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Die Erfindung betrifft ein photoelektrophoretisches Abbildungsverfahren, bei dem eine Bildstoffsuspension von in einer Trägerflüssigkeit fein verteilten, elektrisch lichtempfindlichen Pigmentstoffteilchen zwischen zumindest zwei Elektroden, von denen eine zumindest teilweise transparent ist, einem mit einer ersten Spannung erzeugten elektrischen Feld ausgesetzt und durch die transparente Elektrode hindurch mit bildmässig verteilter elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird.
Bei der photoelektrophoretischen Bilderzeugung werden farbige und lichtempfindliche Teilchen verwendet, die in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit suspendiert sind. Diese Suspension wird zwischen zwei Elektroden gebracht, einer elektrischen Spannung ausgesetzt und mit einem zu reproduzierenden Bild belichtet.
Normalerweise ist die Bildstoffsuspension auf einer transparenten, elektrisch leitfähigen Platte in Form eines dünnen Films angeordnet, und die Belichtung erfolgt durch diese Platte hindurch, während eine zweite, zylindrische Elektrode über die Oberseite der Suspension gerollt wird. Die Bildstoffteilchen haben bei Suspension in der Trägerflüssigkeit eine Anfangsladung, durch die sie von der transparenten Elektrode angezogen werden. Bei Belichtung erfahren sie eine Polaritätsänderung durch Ladungsaustausch mit der Unterelektrode, so dass die bestrahlten Teilchen von dieser auf die zweite Elektrode abwandern, wodurch auf beiden Elektroden durch Teilchenentfernung Bilder entstehen, die einander komplementär sind. Dieses Verfahren kann zur Erzeugung mehrfarbiger oder auch einfarbiger Bilder angewendet werden.
Im letzteren Falle enthält die Suspension nur Teilchen einer einzigen Farbe, während sonst verschiedenartig gefärbte lichtempfindliche Teilchen erforderlich sind, die jeweils auf eine bestimmte Lichtwellenlänge reagieren. Eine eingehende Beschreibung des photoelektrophoretischen Abbildungsverfahrens findet sich in den USA-Patentschriften Nr. 3, 383, 993, Nr. 3, 384, 488, Nr. 3, 384, 565 und Nr. 3, 384, 566.
Beim Mehrfarbenverfahren enthält die Bildstoffsuspension zumindest zwei unterschiedlich gefärbte, in einer Trägerflüssigkeit fein verteilte Teilchenarten. Jede dieser Teilchenarten besteht aus einem elektrisch lichtempfindlichen Pigmentsotff, dessen Hauptabsorptionsband für Licht im wesentlichen mit dem Bereich seiner Hauptlichtempfmdlichkeit zusammenfällt. Der Pigmentstoff wirkt also als elektrisch lichtempfindliches Medium und als Färbungsmittel bei der Bilderzeugung. Die beim Mehrfarbenverfahren verwendeten Teilchen haben vorzugsweise intensive und reine Farben und sind sehr lichtempfindlich. Die Teilchen sollen mit minimaler Belichtung mit aktivierender elektromagnetischer Strahlung zum Wandern gebracht werden und bei untereinander gleicher Farbe bei einer bestimmten Belichtung mit der Komplementärfarbe um gleiche Beträge wandern.
Wird die Teilchenmischung mit einem Mehrfarbenbild belichtet, so wandern die Teilchen entsprechend der jeweils absorbierten Lichtmenge auf die andere Elektrode. Diese Wanderung soll mit minimaler elektrischer Wechselwirkung zwischen Teilchen unterschiedlicher Farbe erfolgen. Es wird deshalb angestrebt, dass die Teilchen selektiv auf einer der Elektroden in bildmässiger Verteilung verbleiben, wobei unerwünschte Teilchen auf die andere Elektrode abwandern. Wird beispielsweise eine Mischung aus cyanfarbenen, magentafarbenen und gelben Teilchen mit gelbem Licht belichtet, so wandern die cyanfarbenen und die magentafarbenen Teilchen, so dass ein Bild aus gelben Teilchen zurückbleibt.
In ähnlicher Weise absorbieren unterschiedlich gefärbte Teilchen bei Belichtung mit einem Mehrfarbenbild Licht ihrer jeweiligen Komplementärfarbe in den entsprechenden Bildflächenteilen und wandern zur andern Elektrode ab, so dass ein richtig gefärbtes Bild entsprechend dem Originalbild zurückbleibt.
Mit einem derartigen Verfahren können zwar gute Bilder erzeugt werden, insbesondere bei Verwendung einer relativ isolierenden"Sperrelektrode", bei der Erzeugung von Bildern mit starkem Kontrast und richtiger Farbtrennung muss man jedoch durch die Natur der Bildstoffsuspension und durch bestimmte Verfahrenserfordernisse mit Schwierigkeiten rechnen. Eine maximale Bildtönungsdichte und eine zufriedenstellende Teilchentrennung sind nur schwer zu erreichen. Teilchen bestimmter Farben wandern schneller als Teilchen anderer Farben und sammeln sich auf der Oberfläche der Elektrode, auf die sie gewandert sind, so dass die Ablagerung der langsameren Teilchen behindert wird. Dadurch wird das erzeugte Bild verschlechert, denn einige unerwünschte Teilchen bleiben doch zurück. Es zeigte sich beispielsweise, dass gelbe Teilchen oft langsamer wandern als cyanfarbene Teilchen.
