DE69314607T2

DE69314607T2 - Farbxirographisches Drucksystem mit mehrfachen Wellenlängen, einzelnes optisches Ros System und Mehrlagenphotorezeptor

Info

Publication number: DE69314607T2
Application number: DE1993614607
Authority: DE
Inventors: G A Neville Connell; Gregory J Kovacs
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1992-12-09
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2013-11-30
Also published as: EP0601758A1; DE69314607D1; EP0601758B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein xerografisches Einfachfarbdrucksystem.
Bei einem xerografischen Drucken (auch als elektrofotografisches Drucken bezeichnet) wird ein Latenzbild auf einem aufgeladenen Fotorezeptor gebildet, wofür gewöhnlich ein modulierter Laserstrahl in einem Raster über den Fotorezeptor geführt wird. Das Latenzbild wird dann verwendet, um ein permanentes Bild zu bilden, indem Toner, der elektrostatisch auf das Latenzbild angezogen wurde, auf ein Aufzeichnungsmedium, gewöhnlich ein Normalpapier, übertragen und dort fixiert wird. Es sind zwar andere Verfahren bekannt, das am meisten verwendete Verfahren für die Führung des Laserstrahls besteht jedoch darin, ihn mittels eines rotierenden Spiegels abzulenken. Ein multifacettierter rotierender Polygonspiegel mit einem Satz entsprechender optischer Elemente kann den Strahl oder mehrere Strahlen gleichzeitig führen. Rotierende Polygonspiegel und die entsprechenden optischen Elemente werden allgemein als ROS (Raster Output Scanners) bezeichnet und Drucker, die mehrere Strahlen gleichzeitig führen können, werden als Mehrpunktdrucker bezeichnet.
Wenn ein xerografischer Drucker mit zwei oder mehr Farben druckt, benötigt er für jede als Systemfarbe bezeichnete gedruckte Farbe ein separates Latenzbild. Farbdrucke werden gegenwärtig durch ein sequentielles Übertragen einander überlappender Bilder für jede Systemfarbe auf ein Zwischenübertragungsband ITB (= Intermediate Transfer Belt) hergestellt, das man mehrere Male, jeweils einmal für jede Systemfarbe, über den Fotorezeptor laufen läßt. Das aufgebaute Bild wird dann auf ein einzelnes Aufzeichnungsmedium übertragen und fixiert. Derartige Drucker werden als Mehrfachdrucker bezeichnet.
Es ist denkbar, mehrere Farben auf einem Fotorezeptor oder einem Zwischenübertragungsband, das das System nur einmal in einem einzigen Durchlauf durchläuft, aufzubauen, indem eine Reihe von xerografischen Stationen, eine für jede Systemfarbe, verwendet wird. Das auf dem Fotorezeptor oder dem ITB aufgebaute Bild kann in einem einzigen Durchlauf auf ein Aufzeichnungsmedium übertragen werden. Außerdem können xerografische Tandemstationen Bilder in einem einzigen Durchlauf direkt auf das Aufzeichnungsmedium übertragen. Ein derartiger Drucker, der als Mehrstationendrucker bezeichnet wird, hat einen größeren Durchsatz als ein Mehrfachdrucker, der mit derselben Rasterscangeschwindigkeit arbeitet, da bei dem Einfachdrucker die Raster für jede Farbe gleichzeitig arbeiten. Die Einführung von Mehrstationendruckern ist jedoch verzögert worden 1) aufgrund von Kostenproblemen, die wenigstens zum Teil durch die Kosten von mehreren xerografischen Stationen und den damit verbundenen Rasterausgabescannern bedingt sind, und 2) aufgrund von Bildqualitätsproblemen, die wenigstens zum Teil durch die Schwierigkeit bedingt sind, einander entsprechende Punkte an jeder Bildstation herzustellen und darauffolgend die Latenzbilder auf dem Fotorezeptor oder dem Übertragungs-/Aufzeichnungsmedium zu passen (übereinanderzulegen).
Bei einer herkömmlichen zweistufigen Xerografie wird in der Praxis allgemein so vorgegangen, daß elektrostatische Latenzbilder auf einer xerografischen Oberfläche gebildet werden, indem zuerst eine ladungserhaltende Oberfläche wie ein Fotorezeptor gleichmäßig aufgeladen wird. Der aufgeladene Bereich wird selektiv in Übereinstimmung mit einem Aktivierungsstrahlungsmuster, das einem gewünschten Bild entspricht, entladen. Die selektive Ableitung der Ladung läßt ein latentes Ladungsmuster auf der Bildaufbauoberfläche übrig, das den Bereichen entspricht, die der Strahlung nicht ausgesetzt wurden.
Das Ladungsmuster wird durch die Entwicklung mit Toner sichtbar gemacht, wobei der Fotorezeptor an einem einzigen Entwicklergehäuse vorbeigeführt wird. Der Toner ist allgemein ein Farbpulver, das aufgrund elektrostatischer Anziehung an dem Ladungsmuster haften bleibt. Das entwickelte Bild wird dann auf der Bildaufbauoberfläche fixiert oder wird auf ein Empfangssubstrat wie ein Normalpapier übertragen, wo es durch geeignete Fixiertechniken fixiert wird.
Die Anforderungen der modernen Geschäftswelt sowie moderner Computeranwendungen machen es vorteilhaft und wünschenswert, Originale mit zwei oder mehr Farben zu reproduzieren oder zu drucken. Manchmal ist es wichtig, daß die reproduzierte oder gedruckte Kopie ebenfalls zwei Farben enthält.
Es sind mehrere nützliche Verfahren für die Erstellung von Kopien mit mehreren Farben bekannt. Einige dieser Verfahren stellen Bilder mit hoher Qualität her. Trotzdem besteht ein Bedarf für Verbesserungen. Insbesondere ist es wünschenswert, Bilder drucken zu können, die zwei oder mehr Hochlichtfarben enthalten, anstatt auf eine einzige Hochlichtfarbe beschränkt zu sein. Es ist ebenfalls wünschenswert, derartige Bilder in einem einzigen Durchlauf des Fotorezeptors oder einer anderen ladungserhaltenden Oberfläche hinter den Druckprozeßbereichen oder -stationen erzeugen zu können.
Im Gegensatz zur herkömmlichen Xerografie sowie zu anderen Druckprozessen enthält der Bildbereich bei einer dreistufigen Hochlichtbildherstellung drei Spannungstufen, die zwei Bildbereichen und einem Hintergrundspannungsbereich entsprechen. Einer der Bildbereiche entspricht nichtentladenen (d.h. geladenen) Bereichen des Fotorezeptors, während die anderen Bildbereiche entladenen Bereichen des Fotorezeptors entsprechen. Diese drei Spannungsstufen können für den Druck von zum Beispiel Schwarz, Weiß und einer einfachen Farbe entwickelt werden.
Das Konzept einer dreistufigen Hochlichtfarbxerografie wird in dem U.S.-Patent 4 078 929 beschrieben. Dieses Patent gibt die Verwendung einer dreistufigen Xerografie als Mittel an, um eine Hochlichffarbbildherstellung zu erzielen. Der xerografische Kontrast auf der ladungserhaltenden Oberfläche oder dem Fotorezeptor wird dreifach anstatt zweifach, wie es bei einer herkömmlichen Xerografie der Fall ist, geteilt. Der Fotorezeptor wird gewöhnlich auf 900 Volt aufgeladen. Er wird bildweise belichtet, so daß ein den geladenen Bereichen (die darauffolgend in einer Entwicklung der geladenen Bildbereiche, d.h. CAD = Charged-Area Development, entwickelt werden) entsprechendes Bild mit vollem Fotorezeptorpotential übrigbleibt. Das andere Bild wird belichtet, um den Fotorezeptor auf sein Restpotential, d.h. Vdad (gewöhnlich 100 Volt) zu entladen, was den entladenen Bildbereichen entspricht, die darauffolgend durch eine Entwicklung der entladenen Bereiche (DAD = Dicharged-Area Development) entwickelt werden. Und die Hintergrundbereiche werden so belichtet, daß das Fotorezeptorpotential auf ein halbes zwischen den Potentialen Vcad und Vdad liegendes Potential (gewöhnlich 500 Volt) entladen wird, wobei dieses Potential als Vweiß bezeichnet wird. Der CAD-Entwickler wird gewöhnlich um 100 Volt näher an Vcad vorgespannt als Vweiß (um 600 Volt), und das DAD-Entwicklersystem wird um 100 Volt näher an Vdad vorgespannt als Vweiß (um 400 Volt).
JP-A-04 338 763 (D1) gibt ein Farbbildherstellungsgerät an, das ein lichtempfindliches Glied mit vier Schichten aufweist, wobei jede Schicht für Licht mit einer unterschiedlichen Wellenlänge empfindlich ist und jede Schicht in der Ordnung einer bestimmten Lichtwellenlänge gebildet ist. Das lichtempfindliche Glied wird zuerst mit einer Polarität (positiv oder negativ) aufgeladen, während es gleichmäßig einem Licht ausgesetzt wird, das drei der vier ausgewählten Wellenlängen aufweist. Das lichtempfindliche Glied wird eine Sekunde lang mit einer Polarität aufgeladen, die der ersten Aufladung entgegengesetzt ist, während es einem Licht ausgesetzt wird, das zwei der drei vorhergehenden Wellenlängen aufweist, die bei der ersten Belichtung verwendet wurden. Das lichtempfindliche Glied wird ein drittes Mal auf eine Polarität der ersten Aufladung aufgeladen, während es gleichmäßig einem Licht mit einer der zwei zuvor bei dem zweiten Aufladen verwendeten Wellenlängen ausgesetzt wird. Das lichtempfindliche Glied wird als nächstes ohne Belichtung auf eine Polarität aufgeladen, die dem vorhergehenden Aufladen entgegengesetzt ist (Aufladen im Dunkeln). Das lichtempfindliche Glied wird dann entweder gleichzeitig oder aufeinander folgend den vier Wellenlängen des modulierten Lichtes ausgesetzt, so daß die Latenzbilder auf der entsprechenden Schicht des lichtempfindlichen Gliedes gebildet werden. Eines der Latenzbilder wird entwickelt, und das Latenzbild auf dieser Schicht wird durch eine gleichmäßige Belichtung mit der Wellenlänge für diese Schicht gelöscht. Die Entwicklung und die gleichmäßige Belichtung für jedes der verbleibenden Latenzbilder wird in ähnlicher Weise für jede der verbleibenden Tonerfarben wiederholt, wobei die entsprechende Wellenlänge für jede dieser Belichtungen verwendet wird.
WO-A-91 06175 (D2) gibt einen Laserdrucker für die Farbbildherstellung an, der drei Diodenlaser verwendet, von denen jeder einen Lichtstrahl mit einer unterschiedlichen Wellenlänge emittiert. Jeder der Lichtstrahlen geht entlang eines separaten Kanals zu einem Paar dichroitischer Platten, die die drei Strahlen zu einem einzigen kombinierten Strahl kombinieren. Der kombinierte Strahl wird von einem Polygon auf ein Empfängermedium gescannt, das infrarotempfindlich ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes xerografisches Einfachfarbdrucksystem anzugeben.
