DE2053002A1

DE2053002A1 - Abbildungsverfahren

Info

Publication number: DE2053002A1
Application number: DE19702053002
Authority: DE
Inventors: Robert William Victor NY Gundlach (V St A )
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1969-10-29
Filing date: 1970-10-28
Publication date: 1971-05-06
Also published as: NL7015631A; DE2053002B2; BE758057A; JPS5129408B1; CA929351A; FR2066828A5; DE2053002C3; GB1333783A; US3655379A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

XEROX CORPORATION,
Rochester, N.Y. 14605/USA

Abbildungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein Abbildungsverfahren mit bildmäßig verteilter Entfernung eines Bildmaterials von einer Spenderfläche durch Einwirkung bildmäßig verteilter elektromagnet!- scher Strahl-ung.

Zur Erzeugung sichtbarer Bilder sind bereits viele Verfahren bekannt, beispielsweise das Drucken und die Fotografie, bei der die Farbe eines lichtempfindlichen chemischen Stoffes durch Einwirkung von Licht geändert wird. Andere Verfahren zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes sind bekannt, bei denen das Licht die Härte, die Klebrigkeit, die Löslichkeit oder die Farbstoffaufnahmefähigkeit eines Materials ändert. Weitere Verfahren arbeiten nach elektrostatischem Prinzip, wobei ein elektrostatisches Ladungsmuster auf der Oberfläche eines Materials erzeugt und durch ein elektroskopisches Material entwickelt wird. Andere Verfahren sind bekannt, bei denen hochenergetische Lichtstrahlung zur Verdampfung eines Materials in bildmäßiger Verteilung von einer Spenderfläche angewendet wird, wobei sich das Material dann in bildmäßiger Verteilung auf einem Empfangsblatt niederschlägt bzw. kondensiert. Ein weiteres Verfahren ist durch die US-Patentschrift 2 503 759 bekannt, es arbeitet mit Verdampfung eines Materials

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ORlGfNAL INSPECTED

von einer Unterlage in bildmäßiger Verteilung, wobei ein Positivbild zurückbleibt. Diese bekannten Verfahren erfordern insgesamt komplizierte Bilderzeugungs- und Entwicklungsschritte oder die Verdampfung eines Materials zur Erzeugung eines Bildes.

Es wurde auch bereits ein Abbildungsverfahren vorgeschlagen, bei dem eine Schicht strahlungsabsorbierender Teilchen auf ein Empfangsblatt aufgebracht und mit einem bildmäßig verteilten Muster hochintensiver und kurzdauernder Strahlung bestrahlt wird, wodurch die Teilchen von ihrer Spenderfläche in bildmäßiger Verteilung auf eine Empfangsfläche abgestoßen werden. Die bei diesem Verfahren verwendeten Spenderschichten sind jedoch schwierig auszubilden und in einer günstigen Teilchenstruktur zu verwirklichen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Abbildungsverfahren zu schaffen, das die vorstehend genannten Nachteile vermeidet und eine relativ einfache Bilderzeugung ohne einen chemischen Entwicklungsschritt ermöglicht. Es soll ferner keine komplizierten chemischen Verbindungen oder elektrostatische Aufladungen erfordern. Insbesondere soll eine Bilderzeugung ohne die Herstellung einer Druckplatte möglich sein.

Ein Abbildungsverfahren der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß ein flüssiges Bildmaterial mit hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird, so daß eine bildmäßig verteilte Abstoßung von Bildmaterial von der Spenderfläche erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise derart ausgeführt sein, daß eine Empfangsfläche nahe der Flüssigkeitsschicht ange-ordnet wird. Bei Einwirkung hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung in bildmäßiger Verteilung wird die Flüssigkeit in den bestrahlten Bereichen über den Abstand