In Bereichen, in denen cyanfarbene und gelbe Teilchen wandern und ein magentafarbenes Bild zurücklassen sollen, wandern also die cyanfarbenen Teilchen schneller und bilden auf der Oberfläche der andern Elektrode eine Schicht, die das einwandfreie Ablagern und Anhaften der gelben Teilchen verhindert. Das so erhaltene Bild hat deshalb in den roten Bereichen einen unerwünschten gelben oder orangefarbenen Ton. Es besteht bei der elektrophoretischen Bilderzeugung also das Problem der Entfernung nicht gewanderter Teilchen, so dass nur die für das erwünschte Bild erforderlichen Teilchen zurückbleiben.
Zur Verbesserung der Farbentrennung wurde bereits vorgeschlagen, die zylindrische zweite Elektrode zumindest noch einmal über die Oberfläche der Bildstoffsuspension unter Bedingungen des ersten Überganges hinüberzuführen, um eine grössere Menge nicht erwünschter Teilchen zu entfernen. Hiedurch können zwar die Farbeigenschaften des erhaltenen Bildes verbessert werden, eine optimale Bildqualität hinsichtlich Bildkontrast und Farbwiedergabe wird jedoch nicht erreicht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die vorstehend erläuterten Nachteile zu vermeiden und ein photoelektrophoretisches Abbildungsverfahren zu schaffen, bei dem eine Steuerung des Kontrastes und eine selektive Steuerung der Teilchenwanderung möglich ist. Dabei soll eine naturgetreue und reine Farbwiedergabe erfolgen.
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Für ein photoelektrophoretisches Abbildungsverfahren der einleitend angegebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Bestrahlung wiederholt und gleichzeitig an die Elektroden eine zweite
Spannung angelegt wird, die höher oder niedriger als die erste Spannung ist.
Die Bildstoffsuspension wird also selektiv mit elektromagnetischer Strahlung durch die transparente
Elektrode hindurch bestrahlt und gleichzeitig eine erste Spannung an die Elektroden angelegt. Durch die dann erfolgende Teilchenwanderung wird ein Bild auf der Oberfläche der transparenten Elektrode erzeugt, während auf der andern Elektrode ein dazu komplementäres Bild erzeugt wird. Die die komplementären und unerwünschten Teilchen tragende Elektrode kann dann entfernt werden, und eine weitere Elektrode wird zur
Wiederholung des Belichtungsvorganges in vorstehend beschriebener Weise im Abbildungssystem angeordnet.
Die für den zweiten Belichtungsschritt angelegte Spannung ist gegenüber der ersten Spannung unterschiedlich, wodurch selektiv Pigmentstoffteilchen von dem auf der transparenten Elektrode erzeugten Bild entfernt werden und eine Steuerung der Bildqualität und des Kontrastes des endgültigen Bildes möglich ist. Die nochmalige
Belichtung des Bildes mit einer"Verbesserungselektrode"bei anderer Spannung kann wiederholt werden, was von dem erwünschten Grad an Farbenreinheit abhängt.
Die Beeinflussungsmöglichkeit des Kontrastes beim bekannten elektrophoretischen Abbildungsverfahren ist mangelhaft, da sie lediglich durch die Einstellung der Pigmentstoffkonzentration in der Bildstoffsuspension gegeben ist ; auf andere Weise kann nämlich der Kontrast nicht geändert werden. Bei den normalen
Bilderzeugungsschritten und den üblichen Spannungswerten entfernen die zweite und die weiteren
Rollenelektroden Pigmentstoffteilchen vom Bild und auch aus den Hintergrundflächen der transparenten
Elektrode. Neben der Verringerung der Hintergrundzeichnungen verschlechterten die zweite und die nachfolgenden Elektroden also die Bildtönungsdichte und den Kontrast in nicht zu beeinflussender Weise.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann durch Änderung der Spannung an der verwendeten zweiten
Rollenelektrode eine Entfernung des Pigmentstoffes vom Bild auf der transparenten Elektrode selektiv als
Funktion der Belichtung beeinflusst werden, so dass eine Regulierung des Bildkontrastes möglich ist. Durch Erhöhung oder Verringerung der Spannungswerte zwischen dem ersten und den weiteren Rollenübergängen erfolgt also eine Beeinflussung der Bilddichte und des Kontrastes.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit stark gefärbten Pigmentstoffteilchen arbeiten, die als Färbungsmittel und als lichtempfindliches Medium arbeiten und offensichtlich eine Änderung ihrer Eigenladungspolarität bei Einwirkung aktivierender Strahlung durch Wechselwirkung mit einer der Elektroden erfahren. Es sind keine weiteren lichtempfindlichen Elemente oder Stoffe erforderlich, so dass dieses Verfahren sehr einfach und billig durchzuführen ist. Durch die Mischung zweier oder mehrerer verschiedenartig gefärbter Teilchenarten, von denen jede nur auf Licht einer bestimmten Wellenlänge reagiert, werden mehrfarbige Bilder erzeugt. Es zeigte sich, dass die Teilchen auf Strahlung ansprechen, die ihrer Hauptabsorptionseigenschaft entspricht. Die cyanfarbenen, magentafarbenen und gelben Teilchen reagieren also auf rote, grüne und blaue Strahlung.
Das Verfahren ist somit sehr gut zur subtraktiven Farbsynthese geeignet.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht einer einfachen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei welcher die Bilderzeugungselektrode zwischen den einzelnen Belichtungsschritten gereinigt und die Spannung verringert wird, und Fig. 2 eine andere Ausführungsfor, bei welcher die Bilderzeugungselektrode zwischen den einzelnen Belichtungsschritten ausgewechselt wird.