Die vorliegende Erfindung gibt ein wie in Anspruch 1 beanspruchtes xerografisches Drucksystem an.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein xerografisches Einfachfarbdrucksystem mit einem einzigen Polygon und einem einfachen optischen ROS(=Raster Output Scanning)-System eine Laserdiodenquelle für mehrere Wellenlängen für den ROS auf, das die mehrfachen Strahlen an einer einzigen Station als eng beiemanderliegende Punkte auf einem Fotorezeptor mit mehreren Schichten abbildet, wobei jede der Schichten des Fotorezeptors jeweils nur für eine aus der Mehrzahl von Wellenlängen empfindlich oder zugänglich ist. Jeder auf dem Fotorezeptor abgebildete Punkt wird auf eine bestimmte Stufe entladen, die von den Wellenlängen des Lichtes abhängt, die verwendet wurden, um den abgebildeten Punkt zu belichten. Jede Spannungsstufe auf dem Fotorezeptor wird dann in aufeinanderfolgenden Entwicklungsstationen mit einem unterschiedlichen Toner entwickelt, wobei die Polarität des Toners und die Techniken für die Vorspannung bei der Entwicklung entsprechend gewählt werden. Auf diese Weise kann ein Hochlichtfarbbild oder ein Vollfarbbild mit hoher Geschwindigkeit in einem einzigen Durchlauf mit einem kompakten einfachen optischen System und einem einfachen Fotorezeptor an einer einzigen Abbildungsstation, die durch eine kompakte Diodenlaserlichtquelle adressiert wird, gebildet werden.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein xerografisches Einfachfarbdrucksystem mit einem einzigen Polygon und einem einfachen optischen ROS(=Raster Output Scanning)-System eine Zwei- Wellenlängen-Laserdiodenquelle für den ROS auf, das die zwei Strahlen an einer einzigen Station als eng beiemanderliegende Punkte auf einem Fotorezeptor mit zwei Schichten abbildet, wobei jede der Schichten des Fotorezeptors nur für eine der zwei Wellenlängen empfindlich ist zugänglich ist. Jede Schicht des Fotorezeptors ist unabhängig durch eine der zwei Wellenlängen der Laserdiodenlichtquelle adressierbar und entladbar. Die Laserdiodenlichtquelle kann entweder hybrid oder monolithisch sein. Alternative Lichtquellen, die es zwei Laserstrahlen mit unterschiedlicher Wellenlänge erlauben, durch denselben ROS mit einem einzigen Satz optischer Elemente hindurchzugehen, können ebenfalls verwendet werden. Nach der Belichtung wird jede der resultierenden Spannungsstufen auf dem Fotorezeptor an aufeinanderfolgenden Entwicklungsstufen mit einem unterschiedlichen Toner entwickelt, wobei die Polarität des Toners und die Techniken für die Vorspannung der Entwicklung entsprechend gewählt werden. Die Fähigkeit, jede Schicht in dem Fotorezeptor beim Bildaufbau unabhängig zu entladen und eine bildweise Belichtung zwischen Entwicklungsschritten vorzunehmen, erlaubt es, ein dreifarbiges Bild mit hoher Geschwindigkeit in einem einzigen Durchlauf herzustellen.
In dieser Ausführungsform kann eine Schicht des Fotorezeptors Benzimidazolperylen (BZP) und die andere Schicht Titanylphtalozyanin (TiOPc) enthalten. Insbesondere kann eine Schicht der Fotorezeptors eine Erzeugerschicht aus Benzimidazolperylen (BZP) und eine Transportschicht aus N,N'-Diphenyl- N,N'Bis(2"-Methylphenyl)-(1,1'-Biphenyl)-4,4'-Diamin (m-TPO in Polykarbonat) und die andere Schicht des Fotorezeptors eine Erzeugerschicht aus Titanylphtalozyanin (TiOPc) und eine Transportschicht aus N,N'-Diphenyl-N,N'-Bis(3"-Methylphenyl)-(1- 1'Biphenyl)-4,4'-Diamin (m-TPO in Polykarbonat) enthalten. Die Erzeugerschicht aus BZP der einen Schicht kann ungefähr 0,1 bis 1 µm dick sein, die Transportschicht aus m-TPO in Polykarbonat der einen Schicht kann ungefähr 15 µm dick sein, die Erzeugerschicht aus TiOPc der anderen Schicht kann ungefähr 0,1 bis 1 µm dick sein und die Transportschicht aus m-TPO in Polykarbonat der anderen Schicht kann ungefähr 15 µm dick sein. Die zwei Wellenlängen können bei ungefähr 670 nm und 830 nm liegen.
Lediglich beispielhaft werden im folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Querschnittseitenansicht eines xerografischen Drucksystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Querschnittseitenansicht eines Fotorezeptorbandes mit mehreren Schichten für das in Fig. 1 gezeigte xerografische Drucksystem;
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Querschnittseitenansicht der Belichtung des Fotorezeptorbandes mit mehreren Schichten in dem xerografischen Drucksystem von Fig. 1;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Wellelnlängenempfindlichkeit des Fotorezeptorbandes mit mehreren Schichten in Beziehung zum Wellenlängenbereich der Laserstruktur für mehrere Wellenlängen für das xerografische Drucksystem in Fig. 1;
Fig. 5a und 5b sind schematische Darstellungen der Belichtung des Fotorezeptorbandes mit mehreren Schichten und der Entwicklung des Fotorezeptorbandes mit mehreren Schichten in dem xerografischen Drucksystem von Fig. 1;
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines alternativen Entwicklungsschemas für ein Fotorezeptorband mit mehreren Schichten in dem xerografischen Drucksystem von Fig. 1;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung der Wellenlängenempfindlichkeit eines weiteren Fotorezeptorbandes mit mehreren Schichten in Beziehung zu dem Wellenlängenbereich der Laserstruktur mit mehreren Wellenlängen des xerografischen Drucksystems;
Fig. 8 ist eine schematische Darstellung der Querschnittseitenansicht der Belichtung des Fotorezeptorbandes mit mehreren Schichten von Fig. 7;
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung der Querschnittseitenansicht eines weiteren xerografischen Drucksystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist eine schematische Darstellung der Querschnittseitenansicht einer Zwei-Wellenlängen-Laserquelle für das xerografische Drucksystem von Fig. 9;
Fig. 11 ist eine schematische Darstellung der Querschnittseitenansicht des Fotorezeptorbandes mit zwei Schichten für das xerografische Drucksystem von Fig. 9;
Fig. 12 ist eine schematische Darstellung der Querschnittseitenansicht der Belichtung des Fotorezeptorbandes mit zwei Schichten in dem xerografischen Drucksystem von Fig. 9;
Fig. 13 ist eine schematische Darstellung der Entwicklung des Fotorezeptorbandes mit zwei Schichten in dem xerografischen Drucksystem von Fig. 9;
Im folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein xerografisches Drucksystem 5 gezeigt ist, das ein ladungserhaltendes Glied in der Form eines foto leitenden Bandes 10 verwendet, das aus einer fotoleitenden Oberfläche und einem elektrisch leitenden Substrat besteht und für die Bewegung hinter einer Aufladungsstation A, einer Belichtungsstation B, einer ersten Entwicklungsstation C, einer zweiten Belichtungsstation D, einer ersten Station für eine gleichmäßige Belichtung E, einer dritten Belichtungsstation F, einer zweiten Station für eine gleichmäßige Belichtung G, einer vierten Belichtungsstation H, einer Vor-Übertragungs-Aufladungsstation 1, einer Übertragungsstation J, einer Fixierstation K und einer Reinigungsstation L angebracht ist. Das Band 10 bewegt sich in der Richtung des Pfeils 12, um aufeinanderfolgende Teile des Bandes sequentiell durch die verschiedenen Verarbeitungsstationen zu befördern, die entlang des Bewegungspfades angeordnet sind, um in einem einzigen Durchlauf des Bandes durch alle Verarbeitungsstationen Bilder zu bilden. Das Band 10 läuft um eine Mehrzahl von Walzen 14, 16 und 18, wobei die ersten als Antriebswalzen und die letzten für eine geeignete Spannung des Fotorezeptorbandes 10 verwendet werden können. Der Motor 20 dreht die Walze 14, um das Band 10 in der Richtung des Pfeils 12 zu befördern. Die Walze 14 ist mit dem Motor 20 über eine geeignete Einrichtung, wie einen Riemenantrieb, verbunden.
Wie weiterhin mit Bezug auf Fig. 1 gesehen werden kann, passieren erste Teile des Bandes 10 die Aufladungsstation A, wo eine als ganze durch das Bezugszeichen 22 angegebene Koronaentladungseinrichtung wie etwa ein Skorotron, ein Korotron oder ein Dikorotron, das Band 10 auf ein hohes und gleichmäßiges wahlweise positives oder negatives Potential V&sub0; auflädt. Eine geeignete aus dem Stand der Technik bekannte Steuerschaltung kann für die Steuerung der Koronaentladungseinrichtung 22 verwendet werden.
Als nächstes werden die aufgeladenen Teile der Fotorezeptoroberfläche durch die Belichtungsstation B transportiert. An der Belichtungsstation B wird der gleichmäßig aufgeladene Fotorezeptor bzw. die ladungserhaltende Oberfläche durch eine Rasterausgabescannereinrichtung 24 belichtet, die veranlaßt, daß die ladungserhaltende Oberfläche der Ausgabe der Scannereinrichtung entsprechend geladen bleibt oder entladen wird. Ein elektrisches Subsystem wandelt das zuvor gespeicherte Bild bildweise in die entsprechenden Steuersignale für den ROS um.
Der Rasterausgabescanner 24 verwendet eine Mehrzahl von geclusterten Laserstrahlen verschiedener Wellenlängen, die im wesentlichen dieselben optischen Achsen aufweisen. Um die Probleme beim Erhalten gleicher optischer Pfadlängen zu reduzieren, um die Schwierigkeit beim Passen der Punkte zu vermindern, und um Probleme bei der Ausrichtung des Strahles zu beseitigen, erzeugt das Mehrstationendrucksystem von Fig. 1 eng beieinanderliegende Laserstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen, wobei entweder eine einzige Struktur oder eng benachbarte Strukturen verwendet werden.
Eine Vierfachhalbleiterlaserstruktur 26 emittiert vier Laserstrahlen 28, 30, 32 und 34 mit verschiedenen Wellenlängen, die jeweils bei ungefähr 450, 540, 670 und 830 nm liegen und blau, grün, rot und infrarot sind. Der einfacheren Darstellung halber sind jeweils nur die Hauptstrahlen gezeigt. Die Halbleiterlaserstruktur 26 bietet in effektiver Weise einen im wesentlichen gemeinsamen räumlichen Ursprung für jeden Laserstrahl. Jeder Strahl wird unabhängig moduliert, so daß er die entsprechende Schicht des Fotorezeptors in Übereinstimmung mit einem entsprechenden Farbbild belichtet. Dabei ist wichtig, daß jeder Farbpunkt der vier Laserstrahlen über den gesamten Fotorezeptor gescannt werden kann, damit jede gewünschte Spannungsentladungsstufe (und der resultierende aufgetragene Farbtoner) an jeder beliebigen Stelle auf dem Fotorezeptor erhalten werden kann. In dieser Ausführungsform sind die vier Punkte parallel zu der Scanbewegung entlang des Fotorezeptors ausgerichtet. Alle vier Punkte werden während jedes Scannens über einen gegebenen Punkt auf dem Fotorezeptor gescannt. Der Punkt oder die Punktabstände sollten so klein wie möglich sein, um alle Strahlzentren so nahe wie möglich an den optischen Achsen zu halten, was Verzerrungen minimiert. Nach dem Passieren durch den ROS und die optischen Elemente des Scanners werden die Punkte auf den Fotorezeptor in einer Konfiguration fokussiert, die ihrer Konfiguration an der lichtemittierenden Quelle entspricht.
Bei dem Rasterausgabescanner 24 von Fig. 1 werden die vier Laserstrahlen aus der Laserstruktur 26 in ein herkömmliches optisches Strahleingabesystem 36 eingegeben, das die Strahlen parallelrichtet, konditioniert und auf einen optischen Pfad fokussiert, so daß sie einen rotierenden Polygonspiegel 38 mit einer Mehrzahl von Facetten 40 beleuchten. Wenn sich der Polygonspiegel dreht, verursachen die Facetten, daß die reflektierten Strahlen wiederholt abgelenkt werden, damit sie in einen einzigen Satz von optischen Elementen für die Abbildung und die Korrektur eingegeben werden, der Fehler wie einen Polygonwinkelfehler oder ein Wobbeln korrigiert und den Strahl auf das Fotorezeptorband fokussiert.
Wie zuvor genannt, wird der gleichmäßig aufgeladene Fotorezeptor oder die ladungserhaltende Oberfläche 10 an der Belichtungsstation B durch Rasterausgabeeinrichtung 24 belichtet, die veranlaßt, daß die ladungserhaltende Oberfläche der Ausgabe aus der Scaneinrichtung entsprechend aufgeladen bleibt oder sich entlädt.
Das in Fig. 2 gezeigte Fotorezeptorband 10 besteht aus einem flexiblen elektrisch leitenden Substrat 46. Das Substrat weist eine Dicke auf, die gewöhnlich zwischen 6 und 250 Mikrometer und vorzugsweise zwischen 50 und 200 Mikrometer liegt, obwohl die Dicke außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Die Schichten des Fotorezeptors bestehen wiederum aus zwei oder mehr Unterschichten. Jede Schicht des Fotorezeptors in Fig. 2 besteht aus zwei Unterschichten, d.h. einer ladungserzeugenden Schicht und einer ladungstransportierenden Schicht.