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zum Empfangsblatt in bildmäßiger Verteilung abgestoßen. Das auf dem Empfangsblatt so erhaltene Bild kann durch Trocknung der Bildflüssigkeit fixiert werden oder es wird ein poröses Empfangsblatt verwendet, welches ein Eindringen der Flüssigkeit bewirkt. Durch Einwirkung der Strahlung eines negativen Durchsichtbildes kann ein Positivbild auf dem Empfangsblatt erzeugt werden. Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform hat die Spenderfläche die Form einer gravierten oder mit Vertiefungen versehenen Platte. Die Vertiefungen sind dann mit Flüssigkeit gefüllt, während die erhabenen Bereiche das Empfangsblatt berühren und praktisch frei von Farbstoff sind. Das Empfangsblatt steht dann also in Berührung mit den erhabenen Bereichen der ™ Spenderfläche. Es werden schärfere Bilder erzeugt, wenn die Flüssigkeitsschicht aus winzigen, diskreten Flüssigkeitsbereichen besteht und nicht die Struktur einer gleichmäßigen Schicht hat. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei Berührung des Empfangsblattes mit den erhabenen Bereichen der Platte fast auch ein Kontakt mit der Flüssigkeit besteht, so daß weniger Lichtenergie zur Bewegung der Flüssigkeit zum Empfangsblatt erforderlich ist, als dies bei einem größeren Abstand des Empfangsblattes von der Flüssigkeitsschicht der Fall wäre. Auch trägt ein geringer Abstand zur schärferen Bilderzeugung bei.

Der genaue Mechanismus der Übertragung des flüssigen Bildmaterials auf das Empfangsblatt ist nicht vollständig geklärt, offenbar werden jedoch in den Bildflächenteilen durch Umsetzung der Strahlungsenergie in Wärmeenergie bei Absorption der Strahlung an der Grenzschicht zwischen der Spenderfläche und der Flüssigkeit kleine Dampfmengen gebildet. Die schnelle Ausdehnung dieser Dampfmengen stößt die Flüssigkeit von der Spenderfläche ab. Es hat sich gezeigt, daß eine Bilderzeugung mit einem Abstand zwischen beiden Flächen von ca. 3 mm möglich ist. Da die Verdampfung nur einer sehr geringen Flüssigkeitsmenge zur Übertragung erforderlich ist, ist auch eine viel ge-

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— Zf. -

ringere Strahlungsenergie als bei Verdampfung und Kondensation einer gesamten Schicht erforderlich.

Es ist günstig, eine relativ kurze Bestrahlungsdauer für die Übertragung anzuwenden. Die durch längere Bestrahlung einer geringen Stärke erzeugte Energie würde durch Leitung auf die Spenderfläche oder die umgebenden Bildmaterialbereiche verschwinden. Vorzugsweise wird eine Bestrahlung mit einer Ener-

o gie von weniger als ca. 1,0 Joule/cm für eine Zeit bis zu

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ca. 10 see durchgeführt, was jeweils von der Schichtstärke, der stofflichen Ausbildung der Schicht und dem Abstand zur Spenderfläche abhängt. Ferner haben auch eventuelle blasenbildende Anteile der Schicht einen Einfluß auf diese Werte. Wird die Bestrahlungszeit beispielsweise auf ca. 4- χ 10 ^y see

2 verringert, so reicht eine Energie von ca. 0,3 Joule/cm aus.

Es können Bilder jeder Farbe erzeugt werden, was lediglich von der Farbe des verwendeten Bildmaterials abhängt. Ferner können Farbbilder erzeugt werden, indem Farbauszüge als Durchsichtbilder verwendet und auf einem Empfangsblatt eine Folge einander überlagerter einfarbiger Bilder erzeugt wird.

Die Fixierung des erzeugten Bildes kann durch Verwendung eines flüssigen Bildmaterials begünstigt werden, indem ein Paraffin oder ein wachsartiges Material gelöst ist. Bei Verdunstung der flüssigen Komponente bildet das wachsartige Material ein Bindemittel für das endgültige Bild. Auch kann die Flüssigkeitsschicht ein Material enthalten, das bei höheren Temperaturen flüssig ist, so daß durch Abkühlung eine Fixierung des Bildes erfolgt.