In Fig. l ist eine durchsichtige Elektrode-l-dargestellt, die aus einer Schicht optisch transparenten Glases --2-- besteht, auf der eine dünne, transparente Schicht --3-- aus Zinnoxyd vorgesehen ist. Eine derartige Elektrode ist unter der Bezeichnung"NESA-Glas"im Handel erhältlich. Sie wird im folgenden auch als injizierende Elektrode bezeichnet. Auf ihrer Oberfläche ist eine dünne Schicht --4-- einer Bildstoffsuspension vorgesehen, die aus in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit dispergierten, fein verteilten lichtempfindlichen Teilchen besteht.
Die Bezeichnung "lichtempfindlich" bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung auf die Eigenschaften eines Teilchens, nach anfänglicher Bindung an der injizierenden Elektrode von dieser unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes und aktivierender elektromagnetischer Strahlung abzuwandern. Die Bildstoffsuspension--4--kann auch ein Sensitivierungsmittel und/oder ein Bindemittel für die Pigmentstoffteilchen enthalten, das in der Trägerflüssigkeit zumindest teilweise löslich ist. über die Bildstoffsuspension wird eine Elektrode --5-- hinweggeführt, die im dargestellten Falle die Form einer Rolle mit einem leitfähigen Kern--11--hat. Sie ist mit einer Spannungsquelle--6--verbunden. Der Kern ist mit einer Schicht eines Sperrelektrodenstoffes--12--überzogen, beispielsweise mit Tedlar.
Der andere Pol der Spannungsquelle --6-- ist über den Schalter--7--mit der injizierenden Elektrode--l--verbunden, so dass bei Schliessung des Schalters --7-- ein elektrisches Feld an der Bildstoffsuspension --4-- zwischen den Elektroden--5 und l--erzeugt wird. Die Elektrode --5-- wird im folgenden auch als Bilderzeugungselektrode oder als Bildverbesserungselektrode bezeichnet. Sie hat hinsichtlich ihrer Struktur und Verwendung die Wirkung einer Sperrelektrode. Die Pigmentstoffsuspension wird mit einer Projektionsvorrichtung bestrahlt, die aus der Lichtquelle-8-, einem Diapositiv --9-- und einer Optik --10-- besteht. Während des hier beschriebenen Verfahrens wird ein Farbdiapositiv verwendet.
An die Elektroden wird bei Schliessung des
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schalters --7-- eine Spannung angelegt. Die Bilderzeugungselektrode-5-wird über die Oberfläche der injizierenden Elektrode--l--bzw. der Suspension--4--hinweggeroUt. Während der Bildbelichtung bleibt der Schalter--7--geschlossen. Die bestrahlten Teilchen wandern von der injizierenden Elektrode--l-- durch die Trägerflüssigkeit ab und bleiben an der Oberfläche der Sperrelektrode--12--haften, so dass ein Bild auf der injizierenden Elektrode zurückbleibt, das ein Duplikat des Originalbildes--9--ist. Die komplementären und unerwünschten Pigmentstoffteilchen befinden sich nach Durchführung dieses Schrittes auf der Oberfläche der Rollenelektrode.
Sie können von ihr mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens entfernt werden, beispielsweise durch langsames Drehen der Bürste --14-- über die Oberfläche der Rolle--5--. Die Bilderzeugungsrolle kann dann über die Oberfläche der injizierenden Elektrode zurückgeführt werden, während die Bildstoffsuspension in beschriebener Weise nochmals belichtet wird. Dabei wird jedoch die Spannung an der Bilderzeugungsrolle verringert, so dass weitere nicht erwünschte Pigmentstoffteilchen selektiv nur von den Flächen hoher Bestrahlungsstärke entfernt werden. Nach Ende dieses Zyklus kann die Bilderzeugungsrolle --5-- nochmals beispielsweise mit der Bürste --13-- gereinigt und der Zyklus wiederholt werden.
Die Reinigungsbürsten sind lediglich als Beispiele von Reinigungsvorrichtungen aufzufassen, die eine Entfernung der Teilchen von der Sperrelektrodenfläche der Bilderzeugungselektrode ermöglichen. Jede andere Reinigungsvorrichtung kann gleichfalls verwendet werden, beispielsweise ein Wischer, ein Schaber, ein Luftstrom, ein aufgesprühtes Lösungsmittel oder ein Offset-Tuch. Jede Reinigungsvorrichtung kann auf eine hohe Spannung aufgeladen werden, so dass die damit auftretenden elektrostatischen Anziehungskräfte die vollständige Teilchenentfernung begünstigen. Da viele Belichtung-un Bildverbesserungsschritte je nach Wunsch durchgeführt werden können ; hiebei bleibt die Spannung konstant und ist etwas geringer als die Spannung bei der ersten Bilderzeugung.
Da die Trägerflüssigkeit während des so verlängerten Verfahrens in gewissem Grade verdunsten kann, ist eine Sprühdüse-15--vorgesehen, mit der zusätzliche Trägerflüssigkeit zwischen den einzelnen Belichtungsschritten während der Reinigung der Rolle zugeführt wird. Dadurch wird die Bildstoffsuspension in ihrem für die Teilchenwanderung optimalen Zustand gehalten.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. Hiebei ist die Bilderzeugungsrolle --5-- aus Fig. 1 durch eine Traktoranordnung --17-- ersetzt, die im folgenden auch als Schleppelektrode bezeichnet wird. Sie besteht aus einem Rahmen --18--, der mit der Spannungsquelle--6--verbunden ist, sowie den Rollen--19 und 20--.