Auf dem Substrat 46 befindet sich eine erste infrarotempfindliche Erzeugerschicht 48 mit einer Dicke von ungefähr 0,1 bis 1 µm und eine erste Transportschicht aus m-TPO in Polykarbonat (N,N'-Diphenyl-N,N'- Bis(3"-Methylphenyl)-(1,1'-Biphenyl)-4,4'-Diamin), die Löcher transportiert und ungefähr 15 µm dick ist. Über der ersten Erzeuger- und der ersten Transportschicht befindet sich eine zweite rotempfindliche Erzeugerschicht 52 mit einer Dicke von ungefähr 0,1 bis 1 µm Dicke und eine zweite Transportschicht 54 aus m-TPO in Polykarbonat, die Löcher transportiert und ungefähr 15 µm dick ist. Über der zweiten Erzeuger- und der zweiten Transportschicht befindet sich eine dritte grünempfindliche Erzeugerschicht 56 mit einer Dicke von ungefähr 0,1 bis 1 µm und eine dritte Transportschicht 58 aus m-TPO in Polykarbonat, die Löcher transportiert und ungefähr 15 µm dick ist. Und über der dritten Erzeuger- und Transportschicht befindet sich eine vierte blauempfindliche Erzeugerschicht 60 mit einer Dicke von ungefähr 0,1 bis 1 µm und eine vierte Transportschicht 62 aus m-TPO in Polykarbonat, die Löcher transportiert und ungefähr 15 µm dick ist.
Die Erzeuger- und Transportschichten können mittels Einrichtungen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, auf dem Substrat abgeschieden, vakuumaufgedampft oder mit einem Lösungsmittel als Schicht aufgetragen werden.
Details des Abbildungsprozesses für die Belichtung des Vier-Farben-Bildes in einem einzigen Durchlauf des Fotorezeptorbandes sind in Fig. 3 gezeigt. Licht verschiedener Farben wird in verschiedenen Schichten des Fotorezeptors absorbiert. Deshalb wird der rote Laserpunkt in der rotempfindlichen Schicht, der grüne Punkt in der grünempfindlichen Schicht, der blaue Punkt in der blauempfindlichen Schicht und der infrarote Punkt in der infrarotempfindlichen Schicht absorbiert.
Wie in Fig. 4 gezeigt, kann jede Erzeugerschicht für nur eine der Wellenlängen aus einem der Laser der Laserquelle für verschiedene Wellenlängen empfindlich sein, während sie für andere Wellenlängen aus den anderen Lasern der Laserquelle für verschiedene Wellenlängen durchlässig ist. Die Empfindlichkeiten jeder der Schichten des Fotorezeptors sind ebenso wie die Wellenlängen des Lichtes aus der Laserquelle getrennt. Damit die Entladung nur in der gewünschten Schicht erfolgt, muß die Empfindlichkeit jeder einzelnen Schicht gut von der der anderen getrennt sein und sich über einen schmalen Bereich von Wellenlängen erstrecken. Die blaue Laserlinie sollte nur in dem blauempfindlichen fotoleitenden Pigment und nicht in den grün-, rot- oder infrarotempfindlichen Schichten absorbiert werden. Die spektrale Empfindlichkeit der fotoleitenden Schichten sollte der Ausgabe der Laserlichtquellen so genau wie möglich entsprechen. Im Idealfall kann jede der fotoleitenden Schichten nur durch einen der Laser erregt werden und sollte für die anderen Laserlinien durchlässig sein.
Der Fotorezeptor mit mehreren Schichten wird von der Farbe (den Farben) des einfallenden Lichtes abhängig, wie in Fig. 3 gezeigt, auf verschiedene Stufen entladen. Es gibt fünf resultierende Bereiche, die auf dem Fotorezeptor dargestellt sind: (a) die nicht belichteten Bereiche keiner Schichten, die die anfängliche Oberflächenspannung behalten, (b) die obere nur dem blauen Licht ausgesetzte Schicht, (c) die zwei oberen Schichten, die nur dem blauen Licht und dem grünen Licht ausgesetzt sind, (d) die drei oberen Schichten, die nur dem blauen Licht, dem grünen Licht und dem roten Licht ausgesetzt sind, und (e) die völlig entladenen Bereiche aller vier Schichten, die dem blauen Licht, dem grünen Licht, dem roten Licht und dem infraroten Licht ausgesetzt sind. Die Entladung auf jede Stufe kann jedoch allgemein auf mehreren Wegen erreicht werden.
Von der Anzahl der Farben und den für den Druck gewünschten Farbkombinationen abhängig kann zum Beispiel ein zweischichtiger Fotorezeptor in Kombination mit einer Zwei-Wellenlängen-Lichtquelle verwendet werden, wie weiter unten beschrieben wird; ein dreischichtiger Fotorezeptor kann in Kombination mit einer Lichtquelle für drei Wellenlängen verwendet werden; oder ein vierschichtiger Fotorezeptor kann in Kombination mit einer Lichtquelle für vier Wellenlängen verwendet werden.
Der zweischichtige Fotorezeptor und das zweifache Wellenlängensystem kann Drei-(Punkt)-Farbbilder herstellen. Der dreischichtige Fotorezeptor und das dreifache Wellenlängensystem kann Vier-(Punkt)-Farbbilder herstellen. Der vierschichtige Fotorezeptor und das Vier-Wellenlängensystem kann Bilder im Vollfarbverfahren herstellen. Punkt-Farbe bedeutet, daß nur eine einzige Farbe des Toners an einem beliebigen Punkt des Bildes aufgetragen wird, d.h. es gibt keine Entwicklung mit einem Farbtoner über einem anderen. In Bildern mit Farbverfahren werden zyanblaue, purpurrote, gelbe und schwarze Toner mit einem Farbe-auf- Farbe-Schema verwendet, wobei alle Kombinationen von zwei beliebigen der zyanblauen, purpurroten und gelben Farbpunkte übereinander zusammen mit den einzelnen ungemischten zyanblauen, purpurroten, gelben und schwarzen Farbpunkten verwendet werden.
Ein Vier-Farben-Entwicklungsverfahren kann auf vielen verschiedenen Wegen ausgeführt werden. Ein Weg ist in Fig. 1 und 5a und 5b gezeigt. In diesem additiven Farbdrucksystem werden gewöhnlich die Primärfarben Rot, Grün, Blau und Schwarz verwendet. Toner in beiden Polaritäten und sowohl CAD (die Entwicklung geladener Bereiche) wie DAD (die Entwicklung entladener Bereiche) werden verwendet. Bei jedem Schritt werden entsprechende Vorspannungen für die Entwicklung verwendet. Dabei sollten Entwicklungstechniken ohne Lösungsmittel verwendet werden, um eine Verunreinigung der Entwicklergehäuse durch bereits aufgetragenen Toner einer anderen Farbe zu vermeiden. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß die anfängliche Ladespannung bei 1200 Volt auf dem dreischichtigen Fotorezeptor liegt und daß die vier Spannungsstufen gleichmäßig mit jeweils einen Abstand von 400 Volt voneinander getrennt sind.
In dem in Fig. 5b gezeigten Aufbau werden zwei Pauschalbelichtungsschritte verwendet, um die relativen Spannungsstufen in dem elektrostatischen Bild zu verändern und dadurch fünf verschieden getonte Bereiche zu schaffen. Diese Pauschalbelichtungsschritte können verhältnismäßig einfach mit einer einfachen Lichtquelle wie einem schmalen fluoreszierenden Streifen,. einer schmalen fluoreszierenden Röhre oder einer schmalen Glühlampe ausgeführt werden, die in geeigneter Weise gefiltert ist, um nur die infrarote, blaue oder eine andere erforderliche Farbe durchzulassen. Eine Beschränkung der Farbe des Lichtes bei der Pauschalbelichtung ist wichtig. Die absolute Belichtungsstufe ist über ein bestimmtes Minimum hinaus jedoch nicht wichtig. Ein derartiger schmaler Streifen oder eine schmale Röhre können einfach zwischen die Entwicklerstationen eingefügt werden.
Die Vier-Punkt-Farbbildherstellung kann mit einem Drei-Farben-Fotorezeptor und einem Drei-Wellenlängen-System ausgeführt werden. Fig. 5a zeigt verschiedene Belichtungskombinationen von jeweils infrarotem, rotem, und grünem Licht. Die fünf verschiedenen Belichtungskombinationen resultieren in vier verschieden gefärbten Bereichen plus einem nicht-gefärbten weißen Bereich auf dem Druck. Der Bereich (a) wird nicht belichtet und bleibt bei einer Spannung von 1200 Volt; der Bereich (b) wird nur mit Infrarot belichtet und auf eine Spannung von 800 Volt entladen; der Bereich (c) wird nur mit Rot belichtet und auf eine Spannung von 800 Volt entladen; der Bereich (d) wird mit Infrarot und Grün belichtet und auf eine Spannung von 400 Volt entladen; und der Bereich (e) wird mit Infrarot, Rot und Grün belichtet und auf eine Spannung von 0 Volt entladen.
Die Schritte in dem Vier-Farben-Entwicklungsverfahren der in Fig. 5b gezeigten Ausführungsform sind: erstens die Belichtung des Fotorezeptorbandes mit den drei modulierten Laserstrahlen verschiedener Wellenlängen; zweitens die CAD-Entwicklung von Schwarz mit 800 Volt in Bereich (a); drittens die DAD-Entwicklung von Blau mit 400 Volt in Bereich (e); viertens die Pauschalbelichtung des Fotorezeptorbandes mit rotem Licht, um den Bereich (b) auf 400 Volt und den Bereich (d) auf 0 Volt zu entladen; fünftens die DAD-Entwicklung von Rot mit 400 Volt in Bereich (d); sechstens die Pauschalbelichtung des Fotorezeptorbandes mit grünem Licht um Bereich (b) auf 0 Volt und Bereich (c) auf 400 Volt zu entladen; und siebtens die DAD-Entwicklung von Grün mit 400 Volt in Bereich (b).
Nach der Vorspannung mit 800 Volt und dem Tonen mit schwarzem Toner in Schritt 2 wird das zunächst bei 1200 Volt liegende Oberflächenpotential in Bereich (a) auf 800 Volt reduziert, da der primäre Entwicklungsmechanismus eine Ladungsneutralisation ist. Nach der Vorspannung mit 400 Volt und dem DAD-Tonen mit blauem Toner in Schritt 3 wird das zunächst bei 0 Volt liegende Potential in Bereich (e) auf 400 Volt gehoben. Die Pauschalbelichtung in Schritt 4 reduziert das Oberflächenpotential in Bereich (b) von 800 Volt auf 400 Volt und in Bereich (d) von 400 Volt auf 0 Volt, da diese Bereich noch nicht mit rotem Licht belichtet wurden. Das Oberflächenpotential in Bereich (c) bleibt unverändert bei 800 Volt, da dieser Bereich bereits mit rotem Licht belichtet wurde. Der schwarze Toner in Bereich (a) und der blaue Toner in Bereich (e) blockieren beide die Belichtung mit rotem Licht und verhindern eine Oberflächenentladung in diesen Bereichen. Nach der Vorspannung auf 400 Volt und dem DAD-Tonen mit rotem Toner in Schritt 5, wird das zunächst bei 0 Volt liegende Oberflächenpotential in Bereich (d) auf 400 Volt gehoben. Die Pauschalbelichtung mit grünem Licht in Schritt 6 läßt die Oberflächenspannung in Bereich (b) von 400 Volt auf 0 Volt und in Bereich (c) von 800 Volt auf 0 Volt fallen, da keiner dieser Bereiche grünem Licht ausgesetzt wurde. In den anderen Bereichen blockieren der schwarze, rote und blaue Toner eine weitere Entladung durch das grüne Licht. Nach der Vorspannung auf 400 Volt und dem DAD-Tonen mit grünem Toner bei 400 Volt in Schritt 7 wird das zunächst bei 0 Volt liegende Oberflächenpotential in Bereich (b) auf 400 Volt gehoben.
An der ersten Entwicklungsstation C befördert ein als ganzes mit dem Bezugszeichen 64 angegebenes CAD-Entwicklungssystem Entwicklermaterialien in Kontakt mit den elektrostatischen Latenzbildern. Das Entwicklersystem 64 enthält ein Entwicklergehäuse. Das Entwicklergehäuse 64 enthält ein Paar magnetischer Bürstenwazen 66 und 68. Die Walzen transportieren Entwicklermaterial in Kontakt mit dem Fotorezeptor, um die Bereiche oberhalb des Vorspannungspotentials zu entwickeln. Das Entwicklermaterial enthält zum Beispiel positiv aufgeladenen schwarzen Toner. Der schwarze Toner wird über die magnetischen Bürstenwazen auf die elektrostatischen Latenzbilder auf der fotoleitenden Oberfläche 10 aufgetragen, wobei der Träger dieses Zweikomponentenentwicklers so gewählt ist, daß sich der schwarze Toner durch Reibung mit ihm triboelektrisch positiv auflädt.
