiteres klar ist, so ange­ steuert, daß sie eine negative Ladung erzeugen würde.) Die foto­ leitende Oberfläche 12 läuft nach der Erzeugung der elektrostatischen Ladung an einer Belichtungsstation 20 vorbei. Dort wird mit Hil­ fe einer Projektionsoptik, welche durch eine Linse 22 angedeutet ist, ein Licht-Abbild des zu kopierenden Originals auf die foto­ leitende Oberfläche 12 projiziert. Die Belichtungszeit ist dabei extrem kurz. Tatsächlich wurden bei Belichtungszeichen bis herunter zu 5% der normalen Belich­ tungszeit voll befriedigende Kopien der Originale erhalten.

Die Ladung eines Selen-Fotoleiters nimmt bei Einstrahlung einer Lichtmenge von etwa 3 ft-cd sec auf etwa ein Fünftel der ursprünglichen Ladung ab. Dies wird ohne wei­ teres aus dem Diagramm gemäß Fig. 3 deutlich, wo das Potential an der Oberfläche eines Selen-Lichtleiters bei Einstrahlung einer Lichtmenge von etwa 2 bis 3 ft-cd sec von 800 V auf 160 V absinkt. Normalerweise liefert die Lichtquel­ le eines Fotokopiergeräts eine ausreichende Lichtmenge, so daß die Hintergrundbereiche auf dem Fotoleiter auf ein Po­ tential von etwa 50 bis 60 V entladen werden. Hierfür ist eine Lichtmenge von etwa 5 ft-cd sec erforder­ lich. 5% dieser Lichtmenge sind etwa 0,25 ft-cd sec. Aus den Diagrammen gemäß Fig. 3 und 4 wird deutlich, daß nach dieser kurzen bzw. schwachen Belichtung das Potential der Hintergrundbereiche B gegenüber dem Potential der Bildbe­ reiche I etwa um 100 V abgefallen ist. Wenn bei diesem La­ dungszustand des Fotoleiters die abschließende Entwicklung mit einem Toner erfolgen würde, dann würde man ein Tonerbild mit sehr geringem Kontrast erhalten. Wenn dieses Tonerbild von der Trommel auf Kopierpapier übertragen würde, dann wäre die Dichte des Tonerbildes so gering, daß, wenn überhaupt, nur eine ge­ ringe Menge Toner auf das Kopiermaterial übertragen würde, so daß sich nur eine sehr schwache Kopie ergeben würde. Anderer­ seits ist das kontrastarme Tonerbild nach dem Entwickeln des latenten elektrostatischen Ladungsbildes optisch ausreichend dicht, so daß sich für das latente elektrostatische Ladungs­ bild eine Maske oder Abschirmung ergibt, welche für die Durchführung der weiteren Schritte ausreichend dicht ist.