Der Rahmen trägt ferner eine Aufwickelrolle --21--, die zur Aufnahme des Bilderzeugungsbandes --16- dient, welches von einer Vorratsrolle--22--abgewickelt und an die Oberfläche der Bildstoffsuspension herangebracht wird.
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von der Vorratsrolle--22--abgewickelt und auf die Aufnahmerolle --21-- mit solcher Geschwindigkeit aufgewickelt, dass es die injizierende Elektrode ohne Relativbewegung berührt. Die gestrichelte Linie--23-- zeigt schematisch den von der Achse Rolle--19--durchlaufenen Weg. Daraus geht hervor, dass das Band --16-- die Bildstoffsuspension --4-- und damit die injizierende Elektrode-l--nur während einer Bewegungsrichtung berührt, d. h. während der Bewegung von links nach rechts.
Die Belichtung der
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nach rechts in bereits beschriebener Weise. Bei der Bewegung der Traktoranordnung über die Oberfläche der injizierenden Elektrode bleiben die nicht erwünschten Pigmentstoffteilchen am Band --16-- haften. Beim zweiten übergang von links nach rechts berührt neues Bandmaterial --16-- die Pigmentstoffsuspension und entfernt wieder einen Teil der unerwünschten Teilchen, die beim ersten übergang noch nicht entfernt wurden. Die Spannung an der Traktoranordnung wird in beschriebener Weise verringert, so dass die Entfernung nur der unerwünschten Teilchen erfolgt und eine Entfernung von Pigmentstoffteilchen aus den Bildflächenteilen, beispielsweise den Bereichen maximaler Dichte, verhindert wird.
Das Bandmaterial wickelt sich auf die
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--15-- dientübergänge der Bilderzeugungselektrode zu stark austrocknen sollte. Da bei jedem übergang weitere unerwünschte Pigmentstoffteilchen etnfernt werden, wird die Bildqualität immer mehr verbessert.
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1aufgefasst werden. Beispielsweise kann die in Fig. 1 dargestellte Rollenelektrode mit einem auswechselbaren Band versehen sein, das ähnlich wie das in Fig. 2 gezeigte Band wirkt. Ferner kann bei dem in Fig. 2 gezeigten Traktormechanismus ein kontinuierliches Band oder bandartiges Material verwendet werden, das auf die in Fig. 1 gezeigte Weise gereinigt werden kann.
Es sind also mehrere Möglichkeiten zur Durchführung der erfindungsgemässen Bilderzeugungsschritte gegeben, beispielsweise hinsichtlich der Reinigung der Elektrodenflächen, des Auswechselns der Bilderzeugungselektroden nach jedem übergang oder auch nur des Auswechselns der Oberfläche der Bilderzeugungselektrode zur Entfernung der unerwünschten Teilchen.
Die Bezeichnung "injizierende Elektrode" soll auf eine Elektrode zutreffen, die hauptsächlich einen Ladungsaustausch mit den lichtempfindlichen Teilchen der Bildstoffsuspension bewirkt, wenn diese mit Licht
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bestrahlt wird. Dadurch wird eine Änderung der Eigenladungspolarität der Teilchen bewirkt. Unter einer
Sperrelektrode soll eine Elektrode verstanden werden, die Elektroden in vernachlässigbarer Menge in die lichtempfindlichen Teilchen injiziert oder aus diesen aufnimmt, wenn die Teilchen mit ihrer Oberfläche in
Berührung kommen. Werden im beschriebenen Verfahren alle Polaritäten umgekehrt, so kehren sich auch die
Wirkungen der Elektroden um.
Die injizierende Elektrode soll vorzugsweise aus einem optisch transparenten Material wie z. B. Glas bestehen, das mit einem leitfähigen Stoff wie z. B. Zinnoxyd, Kupfer, Kupferjodid, Gold od. dgl. überzogen ist, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Andere geeignete Stoffe können jedoch gleichfalls angewendet werden, beispielsweise viele Halbleiter wie Rohzellophan, die normalerweise nicht als Leiter betrachtet werden, jedoch injizierte Ladungsträger einer Polarität unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes aufnehmen. Die Verwendung besser leitfähiger Stoffe ermöglicht jedoch eine genauere Ladungstrennung und verhindert eine mögliche
Ladungsansammlung auf der Elektrode, die das Feld zwischen den Elektroden schwächen würde.
Die
Sperrelektrode ist anderseits derart ausgewählt, dass die Injektion von Elektronen in die lichtempfindlichen
Pigmentstoffteilchen verhindert oder weitgehend eingeschränkt wird, wenn die Teilchen die Oberfläche dieser
Elektrode erreichen. Die Unterlage der Sperrelektrode besteht im allgemeinen aus einem Stoff, dessen
Leitfähigkeit sehr hoch ist. Typische leitfähige Stoffe sind leitfähiger Gummi und Metallfolien, beispielsweise
Stahl-, Aluminium-, Kupfer- und Messingfolien. Vorzugsweise hat der Kern der Sperrelektrode eine hohe elektrische Leitfähigkeit, um den zur Bilderzeugung erforderlichen Potentialunterschied zu gewährleisten. Wird jedoch ein Material geringer Leitfähigkeit verwendet, so kann eine besondere elektrische Verbindung zur
Rückseite der Sperrelektrodenschicht vorgesehen werden.
