DE3445528C2

DE3445528C2 -

Info

Publication number: DE3445528C2
Application number: DE3445528A
Authority: DE
Inventors: Mitsugu Oishi; Hidefumi Higashiyamatoshi Tokio/Tokyo Jp Knai
Original assignee: Casio Computer Co Ltd; Casio Electronics Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd; Casio Electronics Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1983-12-13
Filing date: 1984-12-13
Publication date: 1988-07-21
Also published as: FR2557749A1; US4634259A; GB2152706A; GB2152706B; FR2557749B1; GB8431395D0; DE3445528A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrofotografisches Zweifarben- Kopier- oder Aufzeichnungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Gerät ist zum Beispiel aus der DE-AS 20 59 120 bekannt. Die beiden Aufladevorrichtungen dienen zum Aufladen des Aufzeichnungsmaterials mit entgegengesetzen Polaritäten, und beim Belichten des Aufzeichnungsmaterials entstehen zwei Bildmuster mit gegenpolaren, einander überlagerten Ladungsbildern, die von einer ersten bzw. einer zweiten Entwicklungsvorrichtung für unterschiedliche Farben entwickelt werden.

Es ist nun bei solchen Zweifarben-Kopiergeräten beobachtet worden, daß sich die beiden Farben häufig in unerwünschter Weise vermischen. Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, dies zu vermeiden. Zum besseren Verständnis der Erfindung sei zunächst anhand der Fig. 1-3 der Aufbau einer Koronaentladungseinrichtung eines bekannten Geräts skizziert.

Die Koronaentladungseinrichtung besitzt einen Entladungsdraht 1 und eine Abschirmgehäuse 2. Eine an den Entladungsdraht 1 angelegte Hochspannung ionisiert die Luft in der Umgebung. Das ionisierte Gas strömt zu dem entgegengesetzten Pol, d. h., zu einem geerdeten photoleitfähigen Körper 3, so daß dessen Oberfläche aufgeladen wird. Nach Fig. 1 werden die Ionen radial von dem Entladungsdraht 1 abgestrahlt.

Wenn bereits ein erstes Bild auf dem Aufzeichnungsmaterial 3 in Form eines Ladungsbildes gespeichert ist, konzentrieren sich also die Ionen bei der anschließenden Aufladung des Aufzeichnungsmaterials an den Kanten und Linienabschnitten des ersten Bildes, wo ein großer Potentialunterschied herrscht, so daß die Stärke der Aufladung in diesen Abschnitten den Vorspannungs-Pegel der noch durchzuführenden, zweiten Bildentwicklung erreicht, mit der Folge, daß das Tonermaterial für das erste Bild sich mit dem - andersfarbigen - Tonermaterial für das zweite Bild während der zweiten Entwicklung vermischt.

Dies soll anhand von Fig. 2 erläutert werden.

Im Schritt (a) wird das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial vom N-P-Typ zunächst mit einer ersten Polarität aufgeladen. Im Schritt (b) wird das Aufzeichnungsmaterial entsprechend einer Vorlage OR bildmäßig belichtet, so daß ein entsprechendes latentes Bild entsteht (die Vorlage umfaßt Farben A und B auf weißem Untergrund C). Die Belichtung erfolgt über ein Filter, welches die Farbe A zurückhält, jedoch die Farbe B durchläßt. Im Schritt (c) erfolgt die erste Entwicklung, bei der ein Toner a der Farbe A auf diejenigen Abschnitte aufgebracht ist, die beim ersten Belichtungsvorgang nicht belichtet wurden, so daß ein erstes Tonerbild erzeugt wird. Im Schritt (d) erfolgt eine zweite Aufladung mit einer zweiten, der ersten Polarität entgegengesetzen Polarität. Da sich bei der zweiten Aufladung die Ionen im Kantenbereich des ersten Bildes konzentrieren, erfolgt selbst in denjenigen Bereichen eine Umkehr zu der hier positiven Polarität der zweiten Aufladung, wo der Toner a mit der Farbe A bereits aufgebracht wurde. An diesen Stellen wird der Vorspannungspegel erreicht, der dafür sorgt, daß bei der zweiten Entwicklung ein Toner b der Farbe B an dem Aufzeichnungträger haften bleibt. Als Folge davon befindet sich der Toner b mit der Farbe B auch auf denjenigen Abschnitten des Aufzeichnungsträgers, wo sich bereits der Toner a der Farbe A befindet. Dadurch kommt es zu einer Vermischung der Farben bei der zweiten Entwicklung, nachdem die zweite bildmäßige Belichtung nach der zweiten Aufladung stattgefunden hat (Schritt (e)).

Um dem obigen Problem zu begegnen, kann man daran denken, die in Fig. 3 dargestellte Koronaentladungseinrichtung als zweite Aufladevorrichtung zu verwenden. Diese Koronaentladungseinrichtung besitzt außer dem Entladungsdraht 1 und dem Abschirmgehäuse noch ein Isolierstoff-Schlitzelement 4, das an der Öffnung des Abschirmgehäuses 2 angeordnet ist, so daß die Ionen nur durch den Schlitz austreten können. Durch diese Maßnahme läßt sich eine gewisse Verbesserung der Bildqualität erreichen, allerdings läßt sich eine Vermischung der beiden Farben in den Randbereichen der Bilder nicht vermeiden.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß zur Aufladung nur diejenigen Ionen beitragen können, die durch den Schlitz des Schlitzelements 4 gelangen können. Die Aufladung ist nur relativ schwach.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrofotografisches Zweifarben-Kopier- oder Aufzeichnungsgerät in der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem Vermischungen der Farben für das erste bzw. das zweite Bild weitestgehend vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch das mit einer Isolatorschicht versehene Steuergitter läßt sich erreichen, daß der Strom der bei der Koronaentladung entstehenden Ionen so beherrscht werden kann, daß die Ionen im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials auf dem Aufzeichnungsmaterial auftreffen. Dadurch beschränkt sich die Aufladung des Aufzeichnungsmaterials auf solche Bereiche, die noch kein Tonermaterial enthalten. Insbesondere wird vermieden, daß sich in den Kantenbereichen des zuerst aufgebrachten Bildes zwei verschiedenfarbige Tonermaterialien mischen. Das kopierte oder aufgezeichnete Bild besitzt gute Qualität.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Skizze einer Koronaentladungseinrichtung eines herkömmlichen elektrofotografischen Zweifarben-Kopier- oder Aufzeichnungsgeräts,

Fig. 2 eine Skizze, die verschiedene Zustände beim Herstellen einer Zweifarben-Kopie veranschaulicht,

Fig. 3 eine Skizze einer weiteren Ausführungsform einer herkömmlichen Koronaentladungseinrichtung,

Fig. 4 eine Skizze eines erfindungsgemäßen Zweifarben-Kopier- oder Aufzeichnungsgeräts,

Fig. 5 eine Skizze einer für eine zweite Aufladung vorgesehene Sekundäraufladungs- Einheit,

Fig. 6 eine Skizze, die den Zustand eines Steuergitters der Sekundäraufladungseinheit nach Fig. 5 veranschaulicht,

Fig. 7 eine Skizze, die den Strom von bei der Koronaentladung entstehenden Ionen veranschaulicht,

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Betriebs eines erfindungsgemäßen Geräts,

Fig. 9 und 10 Skizzen verschiedener Ausführungsformen eines Steuergitters für eine Koronaentladungseinrichtung,

Fig. 11 eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Oberflächenpotential eines Aufzeichnungsmaterials und der Anzahl von Ladungsträgern veranschaulicht,

Fig. 12 eine weitere Ausführungsform einer Sekundäraufladungs- Einheit,

Fig. 13 schematische Skizzen, die den Betrieb der Einheit nach Fig. 12 veranschaulichen,

Fig. 14 eine Übersicht, die zeigt, wie sich das Oberflächenpotential eines photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials bei der Erzeugung eines Bildes ändert,

Fig. 15 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zweifarben-Kopier- oder Aufzeichnungsgeräts,

Fig. 16 eine Übersicht, die zeigt, wie sich das Oberflächenpotential auf dem Aufzeichnungsmaterial beim Betrieb des Geräts nach Fig. 15 ändert,

Fig. 17 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 16 für eine Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 18 eine Skizze einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts,

Fig. 19 eine Übersicht, die den Betrieb der Ausführungsform gemäß Fig. 18 veranschaulicht,

Fig. 20 und 22 jeweils einen Grundriß einer Ausführungsform eines Steuerschirms und

Fig. 21 eine Skizze, die veranschaulicht, wie sich das Oberflächenpotential des Aufzeichnungsträgers beim Betrieb des Geräts ändert.