Im einzelnen erfolgt das Entwickeln des latenten elektrostati­ schen Ladungsbildes, bei dem nur geringe Potentialunterschiede vorhanden sind, gemäß Fig. 2 hinter der Belichtungsstation 22 an einer ersten Entwicklerstation 29. An dieser Entwicklerstation ist ein Tank 24 vorgesehen, aus dem eine Entwicklerflüssigkeit 26 in der Tonerpartikel dispergiert sind, welche geladen sein kön­ nen, über eine Leitung 28 angesaugt und mittels einer Pumpe 30 über eine Leitung 32 zu einer Düse 34 gepumpt wird, die den Ent­ wickler vor einer gegenläufigen Walze 36 auf die fotoleitende Oberfläche 12 aufsprüht. Wenn die Tonerpartikel leitfähig sind, können sie eine induzierte Ladung annehmen, wenn sie sich in der Nähe des latenten Bildes unter der Wirkung des elektrischen Fel­ des desselben bewegen. In diesem Fall dient das elektrostatische Ladungsbild zunächst dazu, die Partikel aufzuladen, welche dann von dem Ladungsbild eingefangen werden. Wenn die Tonerpartikel in einer Flüssigkeit dispergiert sind, dann wird als Flüssigkeit eine isolierende Flüssigkeit, beispielsweise ein flüssiger Koh­ lenwasserstoff, ein flüssiger fluorhaltiger Kohlenwasserstoff oder dergleichen, verwendet, die bei Raumtemperatur einen niedri­ gen Dampfdruck aufweist und in der die winzigen Tonerpartikel dispergiert sind, mit deren Hilfe das elektrostatische Ladungs­ bild sichtbar gemacht werden kann. Bekanntlich kann die Polari­ tät der geladeden Partikel durch den Zusatz bestimmter Stoffe zur Entwicklerflüssigkeit gesteuert werden. Diese wirken durch Adsorption auf der Oberfläche der Partikel und ändern die Größe und Polarität der von den Partikeln angenommenen Ladung in Abhängigkeit von der Umgebung der Partikel bei deren Herstel­ lung sowie in Abhängigkeit von der Art ihrer Herstellung. Die Tonerpartikel müssen von einer Entwicklerelektrode aufgebracht werden, welche auf ein Potential der gleichen Polarität vorge­ spannt ist, wie das latente elektrostatische Bild, wobei das Potential dor Entwicklerelektrode höher sein muß als das Poten­ tial der Hintergrundbereiche und niedriger als das Potential der Bildbereiche. Vorzugsweise wird bei Verwendung eines flüssigen Entwicklers eine gegenläufige Walze als Entwick­ lerelektrode verwendet. Diese Walze 36 besteht aus Metall und sitzt auf einer Welle 38, welche, wie dies durch einen Pfeil an­ gedeutet ist, mit dem entgegengesetzten Drehsinn antreibbar ist wie die Trommel 10. Die gegenläufige Walze 36 ist gegenüber Erde isoliert und dicht bei der Oberfläche des Fotoleiters angeord­ net, so daß sich ein Spalt mit einer Spaltbreite zwischen 0,05 und 0,1 mm ergibt. Die gegenläufige Walze 36 wird durch einen Motor angetrieben, wobei ihre Drehzahl so geregelt wird, daß sie überschüssige Entwicklerflüssigkeit von der fotoleitenden Oberfläche abstreift.

Beim Arbeiten mit dem Kopiergerät ist die elektrische Vorspannung der als Entwicklerelektrode arbeitenden Walze 36 kritisch, da in den Hintergrundbereichen keine Maske gebildet werden darf. Die gegenläufige, metallische Walze 36 ist der Oberfläche des aufgeladenen Fotoleiters 12 so eng benachbart, daß sie schwim­ mend das durchschnittliche Potential des Fotoleiters annimmt und so automatisch die richtige elektrische Vorspannung erhält. Da das mittlere Potential der gegenläufigen Walze 36 höher ist als das Potential der Hintergrundbereiche des Fotoleiters wan­ dern die Tonerpartikel zu der Walze 36 anstatt zu den Hintergrund­ bereichen auf dem Fotoleiter. Wenn es erwünscht ist, kann die Walze 36, die gleichzeitig als Auftrags- und Dosierwalze dient, mittels einer geeigneten Gleichspannungsquelle auf ein vorge­ gebenes Potential vorgespannt werden, welches zwischen den Po­ tentialen der Hintergrundbereiche und der Bildbereiche des la­ tenten elektrostatischen Bildes liegt. Die elektrische Vorspan­ nung der als Entwicklerelektrode dienenden gegenläufigen Walze verhindert im wesentlichen das Abscheiden maskierender Toner­ partikel auf den Hintergrundbereichen des Fotoleiters. Bei den üblichen Entwicklerflüssigkeiten hat die Trägerflüssigkeit für die Tonerpartikel jedoch einen niedrigen Siedepunkt, so daß sie leicht verdampft, damit gewährleistet ist, daß das ent­ wickelte Bild, wenn es auf ein Kopiermaterial, wie z. B. Papier, übertragen wird, eine möglichst trockene Kopie ergibt. Beim Maskieren kann jedoch als Trägerflüssigkeit ein Kohlenwasserstoff mit einem höheren Siedepunkt verwendet werden, der nicht sofort verdampft. Hierdurch wird die Gefahr einer Umweltverschmutzung aufgrund des Maskierschrittes ver­ mieden. Wenn es erwünscht ist, kann anstelle eines Toners mit flüssigem Träger für das Maskieren auch ein trockener Toner verwendet werden. Derartige trockene Toner sind bekannt. Ferner ist aus der US-PS 39 07 423 eine Konstruktion für eine gegenläufige Wal­ ze bekannt, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden kann. Der überschüssige Toner wird beim Maskieren wieder in dem Tank 24 gesammelt und kann erneut verwendet werden. Ein Wischerblatt 40 hält die metallische gegenläufige Walze 36 sauber.