Eine Sperrelektrodenschicht muss beim erfindungsgemässen Verfahren zwar nicht unbedingt verwendet werden, sie verbessert jedoch die Bilderzeugung beträchtlich. Vorzugsweise soll die Sperrelektrodenschicht aus einem Isolator oder einem Halbleiter bestehen, der den Durchgang von Ladungsträgern unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes und damit die Beseitigung der
Bindungskraft der Teilchen an der Elektrodenoberfläche verhindert, so dass eine Teilchenoszillation innerhalb des
Systems unmöglich ist. Obwohl ein Sperrelektrodenstoff den Durchgang einiger Ladungsträger zulässt, wird er noch zu den vorzugsweise verwendeten Stoffen gerechnet, wenn die Zahl der geleiteten Ladungsträger noch nicht zur Umladung derTeilchen auf die entgegengesetzte Polarität ausreicht.
Vorzugsweise Sperrelektrodenstoffe sind Barytpapier, das aus Papier mit einem Überzug aus Bariumsulfat, suspendiert in einer Gelatinelösung, besteht, ferner Tedlar, ein Polyvinylfluorid, und Polyurethan. Jeder andere Stoff mit einem spezifischen Widerstand von zirka 107 cm oder mehr kann als Sperrelektrodenstoff verwendet werden. Typische Sotffe mit derartigen Widerstandswerten sind mit Zelluloseacetat überzogenes Papier, Polystyrol, Polytetrafluoräthylen und Polyäthylenterephthalat. Das Barytpapier, Tedlar und andere Stoffe können auf ihrer Rückseite mit Leitungswasser benetzt oder mit einem elektrisch leitfähigen Stoff überzogen werden. Die Sperrelektrodenschicht kann als besondere auswechselbare Schicht vorgesehen sein, die entweder auf den Sperrelektrodenkern aufgezogen ist oder mit mechanischen Befestigungen auf der Elektrode gehalten wird.
Die Schicht kann auch als ein integraler Teil der Elektrode selbst ausgebildet sein und entweder aufgeklebt, aufgewalzt, aufgesprüht oder anderweitig auf die Oberfläche des Elektrodenkernes aufgebracht sein.
Jede geeignete nichtleitende Trägerflüssigkeit kann zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet werden. Typische geeignete Stoffe sind Decan, Dodecan und Tetradecan, geschmolzenes Paraffinwachs, geschmolzenes Bienenwachs und andere geschmolzene thermoplastische Stoffe, Mineralöl, Sohio Odorless Solvent, ein Kerosinanteil, erhältlich von der Standard Oil Company of Ohio, und Isopar G, ein langkettiger gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff, erhältlich von der Humble Oil Company of New Jersey, sowie Mischungen dieser Stoffe.
An die Elektroden können viele Spannungswerte angelegt werden. Für gute Bildauflösung, hohe Bildtönungsdichte und geringe Hintergrundzeichnungen soll die Spannung so hoch sein, dass ein elektrisches Feld von mindestens zirka 300 V an der Bildstoffsuspension erzeugt wird. Die hiezu erforderliche Spannung hängt von dem Abstand der Elektroden und von der Dicke und der Art des Sperrelektrodenmaterials ab. Spannungen in der Grössenordnung von 5000 V ergeben Bilder guter Qualität. Die obere Grenze der Feldstärke ist lediglich durch die Überschlagsspannung der Suspension und des Sperrelektrodenstoffes bestimmt. Die an die zweite Bilderzeugungselektrode angelegte Spannung wird gegenüber der ersten verringert oder erhöht, was von den erwünschten Ergebnissen abhängt.
Allgemein soll die Spannung etwas grösser oder geringer als die Anfangsspannung sein, um den Bildkontrast abhängig von der Natur der Bildstoffsuspension und den zu reproduzierenden Bildinformationen zu verstärken oder zu schwächen. Es hat sich beispielsweise gezeigt, dass der Kontrast der beim erfindungsgemässen Verfahren erzeugten Bilder wesentlich ansteigt, wenn die erste Bilderzeugungsrolle auf zirka 4000 V und die zweite Bilderzeugungsrolle auf zirka 750 V aufgeladen ist. Es kann ferner gezeigt werden, dass bei Aufladung der ersten Bilderzeugungsrolle auf zirka 2000 V und der zweiten Bilderzeugungsrolle auf 4000 V der Kontrast des erzeugten Bildes verringert wird. Durch Voreinstellung der Spannungen an beiden Bilderzeugungselektroden oder Rolln kann praktisch jeder gewünschte Kontrastwert erreicht werden.
Bei einem Mehrfarbenverfahren sind die Teilchen derart ausgewählt, dass sie entsprechend ihrer
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unterschiedlichen Farbe auf unterschiedliche Wellenlängen des Lichtes im sichtbaren Spektrum entsprechend ihren Hauptabsorptionseigenschaften reagieren und dass sich ihre Kurven des Empfindlichkeitsspektrums nicht wesentlich überlappen, so dass eine Farbentrennung und subtraktive Mehrfarbenbilderzeugung möglich ist. Als unterschiedlich gefärbte Teilchen werden cyanfarbene Teilchen mit hauptsächlicher Rotempfindlichkeit, magentafarbene Teilchen mit hauptsächlicher Grünempfindlichkeit und gelbe Teilchen mit hauptsächlicher
Blauempfindlichkeit verwendet. Diese einfachste Teilchenkombination kann durch weitere Teilchen mit andern
Absorptionsmaxima zur Verbesserung der Farbsynthese ergänzt werden.