Die Flüssigkeitsschicht kann eine Dispersion, eine Suspension oder eine Lösung sein und in einer oder mehreren Zustandsphasen vorliegen. Die Flüssigkeitsschicht kann beispielsweise

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eine Druckfarbe sein, in der eine Mischung fein verteilter Pigmentstoffe wie z.B. Ruß in einem trocknenden öl suspendiert ist, beispielsweise in Leinöl, das durch Wärmeeinwirkung eingedickt wird. Alkyde, Phenolformaldehyd oder andere synthetische Harze sowie Kobalt-, Mangan- und Bleiseifen können beigegeben werden, um eine schnelle Trocknung durch Oxidation und Polymerisation zu erzielen. Farbstoffe, die durch Verdunstung eines flüchtigen Lösungsmittels wie z.B. Mineralöl trocknen, können gleichfalls verwendet werden. Für farbige Bilder können pigmentierte oder gefärbte Druckfarben verwendet werden, die beispielsweise Chromgelb, Benzidingelb oder Litholrot enthalten·

Eine vorzugsweise angewendete Flüssigkeitsschicht enthält eine Suspension von Ruß in Isopropylalkohol. Diese Flüssigkeitsschicht wird deshalb vorzugsweise angewendet, da sie tiefschwarze Bilder erzeugt und schnell trocknet.

Um die Übertragung des Bildmaterials zu begünstigen, können blasenbildende Anteile gasförmiger, flüssiger oder fester Art in dem Bildmaterial vorhanden sein. Blasenbildende oder schäumende Anteile sind solche Stoffe, die bei Erwärmung ein neutrales Gas wie z.B. Stickstoff oder Kohlendioxid erzeugen. Typische blasenbildende Mittel sind Pentan, Hexan, Isohexan, Methylenchlorid und Trichlortrifluoräthan.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer einfachen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Durchsichtbild, das auf der Innenseite einer transparenten Trommel angeordnet ist und durchleuchtet wird. Die Stärke der Flüssigkeitsschicht ist übertrieben dargestellt.

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Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Anordnung während der Bilderzeugung. Zum besseren Verständnis sind auch hier die Abmessungen und Abstände übertrieben dargestellt.

In Fig. 1 ist eine transparente Trommel 1 dargestellt, die beispielsweise aus Glas, Plastik oder einem anderen geeigneten transparenten Material besteht. Das flüssige Bildmaterial 2 wird auf die Oberfläche der Trommel 1 mit einer Beschickungsrolle 3 aufgebracht. Die Stärke und die Gleichmäßigkeit der Schicht 2 werden durch ein flexibles Abstreifblatt 4 bestimmt. Ein Durchsichtbild 5 ist auf der Innenseite der transparenten Trommel 1 angeordnet. Diese Anordnung ist lediglich als Beispiel dargestellt, es sind auch andere Anordnungen möglich, die gleiche Ergebnisse der Bilderzeugung erzielen. Vorzugsweise ist die Oberfläche der Trommel 1 in Form einer Gravurplatte oder einer mit Vertiefungen versehenen Platte ausgeführt, wodurch eine saubere Trennung zwischen Bildflächenteilen und Untergrundflächen möglich ist. Eine Lichtquelle 7, die beispielsweise ein Laser oder eine andere Quelle für gebündelte Strahlung sein kann, sowie eine Optik 9 dienen zur Erzeugung einer hochenergetischen Strahlung, die in einer feinen Linie auf der Innenfläche der Flüssigkeitsschicht 2 fokussiert wird. In den dunklen Bereichen des Durchsichtbildes 5 wird soviel Energie absorbiert, daß eine übertragung der Farbstoffschicht 2 verhindert ist. In den durchsichtigen Bereichen des Durchsichtbildes 5 kann ausreichend viel Energie auf die Flüssigkeitsschicht 2 einwirken, um sie über den Abstand zum Empfangsblatt 15 zu übertragen, welches beispielsweise aus Papier bestehen kann. Das Empfangsblatt 15 ist im dargestellten Fall auf einer Trommel 17 geführt. Ein Positivbild 19, das in seinem Abbildungssinn dem Durchsichtbild 5 entspricht, wird auf der Trommel 1 erzeugt. Dieses Bild kann, falls erwünscht, übertragen werden oder auf der Trommel verbleiben. Ein Negativbild 21, dessen Abbildungssinn demjenigen

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des Durchsichtbildes 5 entgegengesetzt ist, wird auf der Oberfläche des Empfangsblattes 15 erzeugt.