Nachdem eine optische Maske oder Abschirmung erzeugt ist, wird die fotoleitende Oberfläche 12 auf der vollen Fläche be­ lichtet. Dies kann mit Hilfe einer länglichen Glühlampe 42 geschehen, welche angrenzend an die Trommel bzw. den das mas­ kierte Bild tragende Fotoleiter angeordnet ist und quer zur Laufrichtung desselben verläuft. Bei einem Bürokopiergerät wird derzeit üblicherweise eine Quarz-Halogen-Lampe mit einer Leistung von etwa 500 W verwendet. Dagegen kann bei dem betrachteten Kopiergerät an der Belichtungsstation eine wesent­ lich schwächere Lampe zum Projizieren des Bildes des Originals verwendet werden. Außerdem ist für das Belichten der Hinter­ grundbereiche zum Entladen derselben auf eine Restspannung von etwa 50 V nur eine relativ geringe Energie erforderlich. Wie der Fachmann weiß, wird der Fotoleiter beim Belichten einem reflektierten Lichtabbild des Originals ausgesetzt. Das Licht­ abbild des Originals wird dabei mit Hilfe des optischen Systems (Linse 22) auf den geladenen Fotoleiter gebündelt. Da die von der Projektionsoptik eingefangene Lichtmenge nur ein kleiner Bruchteil der Lichtmenge ist, welche zur Beleuchtung des Ori­ ginals verwendet wird, ist eine sehr helle Beleuchtung des Ori­ ginals erforderlich. Beim Entladen der Hintergrundbereiche nach dem optischen Maskieren des elektrostatischen Ladungsbildes wird der Fotoleiter der Lichtquelle unmittelbar ausgesetzt, so daß eine geringe Lichtmenge ausreicht, um die Hintergrundbereiche zu entladen. Die Bildbereiche I werden dagegen aufgrund der Maskierung bzw. Abschirmung, die erfindungsgemäß erzeugt wird, nicht entladen. Die Wirkung der Entladung der Hintergrundberei­ che B bei Aufrechterhaltung der Ladung in den Bildbereichen I wird aus Fig. 5 der Zeichnung deutlich.

Man erkennt, daß ein Kontrast bzw. ein Pegel­ unterschied von im wesentlichen 750 V zwischen den Hintergrund­ bereichen und den Bildbereichen erreicht wird und daß dieser hohe Kontrast zwischen den Potentialen der Bereiche des elektro­ statischen Bildes außerdem nur mit einem Zehntel der Energie für die Belichtung des Originals erreicht wird. Dies bedeutet, daß bei einem Fotokopiergerät, bei dem bisher eine Quarz- Halogen-Lampe mit einem Wolframdraht und einer Leistung von 500 W verwendet wurde, nunmehr eine Glühlampe mit einer Lei­ stung von 50 W oder eine Fluoreszenzlampe eingesetzt werden kann.