Fig. 4 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrofotografischen Zweifarben-Kopier- oder Aufzeichnungsgerät. Speziell dient das Gerät als Kopiermaschine. Die bei der obigen Erläuterung der Fig. 1-3 als erste bzw. zweite Aufladung bezeichneten Aufladungen werden hier auch als Primäraufladung bzw. Sekundäraufladung bezeichnet. Entsprechendes gilt für die Belichtung und die daran anschließende Entwicklung. Das Aufzeichnungsmaterial vom P-N-Typ hat hier die Form eines photoleitfähigen Körpers 10, der sich in Pfeilrichtung dreht. Entlang dem Umfang des Körpers 10 sind nacheinander angeordnet: eine Primäraufladungs-Einheit 11, eine Sekundär-Aufladungseinheit 12, eine erste Entwicklereinheit 13, eine zweite Entwicklereinheit 14, ein Belichtungsabschnitt 15, ein Rotfilter 15 a, ein Zyanfilter 15 b, eine Polaritäts- Anpaßeinheit 16, eine Übertragungseinheit 17, einen Reiniger 18, eine Löschlampe 19 sowie weitere Elemente.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die erfindungsgemäße Sekundäraufladungs- Einheit 12.

Die Sekundäraufladungs-Einheit 12 besitzt ein leitendes Abschirmgehäuse 20, einen Koronadraht 21, ein Koronaionenstrom- Steuergitter 22, eine Koronaentladungs-Energiequelle 23 und eine Steuergitter-Vorspannungsquelle 24.

Die Öffnung des Abschirmgehäuses 20 ist 20 bis 30 mm breit. Der Koronadraht 21 ist ein Wolframdraht oder ein goldplattierter Wolframdraht mit einem Durchmesser von 50 bis 80 µm. Durch die Koronaentladungs-Energiequelle 23 wird eine vorbestimmte Spannung an den Koronadraht 21 gelegt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist das Koronaionenstrom-Steuergitter 22 an oder in der Nähe der Öffnung des Abschirmgehäuses 20 angeordnet und an die Gitter-Vorspannungs-Quelle 24 angeschlossen.

Das Koronaionenstrom-Steuergitter 22 besitzt mehrere Leiter 25, die parallel zu dem Koronadraht 21 verlaufen, und Isolierschichten 26, die jeweils diejenige Seite eines zugehörigen Leiters 25 abdecken, die dem Koronadraht 21 zugewandt ist. Die Leiter 25 sind, wie Fig. 6 zeigt, an die Spannungsquelle 24 angeschlossen.

Wenn beispielsweise eine Spannung von 5-6 kV von der Korona-Entladungs-Energiequelle 23 an den Koronadraht 21 gelegt wird, so wird diejenige Seite des Koronaionenstrom- Steuergitters 22, die dem Koronadraht 21 zugewandt ist, d. h. die Oberfläche jedes der Isolierschichten 26, durch die erzeugten Koronaionen positiv aufgeladen. Da die Leiter 25 des Koronaionenstrom-Steuergitters 22 über die Steuergitter-Vorspannungs-Quelle 24 geerdet sind, werden nun zwischen den Leitern des Steuergitters 22 die in Fig. 6 durch gestrichelte Pfeile angedeuteten Feldlinien erzeugt. Hierdurch werden Koronaionen 27 entlang den elektrischen Feldlinien beschleunigt und laufen mit hoher Geschwindigkeit in Richtung auf den photoleitfähigen Körper 10, und zwar in einer zu dem Körper 10 senkrechten Richtung. Auf diese Weise können die Koronaionen 27 unabhängig von dem Oberflächenpotential auf dem photoleitfähigen Körper 10, welches durch ein erstes elektrostatisches, latentes Bild auf dem photoleitfähigen Körper 10 bestimmt wird, sich geradeaus bewegen. Hierdurch läßt sich das gesamte Bild gleichförmig positiv machen, wobei das durch das erste elektrostatische latente Bild erzeugte Potential unverändert bleibt. Im folgenden soll ein Arbeitsablauf des Zweifarben-Bildkopiergeräts mit der Sekundäraufladungs- Einheit 12 beschrieben werden. Wie Fig. 8a zeigt, wird mit Hilfe der Primäraufladungseinheit 11 auf die Oberfläche des photoleitfähigen Körpers 10 gleichmäßig eine negative Primäraufladung aufgebracht. Wenn ein Bild auf einer Vorlage (Original) 28 (die weiße Abschnitte Wo, rote Abschnitte Ro und schwarze Abschnitte Bo aufweist) belichtet wird (erste Belichtung), wobei das Licht durch das Rotfilter 15 a hindurchgeht oder nicht, so wird das Oberflächenpotential derjenigen Abschnitte des photoleitfähigen Körpers 10, die rot und weiß entsprechen, aufgrund der durch das Licht bewirkten Schwächung wesentlich herabgesetzt, jedoch wird der Bereich des photoleitfähigen Körpers 10, welcher schwarz entspricht, nicht geschwächt, so daß ein erstes elektrostatisches latentes Bild, dessen Oberflächenpotential dem Anfangspegel entspricht, erzeugt wird, wie Fig. 8b zeigt.

Wenn dieses erste elektrostatische latente Bild von der ersten Entwicklungseinheit 13, die schwarzen Toner enthält, entwickelt wird (erste Entwicklung), so haftet positiv aufgeladener schwarzer Toner 29 nur an dem Schwarz entsprechenden Abschnitt des photoleitfähigen Körpers 10, wie in Fig. 8c gezeigt ist. Um zu vermeiden, daß roter Toner 30 an dem Schwarz entsprechenden Abschnitt des Körpers 10 während der Rot-Entwicklung haften bleibt, ist es von eminenter Bedeutung, daß das Potential in dem Schwarz entsprechenden Abschnitt nach der Schwarz-Entwicklung praktisch auf dem gleichen Wert gehalten wird wie vor der Schwarz-Entwicklung und daß die Potentialdifferenz von Rot bzw. Schwarz entsprechenden Abschnitten in bezug auf den Schwarz-Abschnitt auf einem geeigneten Wert gehalten wird. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, daß der Widerstand eines Entwicklermittels, falls dieses aus einer Komponente besteht, oder der Widerstand des Trägers und des Toners, wenn das Entwicklermittel aus zwei Komponenten besteht, im Zeitpunkt der Entwicklung einer ersten Farbe ausreichend groß ist. Wenn der Widerstand des Entwicklermittels im Zeitpunkt der Schwarz-Entwicklung niedrig ist, kommt es zu einem Leckfluß von Ladung in dem Schwarz entsprechenden Abschnitt durch das Entwicklermittel hindurch zur Seite der Entwicklereinheit und damit zu einer Verringerung des Potentials, während Ladung von der Seite der Entwicklereinheit her in die Rot und Weiß entsprechenden Abschnitte gelangt und deren Potential erhöht, so daß die Potentialdifferenz zwischen den Rot und Weiß entsprechenden Abschnitten einerseits und dem Schwarz entsprechenden Abschnitt andererseits klein wird. Erfolgt die Sekundäraufladung ohne irgendwelche Gegenmaßnahmen, so verringert sich also die Potentialdifferenz zwischen den Rot und Weiß entsprechenden Abschnitten einerseits und dem Schwarz entsprechender Abschnitt andererseits. Dies ist der Grund dafür, daß das Entwicklermittel so gewählt wird, daß sein Widerstand größer als 10⁹ Ohm · cm ist, da dann eine Potentialverringerung kaum durch Ladungsabfluß im Schwarz entsprechenden Abschnitt verursacht wird und keine Potentialänderung in den Rot und Weiß entsprechenden Abschnitten verursacht wird.