An einer zweiten Entwicklungsstation D befördert ein als ganzes mit dem Bezugszeichen 70 angegebenes DAD-Entwicklungssystem Materialien in Kontakt mit den DAD elektrostatischen Latenzbildern. Das Entwicklungssystem 70 enthält ein erstes Entwickergehäuse. Das Entwicklergehäuse 70 enthält ein Paar magnetischer Bürstenwazen 72 und 74. Die Walzen befördern Material in Kontakt mit dem Fotorezeptor, um die Bereiche unterhalb des Vorspannungspotentials zu entwickeln. Das Entwicklermaterial enthält zum Beispiel negativ geladenen blauen Toner. Der blaue Toner wird über die magnetischen Bürstenwalzen auf die elektrostatischen Latenzbilder auf der fotoleitenden Oberfläche 10 aufgetragen, wobei der Träger dieses Zweikomponentenentwicklers so gewählt ist, daß der blaue Toner sich durch Reibung mit ihm triboelektrisch negativ auflädt Die elektrische Vorspannung wird über eine Stromversorgung angelegt, die elektrisch mit dem Entwicklergehäuse verbunden ist. Eine geeignete Gleichvorspannung wird über die Stromversorgung an die Walzen 72 und 74 angelegt.
Als nächstes wird an der ersten Station E für eine gleichmäßige Belichtung durch eine gut gesteuerte Lichtquelle, wie eine Fluoreszenzlampe 76, eine nicht-abbildende gleichmäßige Belichtung des Fotoleiters mit infrarotem Licht vorgenommen. Die Bereiche des Fotorezeptors, die bereits mit schwarzem oder blauem Toner entwickelt wurden, werden durch den aufgetragenen Toner gegenüber dem infraroten Licht abgeschirmt, so daß in diesen Bereichen eine geringe oder gar keine Entladung auftritt. Wenn nötig, kann das Emissionsspektrum der Lampe relativ zu den Absorptionsspektren der Toner eingestellt werden, um völlig sicherzustellen, daß unter den Tonern keine Entladung stattfindet.
An der dritten Entwicklungsstation F befördert ein als ganzes mit dem Bezugszeichen 78 angegebenes DAD-Entwicklungssystem Materialien in Kontakt mit den elektrostatischen Latenzbildern. Das Entwicklergehäuse 78 enthält ein Paar magnetischer Walzen 80 und 82. Die Walzen befördern Entwicklermaterial in Kontakt mit dem Fotorezeptor, um die Bereiche unterhalb des Vorspannungspotentials zu entwickeln. Das Entwicklermaterial enthält zum Beispiel negativ geladenen roten Toner. Eine entsprechende elektrische Vorspannung wird mit einer Stromversorgung angelegt, die elektrisch mit dem Entwicklergehäuse verbunden ist. Eine geeignete Gleichvorspannung wird mit der Vorspannungsquelle an die Walzen 80 und 82 angelegt.
Als nächstes wird an der zweiten Station G für eine gleichmäßige Belichtung durch eine gut gesteuerte Lichtquelle, wie eine Fluoreszenzlampe 84, eine nicht-abbildende gleichmäßige Belichtung des Fotoleiters mit grünem Licht vorgenommen. Die Bereiche des Fotorezeptors, die bereits mit schwarzen, blauen und roten Toner entwickelt wurden, werden durch den aufgetragenen Toner gegenüber dem Licht abgeschirmt, so daß in diesen Bereichen eine geringe oder gar keine Entladung auftritt. Wenn nötig, kann das Emissionsspektrum der Lampe relativ zu den Absorptionsspektren der Toner eingestellt werden, um völlig sicherzustellen, daß unter den Tonern keine Entladung auftritt.
An der vierten Entwicklungsstation H befördert ein als ganzes mit dem Bezugszeichen 86 angegebenes DAD-Enwicklungssystem Materialien in Kontakt mit den elektrostatischen Latenzbildern. Das Entwicklergehäuse 86 enthält ein Paar magnetischer Rollen 88 und 90. Die Walzen befördern Entwicklermaterial in Kontakt mit dem Fotorezeptor, um die Bereiche unterhalb des Vorspannungspotentials zu entwickeln. Das Entwicklermaterial enthält zum Beispiel negativ geladenen grünen Toner. Eine entsprechende elektrische Vorspannung wird mit einer Stromversorgung angelegt, die mit dem Entwicklergehäuse elektrisch verbunden ist. Eine geeignete Gleichvorspannung wird über die Vorspannungsquelle an die Walzen 88 und 90 angelegt.
Auf diese Weise stellt das Entwicklungsverfahren im Enddruck vier Farben plus Weiß her. Prinzipiell können Toner in vier beliebigen Farben verwendet werden, solange jede der Farben eine gute Absorption des Lichtes in darauffolgeden Pauschalbelichtungsschritten aufweist, um eine Entladung des darunterliegenden Fotorezeptors in diesen Bereichen zu verhindern.
Da das auf dem Fotorezeptor entwickelte zusammengesetzte Bild sich aus positivem und aus negativem Toner zusammensetzt, ist ein gewöhnliches positives Vor-Übertragungs-Koronaentladungsglied 92 an der Vor-Übertragungs-Aufladungs- Station I vorgesehen, um den Toner mittels einer positiven Koronaentladung für eine effektive Übertragung auf ein Substrat zu konditionieren. Das Vor-Übertragungs- Koronaentladungsglied ist vorzugsweise eine Gleichstrom-Koronaeinrichtung, die mit einer Gleichstromspannung vorgespannt ist, um in einem feldempfindlichen Modus zu arbeiten und um eine derartige xerografische Vor-Übertragungs-Aufladung auszuführen, die selektiv den Teilen des Bildes, deren Polarität umgekehrt werden muß, mehr Ladung (oder wenigstens eine vergleichbare Ladung) hinzufügt. Diese Ladungsdiskrimination kann erhöht werden, indem man den Fotorezeptor, der das zusammengesetzte entwickelte Latenzbild trägt, mit Licht entlädt, bevor die Vor- Übertragungs-Aufladung beginnt. Außerdem minimiert ein der Vor-Übertragungs- Aufladung entsprechendes Fluten des Fotorezeptors mit Licht die Tendenz, daß Teile des Bildes, die bereits die richtige Polarität aufweisen, zu stark aufgeladen werden.
Ein Bogen aus Trägermaterial wird an der Übertragungsstation J in Kontakt mit dem Tonerbild gebracht. Der Bogen aus Trägermaterial wird durch eine nicht gezeigte herkömmliche Einzelblattzuführeinrichtung zu der Übertragungsstation J befördert. Vorzugsweise enthält die Einzelblattzuführeinrichtung eine Zuführwalze, die den obersten Bogen eines Stapels von Kopierpapierbögen kontaktiert. Die Zuführwalzen rotieren, um den obersten Bogen von dem Stapel in eine Fiihrung zu befördern, der den beförderten Bogen aus Trägermaterial in einer zeitlich abgestimmten Folge in Kontakt mit der fotoleitenden Oberfläche des Bandes 10 bringt, so daß das entwickelte Tonerpulverbild den beförderten Bogen aus Trägermaterial an der Übertragungsstation J kontaktiert.
Die Übertragungsstation J enthält eine Koronaerzeugunseinrichtung 96, die Ionen einer entsprechenden Polarität auf die Rückseite des Bogens 94 sprüht. Das zieht die aufgeladenen Tonerpuverbilder von dem Band 10 auf den Bogen 94. Nach der Übertragung bewegt sich der Bogen weiter in der Richtung des Pfeils 98 auf einen Förderer (nicht gezeigt), der den Bogen zu der Fixierstation K befördert.
Die Fixierstation K enthält eine als ganzes mit dem Bezugszeichen 100 angegebene Fixieranordnung, die das übertragene Tonerpulverbild permanent auf dem Bogen 94 fixiert. Vorzugsweise enthält die Anordnung 100 eine erhitzte Fixierwalze 102 und eine Stützwalze 104. Der Bogen 94 geht zwischen der Fixierwalze 102 und der Stützwalze 104 hindurch, wobei das Tonerpulverbild die Fixierwalze 102 kontaktiert. Auf diese Weise wird das Tonerpulverbild permanent auf dem Bogen 94 fixiert. Nach dem Fixieren führt eine nicht gezeigte Führung den sich vorwärts bewegenden Bogen 94 zu einer ebenfalls nicht gezeigten Ablagelade, wo der Bogen darauffolgend durch den Bediener aus der Maschine entnommen wird.
Nachdem der Bogen aus Trägermaterial von der fotoleitenden Oberfläche des Bandes 10 getrennt ist, werden von der fotoleitenden Oberfläche getragene restliche Tonerpartikeln von der fotoleitenden Oberfläche entfernt. Diese Partikeln werden an der Reinigungsstation L entfernt. Ein magnetisches Bürstenreinigungsgehäuse ist an der Reinigungsstation L angeordnet. Die Reinigungsvorrichtung enthält eine herkömmliche Anordnung magnetischer Bürstenwazen, die veranlaßt, daß die Trägerpartikeln in dem Reinigungsgehäuse sich gegenüber der Walzenanordnung und der ladungserhaltenden Oberfläche in der Form einer Bürste ausrichten. Die Reinigungsvorrichtung enthält weiterhin ein Paar Enttonerwalzen, um den restlichen Toner von der Bürste zu enifernen.
Auf die Reinigung folgend flutet eine Entadungslampe (nicht gezeigt) die fotoleitende Oberfläche mit Licht, um eine restliche elektrostatische Ladung abzuleiten, bevor die fotoleitende Oberfläche für den darauffolgenden Abbildungszyklus aufgeladen wird.
Eine Vier-Farben-Entwicklung mit einem subtraktiven Farbschema, das zyanblauen, purpurroten, gelben und schwarzen (C,M,Y,K) Toner verwendet ist eine weitere Möglichkeit. Das Entwicklungsschema muß in der Lage sein, bis zu zwei Toner verschiedener Farbe auf einem beliebigen Pixel aufzutragen. Das Auftragen der drei Farben Zyanblau, Purpurrot und Gelb (C,M,Y) wird durch das Auftragen von schwarzem (K) Toner ersetzt. Wiederum muß eine geeignete Kombination der Tonerpolaritäten, der Entwicklungsvorspannungen und dazwischen liegender Belichtungsschritte verwendet werden. Bei der Wahl dieser Kombinationen muß man von der Tatsache Gebrauch machen, daß identische Spannungen an der Fotorezeptoroberfläche, wie in Fig. 6 gezeigt, durch mehrere verschiedene Kombinationen von Farbbelichtungen erzielt werden können.
Die Schritte in dem Vier-Farben-Entwicklungsverfahren der zweiten Ausführungsform in Fig. 6 sind: erstens die Belichtung des Fotorezeptorbandes mit den vier modulierten Laserstrahlen verschiedener Wellenlänge; zweitens die CAD-Entwicklung von Schwarz bei 900 Volt; drittens die DAD-Entwicklung von Zyanblau bei 600 Volt; viertens die DAD-Entwicklung von Purpurrot bei 600 Volt und dann die Pauschalbelichtung mit blauem Licht; und fünftens die DAD-Entwicklung von Gelb bei 600 Volt.
Eine CAD-Entwicklung von schwarzem (K) Toner wird im ersten Schritt durchgeführt. Der schwarze Toner schirmt die von ihm bedeckten Bereiche gegenüber der grünen und blauen Pauschalbelitung ab, die in Schritt 3 und 4 durchgeführt werden. Das verhindert eine wesentliche Entladung und darauffolgende Entwicklung zusätzlicher Tonerschichten über der K-Schicht. Die zunächst mit grünem Licht belichteten Bereiche bleiben nach der Pauschalbechtung mit gninem Licht im dritten Schritt und auch nach allen darauffolgenden Entwicklungsschritten ohne eine Entwicklung des Toners bestehen und entsprechen schließlich den weißen Bereichen. Alle Kombinationen eines oder zwei verschiedener Farbtoner bleiben in den restlichen Schritten von Fig. 6 bedeckt. Deshalb ist mit diesem Entwicklungsschema eine volle Farbbildherstellung möglich.
Das xerografische Drucksystem für subtraktive Primärfarbentoner ist dem xerografischen Drucksystem für additive Primärfarbentoner von Fig. 1 ähnlich. Die Aufladungsstation, der ROS und die Belichtungsstation am Anfang des Drucksystems und die Vor-Übertragungs-Aufladungsstation, die Übertragungsstation, die Fixierstation und die Reinigungsstation am Ende des Drucksystems sind identisch, obwohl die vier Lichtstrahlen unterschiedlich moduliert werden, was durch den Wechsel von additiven zu subtraktiven Primärfarben bedingt ist.