Außerdem läßt sich bei den bisher üblichen Fotokopiergeräten nur eine Geschwindigkeit von etwa 25 Kopien pro Minute errei­ chen, während das betrachtete Fotokopiergerät theoretisch ohne weiteres 150 Kopien pro Minute herstellen kann. In der Pra­ xis wird jedoch wegen der Trägheit der Bauteile des Fotokopier­ geräts zur Vermeidung von extremen Arbeitsbedingungen und zur Aufrechterhaltung eines gewissen Sicherheitsfaktors ein nach der Erfindung arbeitendes Kopiergerät für die Herstellung von etwa 75-100 Kopien pro Minute ausgelegt. Dabei ist diese hö­ here Ausgangsleistung ohne eine wesentliche Erhöhung der Energie­ zufuhr möglich, da die einzige zusätzliche Energie beim ersten Entwicklungsschritt bzw. beim Maskieren benötigt wird, um nach dem Maskieren der Bildbereiche der Hintergrundbereiche zu entla­ den. Dabei versteht es sich, daß für die großflächige Belich­ tung des Fotoleiters anstelle einer Glühlampe jede andere ge­ eignete Lampe oder Lichtquelle verwendet werden kann.

Aus der graphischen Darstellung gem. Fig. 5 wird deutlich, daß die Potentialunterschiede zwischen Bildbereichen und Hin­ tergrundbereichen so groß sind, daß sich für die Herstellung einer scharfen und deutlichen Kopie keine Probleme ergeben.

Nach dem Abbau des Potentials in den Hintergrundbereichen mit Hilfe der Glühlampe 42 kann die optische Abschirmung von dem verstärkten elektrostatischen Bild, welches auf die beschriebene Weise hergestellt wurde, mit Hilfe einer Reinigungswalze 44 ab­ gewischt werden, welche aus einem Gummischwamm oder dergleichen bestehen kann, wenn dies erwünscht ist. Das Reinigen bzw. Ab­ wischen des Toners kann sowohl bei Verwendung eines Toners mit flüssigem Träger als auch eines trockenen Toners zum Maskieren erfolgen. Nach der Reinigung kann das verstärkte latente elektro­ statische Bild dann in jeder üblichen Weise mit Hilfe eines To­ ners entwickelt werden.

In Fig. 2 der Zeichnung ist für das Entwickeln ein Tonersystem dargestellt, wie es beispielsweise in der US-PS 38 92 481 be­ schrieben ist. Bei diesem System ist ein Tank 46 vorgesehen, aus dem ein flüssiger Toner 48 über eine Leitung 50, einen Toner­ vorratstank (nicht dargestellt) und eine Rückleitung 52 zu dem Tank 46 umgewälzt werden kann. Weiterhin ist eine Entwickler­ elektrode 54 vorgesehen, deren Vorspannung so geregelt wird, daß jede Restladung der Hintergrundsbereiche des Fotoleiters unwirksam gemacht wird. Es kann mit einer festen Vorspannung für die Entwicklerelektrode 54 ge­ arbeitet werden, wobei diese Vorspannung nur geringfügig über der durchschnittlichen Restladung der Hintergrundbereiche liegt da diese gleichmäßig auf ein niedriges Potential entladen werden. Auf diese Weise wird bei den fertigen Kopien ein sauberer weißer Hintergrund erreicht, ohne daß eine spezie­ le Hintergrundsabtastung und Vorspannungsregelung erforderlich wäre, wie sie in der US-PS 38 92 481 beschrieben ist.

Nach dem Entwickeln mit dem flüssigen Toner wird der überschüs­ sige Entwickler von dem entwickelten Bild mit Hilfe einer ge­ genläufigen Walze 56 entfernt, der ein Abstreifer 58 zugeordnet ist.