Werden die Teilchen in der
Trägerflüssigkeit miteinander vermischt, so geben sie ihr eine schwarze Farbe, und wenn eine oder mehrere
Teilchenarten von der injizierenden Elektrode zur Sperrelektrode abwandern, lassen sie Teilchen zurück, die eine der Farbe des einfallenden Lichtes entsprechende Färbung erzeugen. Beispielsweise wandern durch Rotbelichtung die cyanfarbenen Teilchen und lassen die magentafarbenen und gelben Teilchen zurück, die sich zu einer roten
Färbung kombinieren. In ähnlicher Weise werden blaue und grüne Farben durch Entfernung der gelben und magentafarbenen Pigmentstoffe erzeugt, und bei weisser Beleuchtung wandern alle Teilchen und lassen die Farbe der weissen oder transparenten Unterlage zurück. Keine Belichtung bewirkt ein Zurückbleiben aller Teilchen, die sich zu einem schwarzen Bild kombinieren.
Dieses Verfahren ist zur subtraktiven Farbbilderzeugung ideal, da die Teilchen die beiden Funktionen des Färbungsmittels und des lichtempfindlichen Mediums erfüllen. Die
Schwierigkeiten der bisherigen Verfahren zur subtraktiven Mehrfarbenbilderzeugung werden mit einem Verfahren der hier beschriebenen Art auf die günstigste Weise vermieden.
Vorteilhaft werden Pigmentstoffteilchen relativ kleiner Grösse verwendet, da sie bessere und stabilere Pigmentstoffdispersionen in der Trägerflüssigkeit bilden und Bilder grösserer Deckungskraft und höherer Auflösung erzeugen, als dies mit grösseren Teilchen möglich ist. Sind Pigmentstoffe mit kleiner Teilchengrösse nicht erhältlich, so kann die Teilchengrösse durch bekannte Verfahren, wie z. B. Kugelmahlen od. dgl, verringert werden. Werden die Teilchen in der Trägerflüssigkeit suspendiert, so erhalten sie eine elektrostatische Eigenladung, durch die sie von einer der Elektroden abhängig von der Ladungspolarität angezogen werden. Die Aufnahme von Ladungen nur einer Polarität durch die Teilchen ist nicht erforderlich, sie können auch von beiden Elektroden angezogen werden.
Einige Teilchen in der Suspension wandern zunächst auf die injizierende Elektrode, während andere auf die Sperrelektrode wandern. Diese Teilchenwanderung findet jedoch gleichmässig im gesamten Bereich der Elektroden statt, ihr wird die bildmässige und durch die Belichtung erzeugte Teilchenwanderung überlagert. Die scheinbare Bipolarität dieser Suspensionen beeinträchtigt in keiner Weise die Bilderzeugungsfähigkeit, abgesehen von der Tatsache, dass vor der bildmässigen Teilchenwanderung einige der Teilchen gleichmässig ausgesondert werden. Mit andern Worten, es wird ein Teil der suspendierten Teilchen als potentielle Bilderzeuger aus dem Bilderzeugungssystem entfernt.
Die Auswirkungen dieses Vorganges können leicht beseitigt werden, indem lediglich eine Teilchensuspension gebildet wird, deren Teilchenkonzentration so hoch ist, dass trotz der Entfernung einiger Teilchen ausreichend gute Bilder erzeugt werden. Mit Suspensionen solcher Art können Spannungen beider Polaritäten während der Bilderzeugung an die Elektroden angeschaltet werden.
Jede geeignete farbige und lichtempfindliche Pigmentstoffteilchenart mit dem erwünschten Empfindlichkeitsspektrum, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 3, 384, 488 beschrieben ist, kann zur Bildung der Pigmentstoffmischung in der Bildstoffsuspension für die Mehrfarbenbilderzeugung verwendet werden. Der lichtempfindliche Pigmentstoff kann beispielsweise polymere Eigenschaften haben. Der prozentuale Anteil des Pigmentstoffes in der nichtleitenden Trägerflüssigkeit ist nicht kritisch ; als Bezugswert zur Erzielung guter Ergebnisse gelten zirka 2 bis zirka 15 Gewied Pigmentstoff. Das erfindungsgemässe Verfahren ist insbesondere zur Mehrfarbenbilderzeugung geeignet, in gleicher Weise kann jedoch damit auch die Einfarbenbilderzeugung durchgeführt werden.
Im letzteren Falle können lichtempfindliche Teilchen einer einzigen Farbe mit den oben beschriebenen Eigenschaften in der Bildstoffsuspension verwendet werden, es können jedoch auch verschiedenfarbige lichtempfindliche Teilchen vorgesehen sein, die alle auf dieselbe Lichtwellenlänge reagieren.
Nach seiner Erzeugung kann das Teilchenbild auf der jeweiligen Elektrode mit einem geeigneten Verfahren fixiert werden, beispielsweise durch Aufsprühen eines Bindemittels auf die Bildfläche, durch Auflegen einer Folie oder durch Einlagerung eines Bindemittels in die Bildstoffsuspension selbst. Allgemein ist es günstiger, das Bild von der Elektrode auf einen andern Bildträger zu übertragen und es auf diesem zu fixieren, so dass die Elektrode erneut verwendet werden kann. Ein derartiger Übertragungsschritt kann durch klebendes Abziehen oder auch durch elektrostatische übertragung erfolgen.
Elektrostatische übertragung wird beispielsweise nach der vorstehend beschriebenen Bilderzeugung durchgeführt, indem eine übertragungsrolle über das auf der transparenten injizierenden Elektrode erzeugte Teilchenbild geführt wird, deren Polarität entgegengesetzt derjenigen der Bilderzeugungselektroden ist, die vorher über die Oberfläche der injizierenden Elektrode geführt wurden.