In Fig. 2 ist ein stark vergrößerter Querschnitt eines Teils einer Bilderzeugungsanordnung dargestellt. Die transparente Spenderschicht 23 ist mit kleinen Vertiefungen 25 versehen. Diese sind mit flüssigem Bildmaterial 26 gefüllt und derart abgestrichen, daß bei Auflegen eines Empfangsblattes 27 auf die Spenderfläche 23 kein Bildmaterial ohne Einwirkung von Licht 29 übertragen wird. Das Licht wird als feine Linie mit einer zylindrischen Optik 30 fokussiert. Das Durchsichtbild a 33 mit den Bildflächenteilen 34 ermöglicht eine bildmäßig verteilte Bestrahlung der Spenderfläche 23.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren speziellen Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Anteile und Prozentwerte beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben. Die Beispiele stellen einige vorzugsweise Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

BEISPIEL I

Ca. 50 Gewichtsteile fein verteilter Ruß werden in ca. 50 Teilen Isopropanol dispergiert. Ein Glasplättchen wird an seinen Kanten mit einem 0,075 mm starken Klebeband versehen. Der Raum \ zwischen den Klebebandteilen wird mit einer ca. 25 Mikron starken Schicht der Suspension bestrichen. Dann wird das Plättchen mit der Bilderzeugungsfläche nach unten auf ein Blatt Papier aufgelegt. Das Band erzeugt einen Abstand zwischen dem Bildmaterial und dem Papier mit einer Breite von ca. 0,05 mm. Eine Schablone wird auf die Oberseite des Glasplättchens aufgelegt. Das flüssige Bildmaterial wird durch die Schablone und das Glas hindurch mit dem Blitz einer Gasentladungslampe bestrahlt, die eine Energie von ca. 0,4 Joule/cm innerhalb einer Zeit von ca. 3 χ 1O~^sec erzeugt. Bei Trennung des Glasplättchens von dem Papierblatt befindet sich auf dem Papier-

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blatt ein Bild, dae der Schablone entspricht.

BEISPIEL II

Das Verfahren aus Beispiel I wird wiederholt mit dem Unterschied, daß das Glasplättchen mit der Bilderzeugungsseite nach oben angeordnet und das Papier daraufgelegt wird. Die Schablone befindet sich unter dem Glasplättchen. Dies entspricht der umgekehrten Anordnung wie in Beispiel I. Das Bildmaterial wird durch die Schablone wie in Beispiel I belichtet. Ein Bild, das der Schablone entspricht, ist auf dem Papier vorhanden. Dies zeigt, daß die Übertragung des Bildmaterials gegen dessen Schwerkraft erfolgt.

BEISPIEL III

Das Verfahren aus Beispiel I wird wiederholt mit dem Unterschied, daß an Stelle von Ruß ein mit Ruß pigmentiertes Copolymer von Polystyrol und n-Butylmethacrylat verwendet wird, dieses Material ist als elektrofotografxscher Toner erhältlich. Das Bild wird durch Einwirkung von Wärme fixiert, so daß sich ein reibungsfestes Bild hoher Qualität ergibt.

BEISPIEL IV

Eine Glasplatte wird in horizontaler und vertikaler Richtung mit ca. 60 Vertiefungen pro cm versehen. Die Vertiefungen haben eine Tiefe von ca. 0,075 nun, der Bereich der erhabenen Teile bildet einen Anteil von ca. 10 % der Gesamtfläche. Die Platte wird mit dem Bildmaterial aus Beispiel I bestrichen, wozu ein Abstreichblatt verwendet wird, das eine Höhe des Bildmaterials von ca. 0,013 mm unter der Höhe der erhabenen Bereiche erzeugt. Ein Papierblatt mit glatter Oberfläche wird auf die Platte aufgelegt. Das Bildmaterial wird durch eine Schablone wie in Beispiel I bestrahlt, wodurch sich auf dem Papier ein Bild ergibt· Dieses Bild wird mit dem aus Beispiel I verglichen, es hat eine höhere Auflösung und eine

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schärfere Trennung zwischen Bildflächenteilen und Bilduntergrund .