Auf der fotoleitenden Oberfläche 12 befindet sich nunmehr ein entwickeltes Bild, welches auf ein blattförmiges Trägermaterial insbesonderes auf ein einfaches Blatt Papier, übertragen werden kann. Ein solches Papierblatt 60 wird mittels Transportwalzen 62 einer Walze 64 zugeführt, wo es an die Trommel angelegt wird, woraufhin das Papierblatt 60 an einer Koronaentladungsvorrich­ tung 66 vorbeibewegt wird. An der Oberfläche der Selentrommel bzw. des Fotoleiters ist nämlich in den Bildbereichen unter dem Toner immer noch eine hohe elektrostatische Ladung vorhan­ den, welche weder durch die großflächige Belichtung noch durch die Vorspannung zum Löschen des restlichen Hintergrundpotentials abgeführt wurde. Aus diesem Grund wird mit Hilfe der Koronaent­ ladungsvorrichtung 66 auf der der Trommel abgewandten Rücksei­ te des Papierblatts 60 eine hohe positive Ladung erzeugt. Die­ se hohe positive Ladung hat zur Folge, daß die Tonerpartikel von der Trommeloberfläche auf das Papier gezogen werden. Dabei gewährleistet ein Abnehmer 68, daß das Papierblatt wieder von der Trommel abgehoben wird und daß das Ende 70 des Papierblat­ tes, welches nunmehr das kopierte Bild trägt, einer Trockenvor­ richtung und einem Sammelkorb (nicht dargestellt) zugeführt wer­ den kann. Eine Reinigungswalze 72 reinigt die Trommel dann von den restlichen Tonerpartikeln, welche nicht übertragen wurden, woraufhin eine abschließende Reinigung der fotoleitenden Ober­ fläche 12 mit Hilfe eines Wischerblattes 74 erfolgt. (Wenn mit Papier mit einer Zinkoxidbeschichtung gearbeitet wird, dann bleibt das Bild natürlich auf dem beschichteten Papier.)

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß das erfindungsgemäß erreichbare, überaus kontrastreiche Ladungs­ bild in jeder geeigneten bekannten Weise fertig entwickelt werden kann.

Claims (5)

1. Kopiergerät zur elektrofotografischen Herstellung einer Kopie eines Originals, gekennzeichnet durch die Kombina­ tion folgender Merkmale:

• a) Es ist eine Trommel (10) mit einer fotoleitenden Oberfläche (12) vorgesehen;
• b) in einer ersten Position bezüglich des Umfangs der Trommel (10) sind Aufladeeinrichtungen (18) vorgese­ hen, mit deren Hilfe die fotoleitende Oberfläche (12) auf ein vorgegebenes Potential aufladbar ist;
• c) in einer zweiten Position bezüglich des Umfangs der Trommel (10) sind Belichtungseinrichtungen (20) vor­ gesehen, mit deren Hilfe die fotoleitende Oberfläche (12) mit einem optischen Abbild des zu kopierenden Dokuments belichtet wird, um ein latentes, elektro­ statisches Ladungsbild zu erzeugen, wobei die Be­ lichtungszeit ausreichend kurz gewählt wird, um die Hintergrundbereiche des latenten, elektrostatischen Ladungsbildes auf ein erstes Potential zu entladen, welches deutlich höher ist als die Hälfte des vor­ gegebenen Potentials;
• d) in einer dritten Position bezüglich des Umfangs der Trommel (10) sind erste Entwicklungseinrichtungen (29) vorgesehen, mit deren Hilfe das latente elektro­ statische Ladungsbild mit einem Maskiermaterial ent­ wickelbar ist, welches undurchsichtige geladene Par­ tikel enthält, wobei die ersten Entwicklungseinrich­ tungen (29) eine erste Elektrode umfassen, die mit einer ersten Vorspannung vorgespannt ist, welche kleiner ist als das vorgegebene Potential, aber aus­ reichend größer als das erste Potential, um die Ab­ scheidung von Maskiermaterial in Hintergrundbereichen des Ladungsbildes zu verhindern;
• e) in einer vierten Position bezüglich des Umfangs der Trommel (10) sind Beleuchtungseinrichtungen (42) vor­ gesehen, mit deren Hilfe das entwickelte Ladungsbild gleichmäßig beleuchtet wird, um die Hintergrundbe­ reiche auf ein zweites Potential zu entladen, welches niedriger ist als das erste Potential und um damit den Kontrast des Ladungsbildes zu verstärken;
• f) in einer fünften Position bezüglich des Umfangs der Trommel (10) sind zweite Entwicklungseinrichtungen (46 bis 54) vorgesehen, um das kontrastverstärkte Ladungsbild mit einem Entwickler zu entwickeln, der geladene Tonerpartikel umfaßt, wobei die zweiten Entwicklungs­ einrichtungen eine zweite Elektrode (54) umfassen, die mit einer zweiten Vorspannung vorgespannt ist, welche größer ist als das zweite Potential, aber kleiner als das erste Potential; und
• g) in einer sechsten Position bezüglich des Umfangs der Trommel (10) sind Übertragungseinrichtungen (60 bis 70) vorgesehen, mit deren Hilfe das ent­ wickelte Tonerbild von der Trommel (10) auf einen blattförmigen Träger (60) übertragbar ist.

2. Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zwischen der vierten und fünften Position lie­ genden siebten Position bezüglich des Umfangs der Trommel (10) Einrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe das Maskiermaterial von der fotoleitenden Oberfläche (12) ent­ fernbar ist.

3. Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maskiermaterial durch die geladenen Tonerpartikel des Entwicklers gebildet ist.

4. Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Potential erheblich niedriger ist als das erste Potential.

5. Kopiergerät zur elektrofotografischen Herstellung einer Kopie eines Originals, gekennzeichnet durch die Kombina­ tion folgender Merkmale:

• a) Es ist ein Träger (10) mit einer fotoleitenden Ober­ fläche (12) vorgesehen;
• b) es sind Aufladeeinrichtungen (18) vorgesehen, mit deren Hilfe die fotoleitende Oberfläche (12) auf ein vorgegebenes Potential aufladbar ist;
• c) es sind Belichtungseinrichtungen (20) vorgesehen, mit deren Hilfe die fotoleitende Oberfläche (12) mit einem optischen Abbild des zu kopierenden Dokuments belichtet wird, um ein latentes, elektrostatisches Ladungsbild zu erzeugen, wobei die Belichtungszeit ausreichend kurz gewählt wird, um die Hintergrund­ bereiche des latenten, elektrostatischen Ladungsbildes auf ein erstes Potential zu entladen, welches deut­ lich höher ist als die Hälfte des vorgegebenen Poten­ tials;
• d) es sind erste Entwicklungseinrichtungen (29) vorgese­ hen, mit deren Hilfe das latente elektrostatische La­ dungsbild mit einem Maskiermaterial entwickelbar ist, welches undurchsichtige geladene Partikel enthält, wo­ bei die ersten Entwicklungseinrichtungen (29) eine erste Elektrode umfassen, die mit einer ersten Vor­ spannung vorgespannt ist, welche kleiner ist als das vorgegebene Potential, aber ausreichend größer als das erste Potential, um die Abscheidung von Maskiermaterial in Hintergrundbereichen des Ladungsbildes zu verhin­ dern;
• e) es sind Beleuchtungseinrichtungen (42) vorgesehen, mit deren Hilfe das entwickelte Ladungsbild gleichmäßig be­ leuchtet wird, um die Hintergrundbereiche auf ein zweites Potential zu entladen, welches niedriger ist als das erste Potential und um damit den Kontrast des Ladungsbildes zu verstärken;
• f) es sind zweite Entwicklungseinrichtungen (46 bis 54) vorgesehen, um das kontrastverstärkte Ladungsbild mit einem Entwickler zu entwickeln, der geladene Toner­ partikel umfaßt, wobei die zweiten Entwicklungsein­ richtungen eine zweite Elektrode (54) umfassen, die mit einer zweiten Vorspannung vorgespannt ist, welche größer ist als das zweite Potential, aber kleiner als das erste Potential; und
• g) es sind Übertragungseinrichtungen (60 bis 70) vorgese­ hen, mit deren Hilfe das entwickelte Tonerbild von der Trommel (10) auf einen blattförmigen Träger (60) über­ tragbar ist.