Wenn mit der mit dem Koronaionenstrom-Steuergitter 22 ausgestatteten Sekundäraufladungseinheit 12 die positive oder Sekundäraufladung auf die Oberfläche des photoleitfähigen Körpers 10 aufgebracht wird, wobei diese Aufladung eine entgegengesetzte Polarität hat wie die Primäraufladung, so wird die Potential-Polarität an den Weiß und Rot entsprechenden Abschnitten invertiert, und es erfolgt eine positive Aufladung, wie in Fig. 8d gezeigt ist, jedoch wird das Oberflächenpotential in dem Schwarz entsprechenden Abschnitt durch die positive Polarität abgesenkt und nimmt etwa Null-Pegel an, da der Schwarz entsprechende Abschnitt auf einem hohen Potential negativer Polarität gehalten wird. Durch diese Sekundäraufladung kann also das Potential an den Weiß und den Rot entsprechenden Abschnitten, welches durch den Lichteinfluß von negativer Polarität auf Null- Pegel abgesenkt wurde, auf ein hohes Potential positiver Polarität invertiert werden, was eine Entwicklung zuläßt, während das Potential in dem Schwarz-Abschnitt auf einem Potential-Pegel zurückgehalten werden kann, der genügend unterhalb dem einer Entwicklung zulassenden Potential liegt. Üblicherweise konzentrieren sich Koronaionen entgegengesetzter Polarität im Verlauf der Sekundäraufladung und fliegen zu den schwarzen scharfen Linien und Kanten des ersten Bildes, die einen hohen Kontrast des elektrischen Feldes aufweisen, verglichen mit dem Umgebungsbereich, so daß die Polarität dadurch umgekehrt wird und roter Toner an bereits haftendem schwarzen Toer haftet. Im Gegensatz dazu werden durch die erfindungsgemäße Sekundäraufladungs-Einheit 12 die Koronaionen veranlaßt, senkrecht zur Oberfläche des Körpers 10 auf den photoleitfähigen Körper zu strömen. Zusätzlich ist die Geschwindigkeit des Koronaionenstromes so hoch, daß die Koronaionen ihre gerade Richtung beibehalten, wodurch verhindert wird, daß sich Koronaionen auf den erwähnten Teilabschnitten konzentrieren und demzufolge roter Toner auf den feinen Linien unter den Kanten des ersten Bildes haften bleibt. Erfindungsgemäß wird die Sekundäraufladung mit Hilfe des Koronaionenstrom-Steuergitters durchgeführt, so daß man einen Potentialkontrast erhält, der ausreichend groß ist, um zu verhindern, daß der Toner zur Bildung des Sekundärbildes an den feinen Linien und Kanten des ersten Bildes haftet.

Wenn die zweite Belichtung der Vorlage 28 durch das Zyanfilter 15 b, welches rotes Licht abhält, erfolgt, und zwar zeitlich synchronisiert mit der Bildung des ersten elektrostatischen Bildes nach dem Sekundär-Aufladevorgang, so wird das Potential in dem der Farbe Weiß entsprechenden Abschnitt aufgrund der durch das Licht bewirkten Dämpfung stark abgesenkt, jedoch wird das Potential in dem der Farbe Rot entsprechenden Abschnitt nicht gedämpft, sondern auf einem Pegel gehalten, der etwa dem Pegel bei der Sekundäraufladung entspricht; denn der der Farbe Rot entsprechende Abschnitt wird nicht belichtet. Hierdurch wird ein zweites elektrostatisches latentes Bild erzeugt, bei dem nur die Ladung in dem der Farbe Rot entsprechenden Abschnitt stehen bleibt, wie in Fig. 8e gezeigt ist. Wenn dann dieses zweite elektrostatische latente Bild entwickelt wird (zweite Entwicklung), wozu die zweite Entwicklereinheit 14, die roten Toner enthält, eingesetzt wird, so haftet negativ aufgeladener roter Toner 30 nur an dem der Farbe Rot entsprechenden Abschnitt, wie in Fig. 8f gezeigt ist. Mithin wird der der Farbe Schwarz entsprechende Abschnitt auf dem photoleitfähigen Körper 10 durch den positiv geladenen schwarzen Toner 29 entwickelt, während der der Farbe Rot entsprechende Abschnitt auf dem Körper 10 durch den negativ aufgeladenen roten Toner 30 entwickelt wird. Hierdurch kann ein brilliantes Zweifarben- Toner-Bild ausreichender Dichte erzeugt werden.

Dieses Zweifarben-Toner-Bild auf dem photoleitfähigen Körper 10 wird in der Übertragungseinheit 17 auf einen Bogen Papier übertragen und dort fixiert, so daß schließlich ein Zweifarbenbild vorliegt.

Die Übertragung kann mittels statischer Elektrizität, Druck, Wärme oder dergleichen vorgenommen werden. Bei der elektrostatischen Übertragung muß die Ladung des einen Toners in ihrer Polarität durch die Polaritätseinstell-Einheit 16 umgekehrt werden, bevor die Übertragung stattfindet; denn das Zweifarben-Bild auf dem photoleitfähigen Körper 10 besteht aus Toner zweiter Farben, die positiv bzw. negativ aufgeladen sind. Wenn der negativ aufgeladene Toner in dem der Farbe Rot entsprechenden Abschnitt durch die Korona- Entladungseinheit in positive Polarität umgesetzt wird, läßt sich das gesamte Tonerbild dadurch übertragen, daß während der Übertragung eine Ladung negativer Polarität auf die Rückseite des Papierbogens aufgebracht wird. Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß das erfindungsgemäße Zweifarben-Bildaufbaugerät brilliante und farbkräftige Zweifarben-Kopien (Rot und Schwarz) ermöglicht, weil der das zweite Bild bildende Toner nicht an den feinen Linien und an den Kanten des ersten Bildes haften bleibt.

Die gleichen Effekte lassen sich auch dann erreichen, wenn die Leiter des Koronaionenstrom-Steuergitters parallel zueinander in Form eines Gitters oder in Form konzentrischer Kreise angeordnet sind. Der Querschnitt der Leiter ist nicht auf einen kreisförmigen Querschnitt beschränkt, sondern kann z. B. auch quadratisch sein, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Das Koronaionenstrom-Steuergitter kann auch nach einem herkömmlichen Ätzverfahren hergestellt werden. Dazu wird auf eine 0,01-1,0 mm dicke Platte ein Photoresistmaterial mit einer Schichtdicke von 30-200 µm aufgebracht. Die Platte kann z. B. aus Eisen, Aluminium oder Kupfer bestehen. Nach Belichten des Photoresistmaterials werden die Löcher durch chemisches Ätzen gebildet.

Das Koronaionenstrom-Steuergitter kann außerdem durch feine Drähte ähnlich wie ein Netz gebildet sein. Die Linien können durch die oben erwähnten Stoffe gebildet sein, und auf nur einer Seite des Netzes kann eine Beschichtung aus einem isolierenden Harz mit einer Stärke von 30 bis 200 µm zum Beispiel durch Sprühen aufgebracht sein. Außerdem kann auf nur eine Seite eines Kunststoffnetzes ein leitendes Material mit einer Dicke von einigen bis zu einigen 10 µm aufgedampft werden.

Die Größe und die Dichte der Löcher bestimmen sich abhängig von verschiedenen Bedingungen wie z. B. dem Ladungspotential, dem Potential des latenten Bildes, der Belichtung und der Entwicklung bei der Bildung des Zweifarben-Bildes.