Die dazwischen angeordneten Belichtungs- und Entwicklungsstationen des subtraktiven Primärfarbendrucksystems sind denjenigen des additiven Primärfarbendrucksystems ähnlich. Das subtraktive Primärfarbendrucksystem weist nach der Belichtungsstation eine erste CAD-Entwicklungsstation, eine zweite DAD-Entwicklungsstation, eine erste Belichtungsstation für eine gleichmäßige Belichtung, eine dritte DAD-Entwicklungsstation, eine zweite Belichtungsstation für eine gleichmäßige Belichtung und eine vierte DAD-Entwicklungsstation auf. Darauf folgt die Vor-Übertragungs-Station.
Es ist wichtig, daß jeder Farbpunkt der mehrfachen Laserstrahlen über den gesamten Fotorezeptor gescannt werden kann, so daß jede gewünschte Spannungsentladungsstufe (und als Folge der aufgetragene Farbtoner) an jeder beliebigen Stelle des Fotorezeptors erzielt werden kann. Alternativ dazu können in beiden xerografischen Systemen die mehrfachen Strahlen verschiedener Wellenlänge des Laseremitters des ROS senkrecht zu der Scanbewegung entlang des Fotorezeptors ausgerichtet werden. Jedes Scannen folgt vier Linien, so daß vier Scanvorgänge fiir alle vier Punkte erforderlich sind, um jeden beliebigen Punkt auf dem Fotorezeptor abzudecken.
Wie bereits zuvor genannt, kann dieses ROS-System mit einer Laserquelle für mehrere Wellenlängen durch die Verwendung von Mehrpunktquellen für jede der Farben verbessert werden, was eine erhöhte Adressierbarkeit und eine höhere Geschwindigkeit zur Folge hat. Die vier Farbpunkte können parallel zu der Scanbewegung entlang des Fotorezeptors ausgerichtet sein, wobei derselbe Farbpunkt auch in einer Tiefe von vier Farbpunkten senkrecht zu der Scanbewegung entlang des Fotorezeptors ausgerichtet ist. Alle vier Farbpunkte können über einen beliebigen Punkt auf dem Fotorezeptor während jedes der vier aufeinander folgenden Scanvorgänge für insgesamt 16 Punkte, die gleichzeitig auf dem Fotorezeptor abgebildet werden, gescannt werden.
Ein alternatives Fotorezeptorband kann Erzeugerschichten aufweisen, die für mehr als eine Farbe oder über einen größeren Wellenlängenbereich empfindlich sind. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist eine fotoleitende Schicht nur für Blau, eine andere fotoleitende Schicht für Blau und Grün, eine weitere fotoleitende Schicht für Blau, Grün und Rot, und eine letzte fotoleitende Schicht für Blau, Grün, Rot und Infrarot empfindlich.
Der in Fig. 8 gezeigte Fotorezeptor 108 hat eine leitendes Substrat 110, auf dem die erste oder niedrigere fotoleitende Schicht 112 für Blau, Grün, Rot und Infrarot, die zweite oder untere mittlere fotoleitende Schicht 114 für Blau, Grün und Rot, die dritte oder obere mittlere fotoleitende Schicht 116 für Blau und Grün, und die vierte oder oberste fotoleitende Schicht 118 nur für Blau empfindlich ist.
Diese Schichten sind so geschichtet, daß die Schicht mit der breitesten Empfindlichkeit (IR-Empfindlichkeit) auf dem Fotorezeptor zuunterst liegt, die Schicht mit der nächstschmäleren Empfindlichkeit über dieser Schicht liegt usw., wobei zuoberst die Schicht mit der schmalsten Empfindlichkeit (Empfindlichkeit für Blau) situiert ist. Licht einer bestimmten Farbe ist nur für eine der Fotorezeptorschichten zugänglich. Blaues Licht wird in der obersten Schicht absorbiert und kann keine der unteres Schichten erreichen, die für dieses Licht nicht empfindlich sind. Grünes Licht geht durch die für Blau empfindliche Schicht hindurch und wird in der zweiten Schicht absorbiert, wobei es daran gehindert wird, in eine der darunter liegenden Schichten zu erreichen, die für dieses Licht nicht empfindlich sind. Dieses Schema setzt sich fort, so daß jede Wellenlänge nur von einer Fotorezeptorschicht absorbiert wird.
In Fig. 9 ist ein xerografisches Drucksystem 5' gezeigt, das ein Fotorezeptorband 10' mit zwei Schichten aufweist, das für die Bewegung entlang einer Aufladungsstation A', einer Belichtungsstation B', einer ersten Entwicklungsstation C', einer zweiten Entwicklungsstation D', einer Station E' für eine gleichmäßige Belichtung E', einer dritten Entwicklungsstation F', einer Vor- Übertragungs-Station G', einer Übertragungsstation H', einer Fixierstation 1' und einer Reinigungsstation J' angeordnet ist. Das Band 10' bewegt sich in der Richtung des Pfeils 12', um aufeinander folgende Teile des Bandes sequentiell durch die verschiedenen entlang des Bewegungswegs des Bandes angeordneten Verarbeitungsstationen zu befördern, um Bilder in einem einzigen Durchlauf des Bandes durch alle Verarbeitungsstationen zu bilden. Das Band 10' ist um eine Mehrzahl von Walzen 14', 16' und 18' geführt, wobei die ersten als Antriebswalzen und die letzten für die Herstellung einer geeigneten Spannung des Fotorezeptorbandes 10' verwendet werden können. Ein Motor 20' läßt die Walze 14' rotieren, um das Band 10' in der Richtung des Pfeils 12' zu befördern: Die Walze 14' ist mit dem Motor über eine geeignete Einrichtung wie einen Riemenantrieb verbunden.
Wie am besten in Fig. 9 zu sehen, passieren zu Beginn aufeinander folgende Teile des Bandes 10' durch die Aufladungsstation A', wo eine als ganze mit dem Bezugszeichen 22' angegebene Koronaentladungseinrichtung wie ein Skorotron, ein Korotron oder ein Dikorotron das Band 10' auf ein wahlweise hohes, einheitliches positives oder negatives Potential V&sub0; auflädt. Eine geeignete Steuerschaltung aus dem Stand der Technik kann für die Steuerung der Koronaentladungseinrichtung 22' verwendet werden.
Als nächstes werden die aufgeladenen Teile der Fotorezeptoroberfläche durch die Belichtungsstation B' befördert. An der Belichtungsstation B' wird der gleichmäßig aufgeladene Fotorezeptor bzw. die ladungserhaltende Oberfläche 10' durch eine Rasterausgabescannnereinrichtung 24' belichtet, die veranlaßt, daß die ladungserhaltende Oberfläche in Übereinstimmung mit der Ausgabe aus der Scannereinrichtung aufgeladen bleibt oder entladen wird. Ein elektronisches Subsystem konvertiert ein zuvor gespeichertes Bild bildweise in die entsprechenden Steuersignale für den ROS.
Der Rasterausgabescanner 24' kann, wie in Fig. 10 gezeigt, eine hybride Zwei-Wellenlängen-Halbleiterlaserstruktur 26' verwenden, die aus einem Laseremitter 128 für eine Wellenlänge von 670 nm mit beispielsweise einer Halbleiterstruktur aus AlGalnP/GaAs, und aus einem Laseremitter 130 für eine Wellenlänge von 830 nm mit beispielsweise einer Halbleiterstruktur aus AlGaAs/GaAs besteht, wobei beide Halbleiterlaserstrukturen dem Fachmann bekannt sind.
Die Strahlen mit verschiedener Wellenlänge müssen übereinander auf dem Fotorezeptor gescannt werden, um die Ausrichtung beizubehalten bzw. um einen Versatz zu vermeiden. Für den in Fig. 10 angegebenen Tangentialversatz wird ein oberes Limit von 300 µm gesetzt, da ein Tangentialversatz keine Scanzeilenkrümmung verursacht. Der Effekt eines Tangentialversatzes ist, daß eine Verzögerung bei den elektronischen Modulationssignalen für einen der zwei Strahlen in Relation zu dem anderen Strahl erforderlich ist, da ein Strahl während des Scannens über den Fotorezeptor hinter dem anderen zurückbleibt.
Zusätzlich zu der Orientation der Laseremitterbauteile ist in Fig. 10 auch eine mögliche Träger-Konfiguration gezeigt. Der Träger 132 in der Form eines umgekehrten "T" kann einfach aus Silizium ausgeschnitten werden. Derartige Träger werden gegenwärtig hergestellt und getestet. Da die p-Seite unten angeordnet ist, wird der Tangentialversatz durch die Breite des "T" kontrolliert. Der Sagittalversatz kann kontrolliert werden, indem die Laseremitterbauteile vertikal ausgerichtet werden, zum Beispiel indem die Oberseiten der Laseremitterbauteile mit dem oberen Teil des umgekehrten "T" ausgerichtet werden. Für jede der Wellenlängen können jeweils ein oder zwei Strahlen emittiert werden. Fig. 10 zeigt zwei Laserstreifen und damit zwei emittierte Strahlen, die jeweils eine der beiden Wellenlängen aufweisen.
Die Zwei-Wellenlängen-Laserstruktur bietet einen im wesentlichen gemeinsamen räumlichen Ursprung für jeden der Strahlen. Jeder Strahl wird unabhängig moduliert, so daß er den Fotorezeptor 10' jeweils in Übereinstimmung mit einem entsprechenden Farbbild belichtet.
Wie in Fig. 9 gezeigt, werden die zwei Laserstrahlen 34' und 36' aus der Laserstruktur 26' in ein herkömmliches optisches System 28' für die Strahleingabe eingegeben, das die Strahlen paralleirichtet, konditioniert und auf einen optischen Pfad fokussiert, damit sie einen rotierenden Polygonspiegel 30' mit einer Mehrzahl von Facetten 32' beleuchten. Da der Polygonspiegel rotiert verursachen die Facetten, daß die reflektierten Strahlen wiederholt abgelenkt werden, so daß die in einen einzigen Satz optischer Elemente 38' für die Abbildung und die Korrektur eingegeben werden, wobei die optischen Elemente Fehler, wie einen Polygonwinkelfehler und ein Wobbeln, korrigieren und die Strahlen auf das Fotorezeptorband fokussieren.
Wie bereits zuvor genannt, wird der gleichmäßig aufgeladene Fotorezeptor oder die ladungserhaltende Oberfläche 10' von einer Rasterausgabescannereinrichtung 24' belichtet, die in Übereinstimmung mit der Ausgabe aus der Scannereinrichtung veranlaßt, daß die ladungserhaltende Oberfläche aufgeladen bleibt oder entladen wird.
Das Fotorezeptorband 10' weist, wie in Fig. 11 gezeigt, ein flexibles elektrisch leitendes Substrat 38' auf. Das Substrat weist eine Dicke auf, die gewöhnlich zwischen 6 und 250 Mikrometer und vorzugsweise zwischen 50 und 200 Mikrometer liegt, obwohl die Dicke außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Die Fotorezeptorschichten können wiederum aus zwei oder mehr Unterschichten bestehen. Jede der in Fig. 11 gezeigten Fotorezeptorschichten besteht aus zwei Unterschichten, nämlich einer ladungserzeugenden Schicht und einer ladungstransportierende Schicht.
Auf dem Substrat befindet sich eine erste oder untere Erzeugerschicht 40' aus Titanylphtalozyanin (TiOPc) mit einer Dicke von 0,1 bis 1 µm, eine erste oder untere Transportschicht 42' aus N,N'-Diphenyl-N,N'-Bis(3"-Methylphenyl)-(1-1'Biphenyl)- 4,4'-Diamin in Polykarbonat (m-TPO) die löchertransportierend und ungefähr 15 µm dick ist, eine zweite oder obere Erzeugerschicht 44' aus Benzimidazol-Perylen (BZP) mit einer Dicke von ungefähr 0,1 bis 1 µm, und einer zweiten oder oberen Transportschicht 46' aus m-TPO in Polykarbonat, die löchertransportierend und ungefähr 15 µm dick ist.
Die Erzeugerschicht aus TiOPc sollte dünn genug sein, um einen niedrigen Dunkelabfall aufrechtzuhalten, und die Erzeugerschicht aus BZP sollte dick genug sein, um für die Wellenlänge undurchlässig zu sein, die für ihre Entladung verwendet wird. Es ist bekannt, daß BZP mit einer undurchlässigen Dicke beschichtet werden kann, während gleichzeitig der niedrige Dunkelabfall aufrechterhalten wird.
Bei der vorliegenden beispielhaften Darstellung ist die erste Erzeugerschicht infrarotempfindlich und die zweite Erzeugerschicht ist rotempfindlich, wobei die zwei Wellenlängen der Zwei-Wellenlängen-Laserquelle im roten Bereich (bei 679 nm) und im infraroten Bereich (830 nm) liegen. Dabei ist generell erforderlich, daß jede Erzeugerschicht nur für eine der zwei verschiedenen Wellenlängen der Laserquelle und nicht für die andere Wellenlänge empfindlich bzw. zugänglich ist.