Es können verschiedene Elektrodenabstände verwendet werden, vorzugsweise beträgt der Abstand weniger als zirka 0, 025 mm, bis zu Werten der virtuellen Berührung durch Druckeinwirkung. Der letztere Zustand wird vorzugsweise angewendet, da dann die beste Bildauflösung und Bilddichte erreicht werden. Die damit verbundene wesentliche Qualtitätsverbesserung wird auf die infolge des geringen Abstandes hohe Feldstärke an der Bildstoffsuspension zurückgeführt.
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Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens dienen die folgenden Beispiele, die in keiner Weise einschränkend verstanden werden sollen. Anteile und Prozentwerte beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben. Die Beispiele zeigen die durch die Erfindung erzielbaren Verbesserungen und Beeinflussungseigenschaften des Bildkontrastes und der Färbungsdichte. In jede der Beispiele wird, falls nicht anders angegeben, eine Dreistoffmischung in Form einer Suspension gelber, magentafarbener und cyanfarbener Pigmentstoffe in Sohio Odorless Solvent 3440, ein Petroleumanteil, erhältlich von Standard Oil of Ohio, mit Licht einer bestimmten Farbe belichtet. Integrale und analytische Messungen der Dichte des auf der NESA-Glasplatte erzeugten Pigmentstoffbildes werden nach jedem vollständigen Zyklus ausgewertet.
Ein Belichtungszyklus besteht aus zumindest zwei Übergängen der Bilderzeugungsrollenelektrode über die Bildstoffsuspension, wobei nach jedem Übergang die anhaftenden Teilchen von der Rollenelektrode entfernt werden.
Die integrale Dichte wird mit der Durchlässigkeit der NESA-Glasplatte mit einem MacBeth-QuantalogDichtemesser Modell TD 100 gemessen. Die integrale Dichte ist ein Dichtewert, welcher der gesamten Absorption aller Pigmentstoffe für die Wellenlänge des bestrahlenden Lichtes entspricht. Analytische Dichtewerte werden aus der integralen Dichte mit einem Monroe-Analytical-Density Computer berechnet. Die berechneten analytischen Dichtewerte sind insgesamt auf jeden individuellen Farbstoff in der Probe zurückgeführt. Die Grundlage dafür ist das Verfahren zur Bestimmung der analytischen Dichte aus bekannter integraler Dichte, das in "Principles of Color Photography" von Evans, Hansen und Drewer, 1953, S. 441 bis 447, beschrieben ist. Die Wirkung auf den Kontrast des sich ergebenden Bildes wird in den Beispielen durch den Gamma-Wert entsprechend den jeweiligen Dichtewerten angegeben.
Der Wert Gamma bezieht sich auf die Dichteänderung eines bestimmten Bildes durch Änderung der Belichtung. Ein Ansteigen des Gamma-Wertes zeigt einen Anstieg des Bildkontrastes, ein Abfall des Gamma-Wertes einen Abfall des Bildkontrastes an. Die Beispiele werden mit einer Vorrichtung der in Fig. 1 dargestellten Art durchgeführt. Die Rollenelektrode ist mit einer 0, 05 mm starken Tedlarschicht überzogen und hat einen Durchmesser von zirka 6, 5 cm. Sie wird mit einer Geschwindigkeit von zirka 5 cm/sec über die Plattenoberfläche geführt. Die verwendete Platte hat eine Grösse von 7, 5 X 7, 5 cm und wird mit zirka 215 Lux belichtet. Die Belichtung erfolgt mit einer Lampe von 32000 K durch ein Kodachrome-Diapositiv hindurch, das zwischen der Lichtquelle und der NESA-Glasplatte angeordnet ist.
Beispiel l : Eine Bildstoffsuspension mit gleichen Anteilen Bonadur Red B, 1- (4'-Chlor-5'-Äthyl-2'- sulfonsäure) azobenzol-2-hydroxy-3-naphthensäure, erhältlich von American Cyanamide, Monolite Fast Blue G. S., die Alpha-Form metallfreien Phthalocyanins, C. I. Nr. 74100, erhältlich von der Arnold Hoffman Company, und
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Pigmentstoff zirka 8 Grew.-% der Suspension ausmacht. Diese Pigmentstoffe sind magentafarben, cyanfarben und gelb. Die erhaltene Mischung wird als Überzug auf eine NESA-Glasplatte aufgebracht und in vorstehend beschriebener Weise belichtet, wobei ein Farbbild auf die Dreistoffmischung projiziert wird, während die Rollenelektrode über ihre Oberfläche geführt wird. Die Rollenelektrode führt eine negative Spannung von zirka 3000 V gegenüber der NESA-Glasplatte.
Nach ihrem ersten Übergang wird die Oberfläche der Rollenelektrode gereinigt und nochmals über die Bildstoffsuspension geführt, wobei die Spannung auf zirka 1500 V verringert ist. Das auf der NESA-Glasplatte erzeugte Bild wird nach dem Kontaktverfahren auf ein Papierblatt übertragen. Der nach Ablesung berechnete Gamma-Wert ist 2, 4. Das gesamte Bilderzeugungsverfahren wird dann wiederholt, wobei die Spannung beim ersten Übergang 3000 V, beim zweiten Übergang 4000 V beträgt. Der erhaltene Gamma-Wert ist jetzt 1, 4. Der Gamma-Wert von 2, 4 zeigt einen Anstieg des Kontrastes, verglichen mit dem Gamma-Wert von 1, 4 bei erhöhter Spannung des zweiten Rollenüberganges. Auf diese Weise zeigt sich die Möglichkeit der Beeinflussung des Kontrastes durch das erfindungsgemässe Verfahren.