Die Form der Löcher kann kreisförmig oder polygonal sein oder eine Zwischenform aufweisen. Bei kreisförmigen Löchern werden dann besonders gute Ergebnisse erzielt, wenn der Lochdurchmesser kleiner als 1 mm ist.

Die an die Leiter des Koronaionenstrom-Steuergitters anzulegende Spannung variiert in Abhängigkeit der Ausgestaltung und Form des Gitters, des wirksamen Lochdurchmessers und dergleichen. Wenn eine Spannung, deren Polarität der Polarität der Koronaionen entgegengesetzt ist, angelegt wird, werden die Koronaionen von den Leitern absorbiert und verringern dadurch den Ionendurchtrittswirkungsgrad. Wenn eine unnötig hohe Spannung der gleichen Polarität wie die Koronaionen angelegt wird, verhindern zwischen den Leitern verlaufende elektrische Feldlinien, daß die Ionen zwischen den Leitern hindurchgelangen, so daß auch hierdurch der Ionendurchtrittswirkungsgrad verringert wird.

Wenn das netzähnliche Steuergitter 16-300 Maschen (hier und im Folgenden jeweils auf 2,54 cm bezogen) besitzt und die Koronaionen positive Polarität haben, wird vorzugsweise eine Spannung von 1-3 kV verwendet.

Wirksam ist es, wenn der Abstand zwischen dem Koroanionenstrom- Steuergitter und der Oberfläche des photoleitfähigen Körpers so klein wie möglich ist. Liegen die genannten Teile jedoch zu nah beieinander, so werden zwischen der Oberfläche des photoleitfähigen Körpers und den Leitern Funkenentladungen hervorgerufen. Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt daher vorzugsweise der Abstand zwischen den Leitern des Koronaionenstrom-Steuergitters und der Oberfläche des photoleitfähigen Körpers zwischen 1 und 5 mm.

Fig. 10 zeigt ein Beispiel für ein Koronaionenstrom- Steuergitter, das sich von den oben beschriebenen Beispielen dadurch unterscheidet, daß eine Isolierschicht auf beiden Seiten der Leiter des Schirms vorgesehen ist, also sowohl auf der Seite des Koronadrahts als auch auf der Seite des photoleitfähigen Körpers. Das Steuergitter 31 besitzt Leiter 32 und Isolierabschnitte 33 und 34, die auf den Oberseiten bzw. Unterseiten der Leiter 32 vorgesehen sind.

Das Koronaionenstrom-Steuergitter 31 mit diesem Aufbau kann Funkenentladungen zwischen der Oberfläche des Körpers 10 und den Leitern 32 aufgrund der auf der Seite des Körpers 10 befindlichen Isolierabschnitte 34 verhindern, so daß man den Abstand zwischen dem Steuergitter 31 und der Oberfläche des photoleitfähigen Körpers 10 verkleinern kann. Darüber hinaus kann auch hier das Koronaionenstrom-Steuergitter 31 in den verschiedenen Varianten ausgeführt werden, die oben erläutert wurden, da sich dieses Gitter von dem oben erläuterten Gitter 22 nur dadurch unterscheidet, daß sowohl auf der Seite des Koronadrahts als auch auf der Seite des photoleitfähigen Körpers der Leiter Isolierabschnitte vorgesehen sind.

Obschon die erwähnte Spannungsquelle in dem oben beschriebenen Beispiel zum Vorspannen des Gitters eingesetzt wird, können die Leiter des Steuergitters auch über einen Widerstand oder dergleichen geerdet werden. In diesem Fall entsteht eine durch den Widerstand bestimmte Spannung durch den Koronaionenstrom zwischen den Leitern. Der Wert des zwischengeschalteten Widerstands wird wahlweise abhängig von der Form des Gitters, der eingestellten Ladespannung und dergleichen gewählt.

Während bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Gleichspannung an den Koronadraht 21 der Sekundär- Aufladungseinheit 12 gelegt wird, nimmt die Aufladungseffizienz bei der Sekundäraufladung unter Reduzierung des Oberflächenpotentials nach der Sekundäraufladung entgegengesetzte Polarität nach und nach ab, wie in Fig. 11 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, wenn die Bilderzeugung wiederholt wird, ohne daß die an den Koronadraht angelegte Spannung geändert wird. Dies deshalb, weil die von dem Koronadraht emittierten Koronaionen sehr stark an den Isolierstoffteilen des Koronaionenstrom-Steuergitters haften und dadurch verhindern, daß nachfolgende Koronaionen durch das Steuergitter gelangen.

Dieses Problem kann durch eine Sekundäraufladungs-Einheit gelöst werden, wie sie in Fig.12 gezeigt ist. Diese Einheit besitzt ein leitendes Abschirmgehäuse 35, einen Koronadraht 36, ein Koronaionenstrom-Steuergitter 37, eine Wechselspannungsquelle 38, eine Vorspannungs-Quelle 39 für das Abschirmgehäuse und eine Steuergitter-Vorspannungs- Quelle 40. Die Öffnung des Abschirmgehäuses 35 beträgt 20-30 mm, und der Koronadraht 36 besteht aus Wolfram oder goldplattiertem Wolfram und hat einen Durchmesser von 50 bis 80 µm. Von der Wechselspannungsquelle 38 wird an den Koronadraht 36 eine vorbestimmte Wechselspannung gelegt. Von der Vorspannungs-Quelle 39 wird an das Abschirmgehäuse 35 eine vorbestimmte Gleichspannung gelegt. Das Koronaionenstrom- Steuergitter 37 ist an oder in der Nähe der Öffnung des Abschirmgehäuses 35 angeordnet, und von der Quelle 40 wird an das Steuergitter 37 eine vorbestimmte Gleich- Vorspannung gelegt.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, enthält das Koronaionenstrom- Steuergitter 37 Leiter- und Isolierabschnitte, die auf denjenigen Seiten der Leiter gebildet sind, die dem Koronadraht 36 zugewandt sind. Erfolgt die Entladung, werden zwischen den Leitern des Steuergitters 37 elektrische Feldlinien erzeugt. Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 13 die Funktionsweise dieser Sekundäraufladungs- Einheit erläutert werden. Wenn eine Wechselspannung angelegt wird, werden von dem Koronadraht positive und negative Koronaionen emittiert. Aus Gründen der Vereinfachung sei hier angenommen, daß die positiven Koronaionen das gleiche Volumen haben wie die negativen. Wenn die an das Abschirmgehäuse angelegte Spannung 0 Volt beträgt, fließen die positiven und die negativen Koronaionen von dem Koronadraht 36 in gleichem Verhältnis in Richtung des Abschirmgehäuses 35 und außerdem zu dessen Öffnung, wie in Fig. 13a gezeigt ist. Wenn eine positive oder eine negative Vorspannung an das Abschirmgehäuse 35 gelegt wird, fließen von dem Koronadraht 36 negative bzw. positive Koronaionen selektiv zu dem Abschirmgehäuse hin, während positive bzw. negative Koronaionen in ausreichendem Maß die Öffnung des Abschirmgehäuses 35 erreichen, um das Koronaionenstrom-Steuergitter 37 zuerst und dann den photoleitfähigen Körper nach und nach aufzuladen, wie in Fig. 13b für eine positive Vorspannung des Abschirmgehäuses 35 gezeigt ist.

Die Isolierabschnitte des Steuerschirms 37 werden zunächst aufgeladen, und dank des hierdurch erzeugten elektrischen Feldes zwischen den Isolierabschnitten und den Leitern können positive Ionen durch die Öffnung hindurchgelangen, um den photoleitfähigen Körper aufzuladen. Wenn die Bilderzeugung und auch das Aufladen wiederholt werden, beginnen positive Koronaionen, unnötigerweise an den Isolierabschnitten des Steuerschirms 37 zu haften. Wie in Fig. 13c dargestellt, steigt die Ladung des Steuergitters 37 an, so daß negative Koronaionen automatisch in größerer Anzahl auf die Isolierabschnitte treffen und dadurch die übermäßig stark vertretenen positiven Koronaionen an den Isolierabschnitten neutralisieren.