Die Erzeuger- und die Transportschichten können abgeschieden, vakuumaufgedampft oder mit einem Lösungsmittel als Schicht aufgetragen werden.
Während der in Fig. 12 gezeigten Belichtung des Fotorezeptorbands durch die Lichtstrahlen aus dem Rasterausgabescanner wird die Wellenlänge von 670 nm des einen modulierten Strahls vollständig in der undurchlässigen Erzeugerschicht aus BZP absorbiert. Die Belichtung durch den Strahl mit 670 nm erreicht deshalb die TiOPc-Schicht, so daß die TiOPc-Schicht und die untere Transportschicht voll aufgeladen bleiben. Die zweite Wellenlänge wird mit 830 nm gewählt, um sicherzustellen, daß der Strahl vollständig durch die BZP-Schicht hindurchgeht, ohne die BZP-Schicht oder die obere Transportschicht zu entladen. Die TiOPc-Schicht ist jedoch sehr empfindlich für die Wellenlänge mit 830 nm und eine Belichtung durch einen modulierten Strahl mit dieser Wellenlänge entlädt die TiOPc-Schicht und die untere Transportschicht. Es sollte jedoch nicht zugelassen werden, daß die Belichtung mit 830 nm eine Entladung durch die BZP-Schicht und die obere Transportschicht bewirkt.
Details des Abbildungsprozesses für die Belichtung des Drei-Farben-Bildes in einem einzigen Durchlauf des Fotorezeptorbandes sind in Fig. 12 gezeigt. Auf dem Fotorezeptorband sind vier resultierende Bereiche vorhanden: (a) die unbelichteten Bereiche, die die anfängliche Oberflächenspannung beibehalten; (b) die mit 830 nm belichteten Bereiche, die auf ungefähr die Hälfte der anfänglichen Oberflächenspannung entladen sind; (c) die mit 670 nm belichteten Bereiche, die ebenfalls auf ungefähr die Hälfte der anfänglichen Oberflächenspannung entladen sind; und (d) die mit sowohl 830 nm wie 670 nm belichteten Bereiche, die völlig entladen sind. Während zu diesem Zeitpunkt unmittelbar nach der Belichtung nur drei Spannungsstufen auf dem Fotorezeptor vorhanden sind, sind nach der xerografischen Entwicklung, wie in Fig. 12 gezeigt, vier verschiedene Bereiche auf dem Fotorezeptor vorhanden. Die Oberflächenspannungen in den Bereichen (b) und (c) sind nach der Belichtung ungefähr gleich, sie sind jedoch auf verschiedene Weise gebildet worden. Während des Entwicklungsprozesses erinnert sich der Fotorezeptor, auf welche Weise diese Spannungen gebildet wurden, um eine unterschiedliche Entwicklung in diesen zwei Bereichen zu gestatten.
Die Schritte des in Fig. 13 gezeigten Drei-Farben-plus-Weiß- Entwicklungsprozeß sind; erstens die Belichtung des Fotorezeptorbandes durch die zwei modulierten Laserstrahlen mit verschiedener Wellenlänge; zweitens die CAD-Entwicklung mit schwarzem Toner bei 500 Volt; drittens die DAD-Entwicklung mit grünem Toner bei 500 Volt; viertens die Pauschalbelichtung des Fotorezeptorbandes mit blauem Licht; und fünftens die DAD-Entwicklung mit blauem Toner bei 500 Volt.
An der Entwicklungsstation C' (Fig. 9) befördert ein als ganzes mit dem Bezugszeichen 48' angegebenes Entwicklungssystem 48' Entwicklermaterial in Kontakt mit den CAD-elektrostatischen Latenzbildern. Das Entwicklungssystem 48' umfaßt ein Entwicklergehäuse. Das Entwicklergehäuse 48' enthält ein Paar magnetischer Bürstenwalzen 50' und 52'. Die Walzen befördern Entwicklermaterial in Kontakt mit dem Fotorezeptor 10', um die aufgeladenen Bereiche (VCAD) zu entwickeln. Das Entwicklermaterial enthält beispielsweise schwarzen Toner, der für einen negativ aufgeladenen Fotorezeptor positiv aufgeladen wird. Der schwarze Toner wird über magnetische Bürstenwalzen auf die sich auf der fotoleitenden Oberfläche 10' befindenden elektrostatischen Latenzbilder aufgetragen, wobei der Träger dieses Zwei-Komponenten-Entwicklers so gewählt ist, daß der schwarze Toner durch die Reibung mit diesem triboelektrisch aufgeladen wird. Die elektrische Vorspannung wird durch eine Stromversorgung vorgenommen, die elektrisch mit der Entwicklungsvorrichtung verbunden ist. Eine geeignete Gleichvorspannung wird durch die Stromversorgung an den Walzen 50' und 52' und dem Entwicklergehäuse 48' angelegt.
An der Enwicklungsstation D' befördert ein als ganzes mit dem Bezugszeichen 54' angegebenes Entwicklungssystem 54' Entwicklermaterial in Kontakt mit den DAD-elektrostatischen Latenzbildern. Das Entwicklungssystem 54' enthält ein Entwicklergehäuse Das Entwicklergehäuse 54' enthält ein Paar magnetischer Walzen 56' und 58'. Die Walzen befördern Entwicklermaterial in Kontakt mit dem Fotorezeptor, um die entladenen Bereiche (VDAD) zu entwickeln. Das Entwicklermaterial enthält zum Beispiel grünen Toner, der für einen negativ aufgeladenen Fotorezeptor positiv aufgeladen wird. Eine geeignete elektrische Vorspannung wird über eine Stromversorgung vorgenommen, die elektrisch mit der Entwicklungsvorrichtung verbunden ist. Eine geeignete Gleichvorspannung wird an den Walzen 56' und 58' und dem Entwicklergehäuse 56' über die Stromversorgung angelegt.
Details des xerografischen Prozesses zum Entwickeln der Drei-Farben-Bildes in einem einzigen Durchlauf sind in Fig. 13 gezeigt. Der Einfachheit halber sollen die drei Spannungsstufen nach der Belichtung jeweils bei 1000 Volt, 500 Volt und 0 Volt liegen. Die CAD-Entwicklung am ersten Entwicklergehäuse bei einer Vorspannung von 500 wird verwendet, um schwarzen (K) (oder roten (R)) Toner in den unbelichteten Bereichen (a) aufzutragen. Die DAD-Entwicklung am zweiten Entwicklergehäuse bei einer Vorspannung von 500 Volt wird verwendet, um grünen (G) Toner in den völlig belichteten Bereichen (d) aufzutragen.
Der Fotoleiter befindet sich nach diesen ersten zwei Entwicklungsschritten in einem derartigen Zustand, daß die entwickelten Bereiche des Fotorezeptors mit aufgetragenem Toner jetzt Spannungsstufen aufweisen, die ungefähr den Vorspannungsstufen der entsprechenden Entwicklergehäuse gleich sind, was durch die Verwendung eines Entwicklungssystems wie einer Entwicklung mit einer leitenden Magnetbürste (CMB = Conductive Magnetic Brush) erreicht wird, da der primäre Entwicklungsmechanismus in einer Ladungsneutralisierung besteht.
Als nächstes wird, wie in Fig. 9 gezeigt, an der Belichtungsstation E' für eine gleichmäßige Belichtung eine Pauschabbelichtung des Fotorezeptors mit blauem Licht mittels einer gut kontrollierten Lichtquelle wie einer Fluoreszenzlampe 60'vorgenommen. Die Bereiche des Fotorezeptors, die bereits mit schwarzen und grünen Tonern entwickelt wurden, werden durch den aufgetragenen Toner gegenüber dem Licht abgeschirmt, so daß in diesen Bereichen eine geringe oder gar keine Entladung stattfindet. Das Emissionsspektrum der Lampe, kann, wenn nötig, relativ zu den Absorptionsspektren der Toner eingestellt werden, um völlig sicherzustellen, daß unter dem Toner keine Entladung stattfindet.
Wie in Fig. 13 zu sehen, hinterläßt die Pauschalbelichtung mit blauem Licht, den unbelichteten Bereich (a) unverändert, da der schwarze Toner eine Belichtung des darunterliegenden Fotorezeptors verhindert.
Die weißen oder mit 670 nm belichteten Bereiche (b) sollten ebenfalls nicht betroffen werden, da die BZP-Schicht das gesamte blaue Licht absorbiert, bevor es zu der TiOPc-Schicht gelangt. Die Absorption in dem BZP beeinflußt die Oberflächenspannung jedoch nicht, da die obere Hälfte des Fotorezeptors bereits durch die Belichtung mit 670 nm in den weißen Bereichen (b) entladen wurde. Da die mit 830 nm belichteten Breiche (c) noch nicht dem blauen Licht ausgesetzt wurde, wird die obere Hälfte des Fotorezeptors durch diese Pauschalbelichtung entladen, um diese Bereiche in einen völlig entladenen Zustand zu versetzen. Das ist der Grund, warum sich der Fotorezeptor an seine vorhergehende Geschichte erinnert und eine Pauschalbelichtung mit blauem Licht die Spannungen der mit 6780 nm belichteten Bereiche (b) und der mit 830 nm belichteten Bereiche (c) trennt. Da die völlig belichteten Bereiche (d) durch den grauen Toner abgeschirmt werden, zeigt die Pauschalbelichtung mit blauem Licht dort keine Wirkung.
Wie in Fig. 9 zu sehen, befördert an der Entwicklungsstation F' ein als ganzes mit dem Bezugszeichen 62' angegebenes Entwicklungssystem Entwicklermaterial in Kontakt mit den DAD-elektrostatischen Latenzbildern. Das Entwicklungssystem 62' enthält ein Entwicklergehäuse Die DAD-Entwicklung am dritten Entwicklergehäuse bei 500 Volt wird verwendet, um blauen (B) Toner auf den mit 830 nm belichteten Bereichen (c) aufzutragen. Das Entwicklergehäuse 62' enthält ein Paar magnetischer Walzen 64' und 66'. Die Walzen befördern Entwicklermaterial in Kontakt mit dem Fotorezeptor, um die entladenen Bereiche (VDAD) zu entwickeln Das Entwicklermaterial enthält blauen Toner, der für einen negativ aufgeladenen Fotorezeptor positiv aufgeladen wird. Eine geeignete elektrische Vorspannung wird durch eine Stromversorgung vorgenommen, die elektrisch mit der Entwicklungsvorrichtung verbunden ist. Ein geeignete Gleichvorspannung wird über die Vorspannungsquelle an den Walzen 64' und 66' und an dem Entwicklergehäuse angelegt.
Die einzigen allgemeinen Anforderungen für die Pauschalbelichtungsstation und das dritte DAD-Entwicklergehäuse sind, daß die Wellenlänge des Lichts für die Pauschalbelichtung nicht in die bereits getonten Bereiche dringen sollte, nur eine der zwei bereits zum Teil entladenen Bereiche entladen werden sollte und daß der durch das dritte Entladungsgehäuse aufgetragene Farbtoner sich von den bei den ersten zwei Entwicklungsgehäusen verwendeten Farbtonern unterscheiden sollte.
Der Entwicklungsprozeß erzeugt auf diese Weise im Enddruck drei Farben plus Weiß. Prinzipiell können drei beliebige Toner verwendet werden, solange die zwei ersten Farben eine gute Lichtabsorption bei dem darauffolgenden Pauschalbelichtungsschritt aufweisen, um eine Entladung des darunter liegenden Fotorezeptors in diesen Bereichen zu vermeiden.
Da das auf dem Fotorezeptor entwickelte zusammengesetzte Bild sowohl aus positivem und negativem Toner besteht, ist ein in der Regel positives Vor- Übertragungs-Koronaentladungsglied 68' an der Vor-Übertragungs- Aufladungsstation G' angeordnet, das vorgesehen ist, um den Toner für eine effektive Übertragung auf ein Substrat unter Verwendung einer positiven Koronaaufladung zu konditionieren. Das Vor-Übertragung-Koronaaufladungsglied ist vorzugsweise eine Wechselstrom-Koronaeinrichtung, die mit einer Gleichstromspannung vorgespannt wird, um in einem feldempfindlichen Modus zu arbeiten und um eine dreistufige xerografische Vor-Übertragungs-Aufladung vorzunehmen, die selektiv mehr Ladung (oder wenigstens eine vergleichbare Ladung) zu den Bereichen des Bildes hinzufügt, deren Polarität umgekehrt werden muß. Diese Ladungsdiskrimination kann verbessert werden, indem der Fotorezeptor, der das zusammengesetzte entwickelte Latenzbild trägt, entladen wird, bevor die Vor-Übertragungs-Aufladung beginnt. Außerdem minimiert ein Fluten des Fotorezeptors mit Licht, das mit der Vor-Übertraguns-Aufladung komzidiert, die Tendenz, Teile des Bildes zu stark aufzuladen, die bereits die korrekte Polarität aufweisen.