Beispiel 2 : Eine Bildstoffsuspension aus gleichen Anteilen von Bonadur Red B, des gelben Pigmentstoffes und von beta-Phthalocyanin wird wie in Beispiel 1 hergestellt. Die erhaltene Mischung wird als Überzug auf eine NESA-Glasplatte aufgebracht und durch Projizieren eines Farbbildes während des Überganges der Rollenelektrode belichtet. In diesem Falle führt die Rollenelektrode eine negative Spannung von zirka 1500 V gegenüber der NESA-Glasplatte. Nach diesem Übergang wird die Oberfläche der Rollenelektrode gereinigt und nochmals über die NESA-Glasplatte geführt, wobei sie eine Spannung von 4500 V führt. Das auf der NESA-Platte erhaltene Bild wird dann auf ein Papierblatt übertragen, die erforderlichen Dichteablesungen werden wie vorstehend beschrieben vorgenommen, und es ergibt sich ein Gamma-Wert von 0, 4.
Das gesamte Verfahren wird dann wiederholt mit dem Unterschied, dass die Spannungen umgekehrt werden und beim ersten Übergang 4500 V, beim zweiten Übergang 1500 V betragen. Der erhaltene Gamma-Wert beträgt 1, 0, somit zeigt sich auch hier die Möglichkeit der Beeinflussung des Kontrastes.
Beispiel 3 : Das Verfahren aus Beispiel 2 wird wiederholt mit dem Unterschied, dass die verwendeten Spannungen derart abgeändert sind, dass beim ersten Übergang der Bilderzeugungsrolle eine negative Spannung von 4000 V, beim zweiten Übergang eine Spannung von 2500 V verwendet wird. Der erhaltene Gamma-Wert beträgt 0, 4. Die Verfahrensschritte werden dann wiederholt, wobei die Spannung beim ersten Übergang-4000 V, beim zweiten Übergang nur 750 V beträgt. Der erhaltene Gamma-Wert beträgt 1, 5. Hiedurch zeigt sich die
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Steuerungsmöglichkeit des Bildkontrastes durch Änderung des Betrages, um den die Spannungen in der jeweiligen Richtung geändert werden.
Beispiel 4 : Eine Bildstoffsuspension wird aus Watchung Red B, C. I. Nr. 15865, 1- (4'-Me- thyl-5'-chlor-2'-sulfonsäure) azobenzol-2-hydroxy-3-naphthensäure, Monolite Fast Blue und dem gelben Pigmentstoff aus Beispiel 1 in Klearol, einem pharmazeutischen Mineralöl, hergestellt, wobei der Pigmentstoff zirka 10 Gew.-% der Suspension ausmacht. Die Pigmentstoffe sind magentafarben, cyanfarben und gelb.
Mit einer ersten Spannung von 3000 V und einer zweiten Spannung von 1000 V ergibt sich ein Gamma-Wert von 0, 9. Mit einer ersten Spannung von 3000 V und einer zweiten Spannung von 4000 V ergibt sich ein Gamma-Wert von 0, 5.
Beispiel 5 : Eine Bildstoffsuspension aus Bonadur Red B wird in Sohio Odorless Solvent 3440 hergestellt, wobei die Pigmentstoffteilchen 7 Gew.-% ausmachen. Die Suspension wird als Überzug auf die Oberfläche einer NESA-Glaselektrode aufgebracht. Mit einer negativen Spannung von 4000 V wird eine Tedlar-Sperrelektrode über die Suspension geführt und gleichzeitig eine Belichtung mit einem Schwarz-Weiss-Negativ mittels einer sichtbaren Lichtquelle durchgeführt. Nach der Reinigung wird die Tedlar-Elektrode nochmals über die injizierende Elektrode geführt, wobei ihre Spannung -2500 V beträgt. Es ergibt sich ein Gamma-Wert von 0, 4. Die Verfahrensschritte werden dann wiederholt, wobei die erste Rollenspannung 4000 V, die zweite Rollenspannung 750 V beträgt. Dabei ergibt sich ein Gamma-Wert von 1, 5.
Durch Verringerung der zweiten Spannung wird der Gamma-Wert also erhöht, wobei der Betrag der Erhöhung durch den Verringerungsgrad der Spannung bestimmt ist.
Bei vorstehend beschriebenen Beispielen sind bestimmte Stoffe und Betriebsbedingungen angewendet worden, es können bei ähnlichen Ergebnissen jedoch auch andere Stoffe und Werte verwendet werden. Ferner können zusätzliche Schritte oder auch Abänderungen des beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
Beispielsweise ist es nicht erforderlich, dass die Spannung des zweiten und der weiteren Rollenübergänge konstant bleibt, sie kann beim dritten oder bei jedem folgenden Übergang gegenüber dem Wert des jeweils vorherigen Überganges geändert werden. Ferner können auch Zusatzstoffe in die Bildstoffsuspension und die andern zur Durchführung der Erfindung erforderlichen Elemente eingebracht werden, die eine verbessernde, synergetische oder anderweitig günstige Wirkung auf die jeweiligen Eigenschaften zeigen. Beispielsweise können verschiedene Sensitivierungsmittel in der Bildstoffsuspension verwendet werden.
Dem Fachmann sind weitere Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens möglich, die insgesamt durch den Grundgedanken der Erfindung umfasst werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Photoelektrophoretisches Abbildungsverfahren, bei dem eine Bildstoffsuspension von in einer Trägerflüssigkeit fein verteilten, elektrisch lichtempfindlichen Pigmentstoffteilchen zwischen zumindest zwei Elektroden, von denen eine zumindest teilweise transparent ist, einem mit einer ersten Spannung erzeugten elektrischen Feld ausgesetzt und durch die transparente Elektrode hindurch mit bildmässig verteilter
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