Auf diese Weise läßt sich die Zahl positiver Koronaionen, die an den Isolierabschnitten haften, beschränken und mithin die Aufladungseffizienz beibehalten.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 14 ein Kopiervorgang mit dem Zweifarben-Kopiergerät, in dem die oben beschriebene Sekundäraufladungs-Einheit verwendet wird, beschrieben werden.

Unter Verwendung der an die Gleichspannungsquelle von -6,5 kV angeschlossenen Primäraufladungseinheit wird auf die Oberfläche des bipolaren photoleitfähigen Körpers gleichmäßig eine negative Aufladung aufgebracht, um das Oberflächenpotential des photoleitfähigen Körpers auf -550 kV einzustellen (siehe Fig. 14a).

Wenn der photoleitfähige Körper mit dem Bild einer Vorlage OR (mit roten Abschnitten Ro, mit schwarzen Abschnitten Bo und weißen Abschnitten Wo) durch das Rotfilter hindurch bzw. unter Sperrung aufgrund des Rotfilters belichtet (erste Belichtung) wird, fällt das Oberflächenpotential an den den Farben Rot und Weiß entsprechenden Abschnitten auf den photoleitfähigen Körper spürbar von -550 V auf etwa -50 V ab aufgrund der durch das Licht bewirkten Entladung, jedoch wird der der Farbe Schwarz entsprechende Abschnitt nicht entladen, und es wird das erste elektrostatische latente Bild erzeugt, bei dem das Oberflächenpotential auf dem Anfangspegel verbleibt (Fig. 14b).

Wenn dieses erste elektrostatische latente Bild entwickelt wird (erste Entwicklung), indem eine Vorspannung von -200 V an die erste Entwicklereinheit, in der sich schwarzer Toner befindet, gelegt wird, so haftet der positiv geladene schwarze Toner nur an dem der Farbe Schwarz entsprechenden Abschnitt des photoleitfähigen Körpers (siehe Fig. 14c). Um zu verhindern, daß roter Toner auch an dem Schwarz-Abschnitt des photoleitfähigen Körpers haften bleibt, wenn später die Rot-Entwicklung stattfindet, ist es von Bedeutung, daß sich das vor der Schwarz-Entwicklung vorhandene Potential in dem Schwarz-Abschnitt nach der Schwarz-Entwicklung kaum ändert (siehe Fig. 14b), und daß die Potential-Differenz zwischen den Rot und Weiß entsprechenden Abschnitten einerseits und dem Schwarz entsprechenden Abschnitt andererseits auf einem geeigneten Wert gehalten wird. Dies läßt sich in der bereits oben erläuterten Weise erreichen.

Wenn die Sekundäraufladung positiver Polarität auf die Oberfläche des photoleitfähigen Körpers aufgebracht wird, indem eine Wechselspannung von 6,2 kV mit einer Frequenz von 300 Hz dem Koronadraht aufgeprägt wird, an den das Abschirmgehäuse eine Gleichspannung von +3,5 kV gelegt wird und an die Leiter des Koronaionenstrom-Steuergitters eine Gleichspannung von +2,5 kV gelegt wird, wird die Potentialpolarität der den Farben Weiß und Rot entsprechenden Abschnitte invertiert, und es erfolgt eine Aufladung auf eine positive Polarität von +450 V; da jedoch der Schwarz-Abschnitt aus der ersten Aufladung ein hohes Potential negativer Polarität hält, verringert sich dessen Oberflächenpotential dabei auf 0-Pegel (Fig. 14d). Durch die Sekundäraufladung wird das Potential an den den Farben Weiß und Rot entsprechenden Abschnitten, wo die negative Polarität aufgrund der Belichtung reduziert wurde, umgekehrt auf ein so hohes positives Potential, welches eine Entwicklung ermöglicht, während das Potential in dem Schwarz- Abschnitt auf einen Pegel erniedrigt wird, der unter dem eine Entwicklung ermöglichenden Potential liegt.

Wenn nun mit der Vorlage OR über das Zyanfilter zeitlich synchron mit der Bildung des ersten elektrostatischen latenten Bildes erneut belichtet wird, nachdem die Sekundäraufladnung stattgefunden hat, wobei das Zyanfilter rotes Licht abhält, so reduziert sich das Potential in dem der Farbe Weiß entsprechenden Abschnitt in beträchtlichem Maße auf +50 V aufgrund des auffallenden Lichts, jedoch wird das Potential in dem der Farbe Rot entsprechenden Abschnitt nicht durch das Licht gedämpft, da der Rot-Abschnitt nicht von Licht beschienen wird. Dieser Abschnitt wird auf +450 V gehalten, was dem Pegel bei der Sekundäraufladung entspricht. Hierdurch wird das zweite elektrostatische latente Bild erzeugt, bei dem lediglich der aufgeladene Abschnitt entsprechend der Farbe Rot stehenbleibt (Fig. 14e).

Wenn das zweite elektrostatische latente Bild in der Rot- Entwicklereinheit entwickelt wird, haften nur negativ geladene rote Tonerteilchen an dem der Farbe Rot entsprechenden Abschnitt (siehe Fig. 14f).

Daher wird der Schwarz-Abschnitt auf dem photoleitfähigen Körper durch den positiv geladenen schwarzen Toner und der der Farbe Rot entsprechende Abschnitt von negativ geladenem roten Toner entwickelt, so daß insgesamt ein brilliantes und ausreichend farbstarkes Zweifarben-Toner-Bild entsteht.

Das Zweifarben-Tonerbild auf dem photoleitfähigen Körper wird auf das Papier übertragen und dort fixiert, so daß man schließlich ein Zweifarbenbild erhält.

Obschon in einem Versuch die Sekundäraufladung zehntausend Mal wiederholt wurde, zeigte die anfängliche Sekundäraufladungseffizienz keinerlei Änderung, und es wurden nach wie vor ausreichend farbstarke und stabile Zweifarben-Bilder in Schwarz und Rot erhalten. Wie oben in Verbindung mit der ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert wurde, kann das Koronaionenstrom-Steuergitter irgendeine der genannten Konstruktionen aufweisen. Ferner kann der Steuerschirm eine Dreifachschichtstruktur besitzen, bei der Isolierabschnitte, Leiter und wieder Isolierabschnitte übereinander laminiert werden.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf eine Zweifarben- Kopiermaschine, die Erfindung läßt sich jedoch auch auf ein Zweifarben-Aufzeichnungsgerät anwenden, bei dem die Belichtung unter Verwendung einer Flüssigkristall-Mikroverschlußanordnung oder eines LED-Feldes erfolgt. In einem solchen Fall ist es nicht notwendig, das Rotfilter, das Zyanfilter oder dergleichen zum Zwecke der Farbseparierung einzusetzen, sondern man kann die Flüssigkristall-Mikroverschlußanordnung oder das LED-Feld bei der Erzeugung des ersten Bildes durch ein Bildsignal ansteuern, welches dem ersten Teilfarbenbild entspricht, während bei der Bildung des zweiten Bildes ein Bildsignal verwendet wird, welches dem zweiten Teilfarbenbild entspricht.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel (Fig. 4) erfolgen der Aufbau des ersten und des zweiten Bildes bei zwei Umdrehungen des photoleitfähigen Körpers. Wie Fig. 4 zeigt, erfolgt zunächst eine gleichförmige negative Aufladung durch die Primäraufladungs-Einheit 11, dann eine Belichtung durch das Rotfilter 15 a hindurch, zur Bildung eines ersten latenten Bildes, welches in der ersten Entwicklereinheit 13 schwarz entwickelt wird. Nach dieser ersten Umdrehung des photoleitfähigen Körpers 10 erfolgt in der Sekundär-Aufladungseinheit 12 eine zweite, positive Aufladung. Durch das Zyanfilter 15 b erfolgt eine Belichtung zur Erzeugung eines zweiten latenten Bildes, das dann in der zweiten Entwicklereinheit 14 rot entwickelt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform kann ein Zweifarben- Bildaufbau bei nur einer einzigen Drehung des photoleitfähigen Körpers erfolgen. Dazu besitzen die um den photoleitfähigen Körper herum angeordneten Einheiten (Aufladungseinheiten, Entwicklereinheiten, . . . ) eine andere Reihenfolge, betrachtet in Drehrichtung des photoleitfähigen Körpers.