Ein Bogen 70' aus Trägermaterial wird an der Übertragungsstation H' in Kontakt mit dem Tonerbild befördert. Der Bogen aus Trägermaterial wird durch eine nicht gezeigte herkömmliche Einzelblattzuführeinrichtung zu der Übertragungsstation H' befördert. Vorzugsweise enthält die Einzelblattzuführeinrichtung eine Zuführwalze, die den obersten Bogen eines Stapels von Kopierpapierbögen kontaktiert. Die Zuführwalzen rotieren, um den obersten Bogen von dem Stapel in eine Führung zu befördern, der den beförderten Bogen aus Trägermaterial in einer zeitlich abgestimmten Folge in Kontakt mit der fotoleitenden Oberfläche des Bandes 10' bringt, so daß das entwickelte Tonerpulverbild den beförderten Bogen aus Trägermaterial an der Übertragungsstation H' kontaktiert.
Die Übertragungsstation H' enthält eine Koronaerzeugunseinrichtung 72', die Ionen einer entsprechenden Polarität auf die Rückseite des Bogens 70' sprüht. Das zieht die aufgeladenen Tonerpulverbilder von dem Band 10' auf den Bogen 70'. Nach der Übertragung bewegt sich der Bogen weiter in der Richtung des Pfeils 74' auf einen Förderer (nicht gezeigt), der den Bogen zu der Fixierstation I' befördert.
Die Fixierstation I' enthält eine als ganzes mit dem Bezugszeichen 76' angegebene Fixieranordnung, die das übertragene Tonerpulverbild permanent auf dem Bogen 70' fixiert. Vorzugsweise enthält die Fixieranordnung 76' eine erhitzte Fixierwalze 78' und eine Stützwalze 80'. Der Bogen 70' geht zwischen der Fixierwalze 78' und der Stützwalze 80' hindurch, wobei das Tonerpulverbild die Fixierwalze 78' kontaktiert. Auf diese Weise wird das Tonerpulverbild permanent auf dem Bogen 70' fixiert. Nach dem Fixieren führt eine nicht gezeigte Führung den sich vorwärts bewegenden Bogen 70' zu einer ebenfalls nicht gezeigten Ablagelade, wo der Bogen darauffolgend durch den Bediener aus der Maschine entnommen wird.
Nachdem der Bogen aus Trägermaterial von der fotoleitenden Oberfläche des Bandes 10' getrennt ist, werden die von den Nicht-Bildbereichen der fotoleitenden Oberfläche getragenen restliche Tonerpartikeln von der fotoleitenden Oberfläche entfernt. Diese Partikeln werden an der Reinigungsstation J' entfernt. Ein magnetisches Bürstenreinigungsgehäuse ist an der Reinigungsstation J' angeordnet. Die Reinigungsvorrichtung enthält eine herkömmliche Anordnung magnetischer Bürstenwalzen, die veranlaßt, daß die Trägerpartikeln in dem Reinigungsgehäuse sich gegenüber der Walzenanordnung und der ladungserhaltenden Oberfläche in der Form einer Bürste ausrichten. Die Reinigungsvorrichtung enthält weiterhin ein Paar Enttonerwalzen, um den restlichen Toner von der Bürste zu entfernen.
Auf die Reinigung folgend flutet eine Entladungslampe (nicht gezeigt) die fotoleitende Oberfläche mit Licht, um eine restliche elektrostatische Ladung abzuleiten, bevor die fotoleitende Oberfläche für den darauffolgenden Abbildungszyklus aufgeladen wird.
Die Verwendung eines Laserquelle für mehrere Strahlen in dem in Fig. 1 und 9 gezeigten System mit den mehreren emittierten Strahlen, die sich dieselben optischen Elemente in dem optischen System des Rasterausgabescanners teilen, bietet eine erhöhte Genauigkeit bei der Plazierung der Pixel auf dem Fotorezeptorband, da gemeinsame Polygonoptiken verwendet werden. Das Teilen der optischen Elemente reduziert auch die physische Größe, die Anzahl der optischen Elemente und damit die Kosten des ROS. Es wird jedoch nur in der vorliegenden beispielhaften Erläuterung angenommen, daß sich die mehrfachen Strahlen die optischen Elemente teilen. Jeder der Strahlen kann genauso gut ein separates optisches System in dem ROS aufweisen oder nur bestimmte optische Elemente des ROS, wie die Facette des rotierenden Polygons mit den anderen Strahlen teilen.
Die Substrate der verschiedenen in den Zeichnungen gezeigten Fotorezeptorbänder können undurchlässig, durchlässig, halbtransparent oder transparent sein, und sie können aus einem beliebigen leitenden Material bestehen, einschließlich Kupfer, Messing, Nickel, Zink, Chrom, rostfreiem Stahl, Silber, Gold, leitendem Papier (das durch den Einschluß eines geeigneten Materials oder durch Konditionierung in einer feuchten Atmosphäre, wobei sichergestellt ist, das für die Leitfähigkeit des Materials genügend Wasser enthalten ist, leitend gemacht ist), Indium, Zinn, Metalloxiden, einschließlich Zinnoxiden und Indiumoxiden oder ähnlichem. Außerdem kann ein Substrat eine isolierte Schicht mit einer leitenden Beschichtung enthalten, etwa aus einem vakuumaufgetragenen metallisierten Kunststoff wie einem titanisierten oder aluminisierten Mylarpolyester, wobei die metallisierte Oberfläche die unterste Fotorezeptorschicht oder eine andere Schicht, wie eine die Ladungsinjektion blockierende Schicht oder eine Haftschicht kontaktiert, die zwischen dem Substrat und der untersten Fotorezeptorschicht angeordnet ist.
Geeignete rotempfindliche Pigmente für die Verwendung in den Fotorezeptorbändern sind zum Beispiel Perylen-Pigmente wie Dibromanthrathron, kristallines trigonales Seien, betametallfreies Phtalozyan in, Azopigmente, Benzimidazolperylen (BZP) und ähnliches oder eine Mischung aus diesen. Geeignete infrarotempfindliche Pigmente sind zum Beispiel X-Metallfreie Phtalozyanine, Metallphtalozyanine wie Vandylphtalozyanine, Kupferphtalozyanine, Magnesiumphtalozyanine und ähnliches, Titanylphtalozyanin (TiOPc), Squaraine wie Hydroxysquarain und ähnliches oder eine Mischung aus diesen. Geeignete blauempfindliche Pigmente sind zum Beispiel amorphes Seien, Methylenblau, Anthrazen und Schwefel. Geeignete grünempfindliche Pigmente sind zum Beispiel Chinakriden, Se-Te-Legierungen und Pigmente wie das Pigment Rot 122 (C173915). Geeignete ladungstransportierende Materialien sind zum Beispiel Diaminmoleküle, Pyrazolinmoleküle, substituierte Fluorenmoleküle, Oxadiazolmoleküle, Hydrazonmoleküle, Karbazolphenylhydrazonmoleküle, Vinyl-aromatische Polymere, Oxadiazolderivative, tri-substituierte Methane, und 9-Fluorenylide Methanderivate.
Die in den vielschichtigen Fotorezeptorstrukturen verwendbaren Materialien können stark erweitert werden, wenn man nicht nur Materialien mit schmalen gut definierten Absorptionsbändern, wie in Fig. 4 gezeigt, sondern auch Materialien mit breiteren Absorptionsbändern in Betracht zieht. Dabei ist es erforderlich, daß jede Farbe des Laserlichts nur eine Schicht des Fotorezeptors entlädt. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn jede Schicht nur für eine Farbe des Laserlichtes zugänglich ist, was erreicht wird, wenn jede Wellenlänge in einer bestimmten Schicht absorbiert wird, was verhindert, daß dieses Licht niedrigere Schichten erreicht, die ebenfalls für diese bestimmte Wellenlänge empfindlich sein können. Das allgemeine Konzept ist in Fig. 7 und 8 dargestellt. Es können auch Kombinationen der in Fig. 4 und 7 verwendeten Absorptionsschemen verwendet werden. Die blau-, rot- und infrarotempfindlichen Schichten weisen zum Beispiel weite Absorptionsbänder auf, die den in Fig. 7 gezeigten ähnlich sind, und die grünempfindliche Schicht kann ein schmales Absorptionsband wie das in Fig. 4 gezeigte aufweisen. Die Schichtenfolge der in Fig. 8 gezeigten Schichten ist wichtig, da jede Wellenlänge des Laserlichtes in der Schicht gestoppt werden muß, in der es zuerst absorbiert wird, und da das Licht daran gehindert werden muß, niedrigere Schichten zu erreichen, die ebenfalls für dieses Licht empfindlich sind. Wenn jede Schicht ein wie in Fig. 4 gezeigtes schmales Absorptionsband aufweist, spielt die Reihenfolge der Schichtenfolge keine Rolle.
Es ist zu beachten, daß die Spannungsstufen in der vorliegenden Beschreibung mit einzelnen Werten angegeben wurden. In der Praxis treten bestimmte Bereiche um die gegebenen Werte auf, wobei die Verarbeitungsspielräume diese Bereiche umfassen müssen. Diskrete regelmäßig voneinander entfernten Spannungsstufen wurden der einfacheren Darstellung halber angenommen, wobei die jeweils gegebenen Werte lediglich illustrative Beispiele sind.
In ähnlicher Weise sind die verwendeten Wellenlängen lediglich illustrative Beispiele. In der Praxis können bestimmte Wellenlängenbereiche verwendet werden, wobei die jeweiligen Wellenlängen nicht auf eine einzige Farbe beschränkt sind. Das einzige Kriterium ist, daß die Wellenlängen ausreichend voneinander getrennt sind, so daß eine gegebene Fotorezeptorschicht nur für eine der Wellenlängen oder einen der Wellenlängenbereiche empfindlich ist bzw. für durch diese zugänglich ist.
Da die hier angegebene Drucktechnik nur einen Abbilder verwendet, bietet sie alle Möglichkeiten, die Systemarchitektur über einen gesamten Produktbereich zu erweitern. Bei einem billigen Schwarzweißdrucker kann man eine Einzelpunktaserdiode mit einem herkömmlichen Fotorezeptor und einer herkömmlichen zweistufigen xerografischen Entwicklung verwenden. Bei Schwarzweißdruckern mit höherer Qualität/Geschwindigkeit kann man Zwei-Punkt- oder Vier-Punkt-Laserdioden mit einer einzigen Wellenlänge, demselben Polygon, denselben optischen Elementen für den ROS und einem herkömmlichen Fotorezeptor mit einer herkömmlichen zweistufigen xerografischen Entwicklung verwenden. Bei dreifarbigen Hochlichtfarbdruckern kann weiterhin das einfache Polygon und der einfache Satz optischer Elemente für den ROS verwendet werden; die Laserquelle mit einer einfachen Wellenlänge wird jedoch durch eine Laserquelle mit zwei Wellenlängen und der herkömmliche Fotorezeptor durch einen Zwei-Farben-Fotorezeptor ersetzt. Die herkömmliche zweistufige xerografische Entwicklung wird durch eine dreistufige Entwicklung ersetzt, wodurch drei Farben möglich sind. Bei einem Vier-Punkt-Farbdrucken (Rot, Grün, Blau und Schwarz) kann eine Laserdiodenlichtquelle mit drei Wellenlängen zusammen mit einem einzigen Polygon und einem einfachen Satz optischer Elemente für den ROS verwendet werden. Ein Drei-Farben-Fotorezeptor kann mit einer vierstufigen xerografischen Entwicklung verwendet werden. Bei einem Farbverfahrendrucken (Zyanblau, Purpurrot, Gelb und Schwarz) kann eine Laserdiodenlichtquelle mit vier Wellenlängen zusammen mit demselben einzigen Polygon und einem einfachen Satz optischer Elemente f'ir den ROS verwendet werden. Ein Vier-Farben- Fotorezeptor kann bei einer vielstufigen xerografischen Entwicklung verwendet werden. Bei einem Vier-Farben-Druck mit sehr hoher Qualität/Geschwindigkeit können die einfachen Emitter für jede Wellenlänge der Laserlichtquelle durch einen Zwei-Punkt-Emitter (insgesamt 8 Punkte) oder einen Vier-Punkt-Emitter (insgesamt 16 Punkte) ersetzt werden. Eine gemeinsame Systemarchitektur kann also für einen gesamten Produktbereich von billigen Schwarzweißdruckern bis zu Hochleistungsfarbdruckern verwendet werden.
Die für die beschriebenen Systeme verwendeten Fotorezeptorbänder mit mehreren Schichten können auch durch Trommeln oder andere Äquivalente ersetzt werden.
Wegen ihrer vorteilhaften ladungsneutralisierenden Eigenschaften wurden leitende magnetische Bürsten angegeben, es kann jedoch auch eine Entwicklung ohne Additive oder eine nicht-interaktive Entwicklung verwendet werden.