BEISPIEL V

Ein undurchsichtiges und schwarzes Spenderblatt wird verwendet, wobei die Strahlung durch das Empfangsblatt und die Bildmaterialschicht hindurchgeleitet wird, bevor sie durch das schwarze Spenderblatt in Wärme umgewandelt wird. Das Spenderblatt wird mit ca. 80 zueinander parallelen Vertiefungen pro cm sowie weiteren 80, dazu senkrechten Vertiefungen pro cm aus schwarzem, elektrolytischem Aluminium hergestellt. Dadurch ergibt sich ein Spender ähnlich demjenigen aus Beispiel IV. Die Vertiefungen haben eine Tiefe von ca. 0,025 mm. Das Bildmaterial wird derart aufgestrichen, daß in den Vertiefungen eine Schicht von ca. 0,013 mm Dicke entsteht. Ein durchscheinendes Empfangsblatt wird über die so mit Bildmaterial versehene Platte gelegt. Die Bestrahlung erfolgt mit einer Schablone und infraroter Strahlung von ca. 0,4 Joule/cm für eine Dauer von ca. 4 χ 10 ^ sec, wodurch ein Bild auf der Oberfläche des durchscheinenden Papiers erzeugt wird. Ein transparentes Band kann an Stelle des Papierblattes verwendet werden, und das Bild kann, falls erwünscht, auf Papier übertragen werden.

BEISPIELE VI BIS X Die Verfahren aus den Beispielen I bis V werden wiederholt,

wobei eine Bestrahlung von 0,2 Joule/cm mit einer Dauer von

—2
10 see angewendet wird. Die Bilder haben nicht die hohe Qualität der Bilder aus den Beispielen I bis V.

Obwohl in den vorstehenden Beispielen spezielle Anteile und Stoffmengen beschrieben wurden, können auch andere Stoffe, wie sie weiter oben aufgeführt sind, mit ähnlichen Ergebnissen angewendet werden. Ferner können Zusatzstoffe im BiId-

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material vorhanden sein, die eine synergistische, verbessernde oder anderweitig günstige Auswirkung auf die Bilderzeugungseigenschaften zur Folge haben. Beispielsweise können durch Licht aktivierbare Polymerisationsmittel vorgesehen sein, die die Fixierung des erzeugten Bildes begünstigen.

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Claims

P a t e nt ans ρ rüc h e

1 J Abbildungsverfahren mit bildmäßig verteilter Entfernung eines Bildmaterials von einer Spenderfläche durch Einwirkung bildmäßig verteilter elektromagnetischer Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Bildmaterial mit hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird, so daß eine bildmäßig verteilte Abstoßung von Bildmaterial (21) von der Spenderfläche (1) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder während der Bestrahlung eine Empfangsfläche (15) derart angeordnet wird, daß sie das abgestoßene Bildmaterial (21) aufnimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als elektromagnetische Strahlung paralleles Licht verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine transparente Spenderfläche (1) verwendet wird und daß die Bestrahlung des Bildmaterials (2) durch μ die Spenderfläche (1) hindurch erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine undurchsichtige Spenderfläche verwendet wird und daß die Bestrahlung des Bildmaterials von dessen der Spenderfläche abgewandeten Seite aus erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Spenderfläche (23) verwendet wird, die mit Vertiefungen (25) versehen ist, in denen das Bildmaterial (26) angeordnet ist.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bildmaterial (2) verwendet wird, das in einer Flüssigkeit dispergierte, fein verteilte Pigmentstoffteilchen enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bildmaterial (2) verwendet wird, das eine gefärbte Lösung enthält.