Fig. 15 zeigt ein Beispiel für eine Zweifarben-Kopiermaschine, bei der ein solcher Zweifarben-Bildaufbau stattfindet. Das Kopiergerät besitzt einen bipolaren photoleitfähigen Körper 41, der in Pfeilrichtung drehbar ist, und über seinen Umfang verteilt befinden sich Koronaentladungs- Einheiten 42, 43, Entwicklereinheiten 44, 45, eine Vorübertragungs- Koronaeinheit 46 zur Einstellung einer einheitlichen Polarität des zweifarbigen Tonerbildes, eine Übertragungseinheit 47, ein Separator 48, ein Reiniger 49 und eine Löschlampe 50. Die Primärbelichtung erfolgt über ein Rotfilter 51 zwischen der für die Primäraufladung vorgesehenen Koronaentladungseinheit 42 und der für die Sekundäraufladung vorgesehenen Koronaentladungseinheit 43, wobei die Sekundärbelichtung über ein Zyanfilter 52 zwischen der Koronaentladungseinheit 43 und der Primär-Entwicklereinheit erfolgt.

Fig. 16 zeigt, wie sich das Oberflächenpotential des photoleitfähigen Körpers ändert, wenn der oben beschriebene Vorgang abläuft. Die Primäraufladung des photoleitfähigen Körpers erfolgt, um die Oberfläche des Körpers gleichmäßig negativ aufzuladen (Fig. 16a), und eine (die Farben Rot und Schwarz auf weißem Grund aufweisende) Vorlage wird für die Belichtung (Primärbelichtung) über das Rotfilter dazu verwendet, das erste elektrostatische latente Bild zu erzeugen (Fig. 16b).

Die Rot (R) bzw. Weiß (W) entsprechenden Abschnitte des ersten elektrostatischen latenten Bildes auf der Oberfläche des photoleitfähigen Körpers werden durch eine Sekundäraufladung umgekehrter Polarität invertiert, und es erfolgt erneut eine Belichtung (Sekundärbelichtung) durch das Zyanfilter hindurch, um das zweite elektrostatische latente Bild zu erzeugen (Fig. 16d).

Bei diesem Vorgang wird jedoch auch das erste elektrostatische latente Bild von Zyan-Licht bestrahlt, wodurch sich das Potential verringert, wenn die erneute Belichtung durch das Zyanfilter hindurch erfolgt. Diese Potentialverringerung ist besonders spürbar in Abschnitten niedrigen Potentials des ersten elektrostatischen latenten Bildes, d. h. an denjenigen Abschnitten des ersten latenten Bildes, die dem Halbton- Abschnitt des schwarzen Bildteils entsprechen. Daher besitzt der schwarze Bildteil unzureichende Dichte, und dieser unzureichende Dichteabschnitt des schwarzen Bildteils wird nur grob wiedergegeben, so daß der gesamte schwarze Bildteil eine verschlechterte Gradation besitzt.

Bei diesem Zweifarben-Kopiergerät wird daher das Potential gemäß Fig. 17 eingestellt. Unter Verwendung der an eine Gleichspannungsquelle von -6,3 kV angeschlossenen Koronaentladungs- Einheit 43 wird auf den photoleitfähigen Körper 41 eine (Primär-)Ladung gleichmäßig aufgebracht, um die Oberfläche negativ aufzuladen, und dann erfolgt eine (erste) Belichtung des photoleitfähigen Körpers 41 über das Rotfilter 51. Die Rot und Weiß entsprechenden Abschnitte werden von dem Licht entladen, so daß sich deren Oberflächenpotentiale gegenüber dem in Fig. 17a gezeigten Anfangspegel auf den in Fig. 17b gezeigten Pegel ändern, während der Schwarz-Abschnitt B nicht beeinflußt wird und sein Oberflächenpotential auf dem Anfangspegel (-500 V) hält. Hierdurch wird das erste elektrostatische latente Bild erzeugt.

Wenn auf die Oberfläche des photoleitfähigen Körpers eine (Sekundär-)Ladung gleichmäßig aufgebracht wird, wozu die Koronaentladungseinheit 43 verwendet wird, die eine Polarität erzeugt, die zu der gemäß Fig. 17a erzeugten Polarität entgegengesetzt ist, und die das Koronaionenstrom-Steuergitter besitzt, werden die Potentialpolaritäten an den Weiß- und Rot-Abschnitten W bzw. R invertiert und werden positiv (+150 V). Da der Schwarz-Abschnitt ursprünglich auf ein hohes negatives Potential aufgeladen war, verbleibt in dem Schwarz-Abschnitt noch ein solches negatives Potential, welches eine brilliante Entwicklung des Schwarz-Abschnitts ermöglicht, selbst wenn dieses Oberflächenpotential durch die positive Ladung bis zu einem gewissen Maß verringert wurde. Daher ist das von der Koronaentladungs-Einheit 43 bei diesem Vorgang aufgebrachte Potential so gewählt, daß durch Licht erniedrigte Potentiale an den Weiß- und Rot-Abschnitten W bzw. R auf so große positive Potentiale umgekehrt werden, daß die genannten Abschnitte entwickelt werden können, und daß das Potential des Schwarz-Abschnitts nicht weiter abgesenkt wird als bis auf ein solches negatives Potential, welches eine Entwicklung des Schwarz-Abschnitts unmöglich macht.

Hierbei ist es wichtig, daß der Absolutwert | V _BL | des Potentials V _BL in dem Schwarz-Abschnitt B und der Absolutwert |V _R| des Potentials V _R des Rot-Abschnitts R auf die Beziehung |V _BL|<|V _R| eingestellt werden, vorzugsweise auf |V _R/V _BL|<1/2, und daß das Potential in dem der Farbe Weiß entsprechenden Abschnitt beim anschließenden Belichten durch das Zyanfilter hindurch durch eine kleine Menge Licht ausreichend erniedrigt wird. Bei einer solchen Einstellung, und wenn die Belichtung (zweite Belichtung) durch das Zyanfilter 52 hindurch erfolgt, wird der gesamte Weiß entsprechende Abschnitt W gleichförmig durch das Licht entladen, und das Potential in dem der Farbe Rot entsprechenden Abschnitt R wird entsprechend der Dichte der Vorlage erniedrigt, wodurch das zweite elektrostatische latente Bild (Fig. 17d) erzeugt wird. Die Empfindlichkeit des photoleitfähigen Körpers ist für negative Aufladung einerseits und positive Aufladung andererseits unterschiedlich, die Differenz hängt ab von der Dicke der photoleitfähigen Schicht. Bei zunehmender Schichtdicke ist die Empfindlichkeit des photoleitfähigen Körpers bei positiver Aufladung größer und bei negativer Aufladung geringer. Durch entsprechende Wahl der Schichtdicke des photoleitfähigen Körpers läßt sich ein gewünschtes Verhältnis der Empfindlichkeiten derart einstellen, daß z. B. das negative Potential, welches das erste elektrostatische latente Bild darstellt, durch die Entladung gemäß der Farbe Weiß entsprechenden Abschnitts W praktisch nicht beeinflußt wird. Der bipolare photoleitfähige Körper 41 hatte bei Versuchen den halben Belichtungswert oder die halbe Empfindlichkeit von 5,0 Lux · s bei der negativen Aufladung und eine Empfindlichkeit von 2,0 Lux · s während der positiven Aufladung, bezogen auf die gleiche Potentialabsenkung.