Claims

1. Xerografisches Drucksystem mit:

einem Rasterausgabescanner-(ROS)-Optiksystem (24) zum Erzeugen mehrerer modulierter Strahlen (28,30,32,34) mit mehreren Wellenlängen, wobei jeder der modulierten Strahlen eine andere Wellenlänge aufweist,

einer Fotorezeptoreinrichtung (10) mit mehreren Fotorezeptorschichten und einer äußeren Oberfläche, wobei jede Schicht aus einer Ladungserzeugerschicht (48,52,56,60) und einer Ladungstransportschicht (50,54,58,62) besteht, und wobei jede Ladungserzeugerschicht nur für eine der Wellenlängen empfindlich ist, und

einer xerografischen Einrichtung, die betrieben werden kann, um die Fotorezeptoreinrichtung aufzuladen (22), um dann die Bereiche der Fotorezeptoreinrichtung mit den modulierten Strahlen entweder einzeln oder in Kombination zu belichten, und um nach der Belichtung mehrere verschiedenfarbige Toner auf die Fotorezeptoreinrichtung in Übereinstimmung mit der Belichtung der Bereiche der Schichten durch die modulierten Strahlen aufzutragen (64,70,78,86),

dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche der Fotorezeptoreinrichtung einmal gleichmäßig aufgeladen wird, bevor sie sequentiell durch die modulierten Strahlen belichtet wird, wobei jede Belichtung in einer sequentiellen Abfolge mit nur einem oder mehreren Lichtstrahlen selektiver Wellenlänge ausgeführt wird,

die Transportschichten (50,54,58,62) der Fotorezeptoreinrichtung löchertransportierende Schichten sind, und

das Auftragen der Farbtoner in einer vorbestimmten, sequentiellen Abfolge nach der Belichtung durch den optischen Scanner des ROS ausgeführt wird, um ein zusammengesetztes Bild auf der äußeren Oberfläche der Fotorezeptoreinrichtung zu bilden, wobei jeder der Farbtoner eine gute Absorption für einen der in aufeinander folgenden Belichtungsschritten verwendeten Lichtstrahlen aufweist, und wobei eine Einrichtung (92,96) vorgesehen ist, um das zusammengesetzte Bild auf einen Bogen aus Trägermaterial (94) zu übertragen.

2. Xerografisches Drucksystem nach Anspruch 1, wobei das Rasterausgabescanner-Optiksystem einen einzigen rotierenden Polygonspiegel (38) und ein einziges optisches System (44) für die Vielzahl modulierter Strahlen aufweist.

3. Xerografisches Drucksystem nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (26) des Rasterausgabescanner-Optiksystems eine Halbleiterlaserstruktur für das Emittieren der Vielzahl modulierter Strahlen mit einer Vielzahl von Wellenlängen aufweist.

4. Xerografisches Drucksystem nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens eine der Schichten für mehr als eine der Mehrzahl von Wellenlängen empfindlich ist, aber nur für eine der Wellenlängen zugänglich ist.

5. Xerograflsches Drucksystem nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Rasterausgabescanner-Optiksystem betrieben werden kann, um vier modulierte Strahlen mit vier verschiedenen Wellenlängen zu erzeugen, und wobei die Fotorezeptoreinrichtung vier Fotorezeptorschichten aufweist.

6. Xerografisches Drucksystem nach Anspruch 5, wobei die Fotorezeptorschichten jeweils für Wellenlängen in infraroten, roten, grünen und blauen Bereichen empfindlich oder zugänglich sind.

7. Xerografisches Drucksystem nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei das Rasterausgabescanner-Optiksystem (24') betrieben werden kann, um zwei modulierte Strahlen (34',36') mit 'zwei verschiedenen Wellenlängen zu erzeugen, und wobei die Fotorezeptoreinrichtung zwei Fotorezeptorschichten aufweist, die jeweils aus einer Ladungserzeugerschicht (40',44') und einer Ladungstransportschicht (42',46') bestehen.

8. Xerografisches Drucksystem nach Anspruch 7, wobei die Fotorezeptorschichten jeweils für Wellenlängen in den infraroten und roten Bereichen empfindlich oder zugänglich sind.

9. Xerografisches Drucksystem nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die xerografische Einrichtung betrieben werden kann, um die Fotorezeptorein richtung mit einer Pauschalbelichtung (60' '68', 76,84) nach dem Auftragen eines aus der Vielzahl von Tonern zu belichten, wodurch die Spannungstufen in bestimmten Bereichen der Fotorezeptoreinrichtung zu ändern, die durch wenigstens einem aus der Vielzahl modulierter Strahlen belichtet sind, und um ein darauffolgendes Auftragen von Toner in nur einem dieser Bereiche zu gestatten.