Wenn das so gebildete erste und das so gebildete zweite elektrostatische latente Bild in der oben beschriebenen Weise mit zwei Arten von Tonern entwickelt werden, die mit einander entgegengesetzter Polarität aufgeladen sind, und wenn insbesondere der Schwarz-Abschnitt B von positiv aufgeladenem schwarzem Toner entwickelt wird, während der Rot-Abschnitt durch negativ aufgeladenen roten Toner entwickelt wird, wird ein Zweifarben-Bild geschaffen, und dieses Zweifarben- Bild auf der Oberfläche des photoleitfähigen Körpers wird auf Papier 53 übertragen und dort fixiert, so daß schließlich ein brilliantes Zweifarben-Bild mit den Farben Rot und Schwarz erhalten wird.

Das Aufladen, welches mit der oben beschriebenen Entladungseinheit mit Steuergitter vorgenommen wird, läßt sich bei einem Zweifarben-Verfahren anwenden, welches als ein weiteres Beispiel beschrieben werden soll. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben werden.

Fig. 18 zeigt ein Beispiel für das Zweifarben-Bildkopiergerät. Ein photoleitfähiger Körper 54 ist in Richtung des Pfeils drehbar angeordnet, und er besitzt eine Schicht aus einem bipolaren organischen Photoleiter auf einem zylindrischen Aluminiumsubstrat. Um den photoleitfähigen Körper 54 herum verteilt angeordnet sind Koronaentladungseinheiten 55, 56, Zweikomponenten-Entwicklereinheiten 57, 58, eine Vorübertragungskoronaeinheit 59, eine Übertragungseinheit 60, ein Separator 61, ein Reiniger 62 und eine Löschlampe 63.

Unter Verwendung der Koronaentladungs-Einheit 55, die an eine Gleichspannungsquelle von -6,3 kV angeschlossen wird, erfolgt eine gleichmäßige Aufladung (Primäraufladung) des photoleitfähigen Körpers 54 (siehe Fig. 19a). Eine (die Farben Rot und Schwarz auf weißem Grund aufweisende) Vorlage wird von einer (nicht gezeigten) Lampe bestrahlt, und das reflektierte Licht belichtet über ein Rotfilter 64 den photoleitfähigen Körper 54 (erste Belichtung), um ein erstes elektrostatisches latentes Bild zu erhalten.

Das Oberflächenpotential in dem schwarz entsprechenden Abschnitt B beträgt direkt anschließend an die Belichtung -500 V, und das in den Rot- und Weiß-Abschnitten R bzw. W beträgt jeweils -50 V (siehe Fig. 19b). Dann erfolgt die Sekundär-Aufladung des photoleitfähigen Körpers 54, um sein Oberflächenpotential in der Polarität umzukehren, wozu die an eine Gleichspannungsquelle von +6,5 kV angeschlossene Koronaentladungs-Einheit 56 verwendet wird. Die Koronaentladungs-Einheit 56 besitzt ein Steuergitter, das aus laminierten Isolierabschnitten auf Metalleitern besteht. Die Aufladung in bezug auf den photoleitfähigen Körper 54 erfolgt derart, daß die Leiter des Steuergitters dem Körper 54 zugewandt sind und daß eine Spannung von +2,5 kV an die Leiter gelegt wird. Bei diesem Beispiel enthält das Steuergitter Isolierabschnitte und Leiter in Form eines Gitters mit 200 Maschen, wobei die lichte Maschenweite oder Öffnungsfläche in bezug auf die Gesamtfläche des Gitters 40% beträgt.

Wenn der Aufladevorgang unter Verwendung der mit einem solchen Steuergitter ausgestatteten Koronaentladungs-Einheit 56 durchgeführt wird, werden positive Koronaionen aufgrund der zwischen den Isolierabschnitten und den Leitern und auch zwischen den Leitern und dem photoleitfähigen Körper entstehenden elektrischen Feldern geradlinig vorangetrieben, so daß eine Aufladung positiver Polarität erfolgt, ohne daß das erste elektrostatische latente Bild teilweise entladen wird.

Das Oberflächenpotential auf dem photoleitfähigen Körper 54 direkt im Anschluß an eine solche Aufladung betrug -250 V im Schwarz-Bereich und +200 V in den Weiß- und Rotabschnitten (siehe Fig. 19c).

Bei der ersten Entwicklung wird lediglich der Schwarz- Abschnitt entwickelt, und zwar mit schwarzem Toner BT, wozu die Entwicklereinheit 57 eingesetzt wird, an die eine Entwicklervorspannung von +100 V angelegt wird. Wenn nun ein Träger des Kunstharzmischtyps verwendet wird, der einen spezifischen Widerstand von 10¹³ Ohm · cm besitzt, und der aus der Mischung von Ferrit und Kunstharz besteht, fließt das Oberflächenpotential des photoleitfähigen Körpers im Zeitpunkt der Entwicklung praktisch kaum ab, und es wird keine Änderung der Potentiale in den Weiß- und Rotabschnitten B bzw. R verursacht (siehe Fig. 19d).

Wenn die Vorlage von der Beleuchtungslampe erneut angestrahlt und der photoleitfähige Körper 54 von dem reflektierten Licht, welches das Zyanfilter 65 durchläuft, belichtet wird (zweite Belichtung), bleiben die Schwarz- und die Rot-Abschnitte B bzw. R immer noch auf -250 V bzw. +200 V, jedoch wird der Weiß-Abschnitt ausreichend stark entladen und nimmt ein Potential von +30 V an, wodurch ein zweites elektrostatisches latentes Bild erzeugt wird (siehe Fig. 19e). Diese zweite elektrostatische Bild wird entwickelt (zweite Entwicklung), wozu roter Toner RT negativer Polarität, also mit einer dem Potential im Rotabschnitt R entgegengesetzter Polarität, in der Entwicklereinheit 58, an die eine Vorspannung von +50 V angelegt wird, verwendet wird (siehe Fig. 19f). Der nun verwendete Träger ist ebenfalls vom Kunstharzgemisch-Typ.

Die Polarität des roten Toners RT auf dem photoleitfähigen Körper 54 wird durch die Vorübertragungskoronaeinheit 59 ins Positive umgekehrt, wobei an die Einheit 59 eine Spannung von +4,8 kV gelegt wird, und sowohl das rote als auch das schwarze Tonerbild werden in der Übertragungseinheit 60, an die -5,0 kV angelegt werden, auf ein Papier 66 übertragen. Das Papier 66 wird durch den Separator 61 von dem photoleitfähigen Körper 54 getrennt. An den Separator ist eine Wechselspannung von 4,8 kV gelegt. Das Papier 66 wird dann in einer (nicht gezeigten) Fixiereinheit fixiert. Hierdurch erhält man ein brilliantes zweifarbiges (rot-schwarzes) Bild.

Der auf dem photoleitfähigen Körper 54 verbleibende Toner wird von dem Reiniger 62 entfernt, und das auf dem Körper 54 verbleibende Restpotential wird mit der Löschlampe 63 entfernt, so daß der Körper für den nächsten Zyklus bereit ist.

Da der schwarze Bildabschnitt auf dem photoleitfähigen Körper 24 gebildet wird, bevor die zweite Belichtung durch das Zyanfilter 65 hindurch erfolgt, wie es für dieses Beispiel oben erläutert wurde, wird keine Verringerung der Bilddichte durch den Potentialabfall im Schwarz-Abschnitt verursacht, wenn die zweite Belichtung stattfindet.

Wenn zwischen der Richtung, in der die Öffnungen, in Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsmaterials gesehen, hintereinander angeordnet sind, und der Bewegungsrichtung (in Fig. 20 durch eine Pfeil gekennzeichnet), in der die Aufladung von statten geht, ein Winkel von 0° vorhanden ist (R in Fig. 20), ändert sich das Oberflächenpotential des photoleitfähigen Körpers gemäß Fig. 21 bei dem anhand der Fig. 17 und 19 beschriebenen Vorgang. Wenn die Oberfläche des photoleitfähigen Körpers gleichförmig mit negativer Polarität aufgeladen wird und ein Bild einer Vorlage, die Schwarz- und Rot- Abschnitte auf weißem Grund aufweist, durch das Rotfilter hindurch den photoleitfähigen Körper belichtet, um ein erstes elektrostatisches Bild zu erzeugen, ändert sich das Oberflächenpotential des photoleitfähigen Körpers gemäß den Fig. 21a und 21b. Unter Verwendung des Koronaionenstrom- Steuergitters nach Fig. 20 erhält man durch das zweite Aufladen mit Hilfe der Sekundäraufladungs-Einheit ein Oberflächenpotential gemäß Fig. 21c. Durch die dann folgende Belichtung durch das Zyanfilter hindurch entsteht das Oberflächenpotential gemäß Fig. 21d. Aufgrund der Aufladungs- Unregelmäßigkeiten ist es nicht möglich, ein brilliantes und scharfes Zweifarben-Bild zu erhalten.

Um die Unregelmäßigkeiten der Aufladung zu vermeiden, wird der Winkel R zwischen der oben definierten Öffnungsrichtung und der Aufladerichtung (Pfeil in Fig. 22) in der in Fig. 22 dargestellten Weise geändert. Im folgenden soll die Beziehung zwischen dem aufgeladenen Zustand des photoleitfähigen Körpers und dem Winkel R, der Gitterweite und der Dicke der Isolierbeschichtung erläutert werden.

Stahldrähte wurden zu einem Gitter mit 300 Maschen verarbeitet, wobei die reine Öffnungsfläche 40% der Gesamtfläche des Gitters ausmachte. Dieses Gitter wurde mit einer 10 µm dicken Schicht aus photo-härtbarem Polyester überzogen, woraufhin das Polyestermaterial ausgehärtet wird. Der Winkel R wurde auf verschiedene Werte eingestellt. Mit diesem Koronaionenstrom-Steuergittern wurden Untersuchungen angestellt. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse:

Tabelle 1

In Tabelle 1 repräsentiert ein ○ den Zustand "keine Aufladungs- Unregelmäßigkeit", ein ∆ repräsentiert eine geringe Aufladungs-Unregelmäßigkeit, wobei jedoch keine Probleme hinsichtlich der Bildqualität entstehen, und ein × repräsentiert eine Aufladungs-Unregelmäßigkeit.

Durch Begrenzung des Winkels R auf einen Bereich von 10-80° lassen sich die Aufladungs-Unregelmäßigkeiten sehr stark einschränken. Keine Aufladungs-Unregelmäßigkeit wurde insbesondere bei einem Winkel zwischen 15-35° oder 55-75° beobachtet.

Unter Verwendung eines Koronaionenstrom-Steuergitters aus einem gestrickten Stahldraht-Gitter mit einer 10 µm dicken Beschichtung aus Polyester wurde das Verschwimmen oder Verwischen des Bildes untersucht, indem die Maschengröße des Gitters variiert wurde. Der Winkel R betrug 60°. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse, wobei ein ○ praktisch keine Verwischung, eine ∆ eine geringfügige Verwischung, jedoch ohne Problem, und ein × eine Verwischung oder Unschärfe darstellt.

Tabelle 2

Die Bildunschärfe läßt sich praktisch dadurch vermeiden, daß man die Anzahl von Maschen auf mehr als 150, insbesondere auf mehr als 200 festsetzt, wie aus Tabelle 2 hervorgeht.

Unter Verwendung eines Koronaionenstrom-Steuergitters aus einem Stahldraht-Gitter wurde der Sekundäraufladungseffekt untersucht, wobei die Dicke der aus leicht aushärtbarem Polyester bestehenden Schicht, die das Stahldrahtgitter überzog, von 0 µm auf 40 µm geändert wurde. Der Winkel R betrug 60°. Tabelle 3 zeigt das Ergebnis, wobei ein × eine leichte Aufladung, ein ∆ eine schwierige Aufladung und ein ○ eine nicht erfolgte Aufladung darstellt.

Tabelle 3

Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, läßt sich eine gute Aufladung dann erzielen, wenn die Dicke des Überzugs dicker als 5 µm ist, besonders gut ist die Aufladung dann, wenn die Schichtdicke zwischen 5 und 30 µm liegt.

In den oben erläuterten Fällen wurden die zu einem Gitter gestrickten Stahldrähte als Leiter eingesetzt, es können jedoch auch andere Metalle wie Eisen, Aluminium und Kupfer verwendet werden.

Die Form des Steuergitters ist nich auf ein rechtwinkliges Gitter beschränkt, sondern es kann auch ein schräges Gitter verwendet werden. Außerdem kann man zur Erzielung des gleichen Effektes eine durch Ätzen gebildete dünne Platte mit Nadellöchern verwenden. Die Form der Öffnung ist nicht auf Rechteckform beschränkt, sondern es ist auch Kreisform oder eine andere Form möglich.

Claims

1. Elektrofotografisches Zweifarben-Kopier- oder Aufzeichnungsgerät mit einem gegenüber einzelnen Arbeitsstationen bewegten fotoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial vom N-P-Typ, einer ersten und einer zweiten Aufladevorrichtung zum gleichförmigen Aufladen des Aufzeichnungsmaterials mit einer ersten bzw. einer zur ersten entgegengesetzten zweiten Polarität, einer Vorrichtung zum bildmäßigen Belichten des jeweils aufgeladenen Aufzeichnungsmaterials mit einem ersten bzw. zweiten Bildmuster zur Herstellung von gegenpolaren, überlagerten Ladungsbildern und mit einer ersten und einer zweiten Entwicklungsvorrichtung zum Entwickeln der Ladungsbilder mit unterschiedlichen Farben, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Aufladevorrichtung (12; 43; 56) eine an sich bekannte Koronaentladungseinrichtung mit einem in einem elektrisch leitenden Abschirmgehäuse (20; 35) angeordneten Entladungsdraht (21; 36) und einem vor der Entladungsöffnung angeordneten elektrisch leitenden Steuergitter (22; 31; 37) ist und daß das Steuergitter auf seiner dem Entladungsdraht zugewendeten Oberfläche eine Isolatorschicht (26; 33) aufweist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaentladungseinrichtung der zweiten Aufladevorrichtung eine Gleichstrom-Koronaentladungseinrichtung ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaentladeeinrichtung (35, 36) der zweiten Aufladevorrichtung eine Wechselstrom- Koronaentladungseinrichtung ist und daß das leitende Abschirmgehäuse (35) der Koronaentladungseinrichtung über eine Gleichspannungsquelle (39) geerdet ist.

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter (31) zusätzlich auf seiner der aufzuladenden Fläche zugewandten Oberfläche eine Isolatorschicht (34) aufweist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter über eine Vorspannungsquelle (24) geerdet ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Vorspannung des Steuergitters gleich der Entladungspolarität der Gleichstrom-Koronaentladungseinrichtung (20, 21, 23) bzw. der Polarität des Abschirmgehäuses (35) der Wechselstrom-Koronaentladungseinrichtung (35, 36) ist.

7. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter über einen Widerstand geerdet ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Steuergitter und der aufzuladenden Fläche zwischen 1 mm und 5 mm beträgt.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter so orientiert ist, daß die Richtung der in Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsmaterials gesehen hintereinanderliegenden Gitteröffnungen mit der Bewegungsrichtung einen Winkel zwischen 10 und 80°C einschließt (Fig. 20).

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterlinienabstand unter 150 µm liegt.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatorschicht 5-30 µm dick ist.