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Die Erfindung betrifft ein photoelektrophoretisches Abbildungsverfahren, bei dem eine Bildstoffsuspension zwischen einer leitenden injizierenden Elektrode und einer nichtleitenden Sperrelektrode einem elektrischen Feld und einem elektromagnetischen Strahlungsbild ausgesetzt wird und die beiden Elektroden sodann voneinander getrennt werden.
Es ist bereits ein elektrophoretisches Abbildungsverfahren bekannt, mit dem mehrfarbige Bilder unter Verwendung elektrisch lichtempfindlicher Teilchen erzeugt werden können. Dieses Verfahren ist beispielsweise in den USA-Patentschriften Nr. 3, 384, 566, Nr. 3, 384, 565 und Nr. 3, 383, 993 beschrieben. Es arbeitet mit verschiedenartig gefärbten, lichtabsorbierenden Teilchen, die in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit suspendiert sind. Die Suspension befindet sich zwischen zwei Elektroden, von denen eine leitfähig ist und als "injizierende" Elektrode bezeichnet wird, während die andere nichtleitend ist und als"Sperrelektrode"bezeichnet wird. Eine der Elektroden ist zumindest teilweise für aktivierende elektromagnetische Strahlung durchlässig.
Die Suspension wird zwischen den Elektroden einer Potentialdifferenz ausgesetzt und durch die durchlässige Elektrode hindurch mit einem Bild belichtet. Bei Durchführung dieser Schritte findet eine selektive Teilchenwanderung in bildmässiger Verteilung statt, die auf einer oder beiden Elektroden ein sichtbares Bild erzeugt. Ein wesentlicher Bestandteil des Verfahrens sind die suspendierten Teilchen, die elektrisch lichtempfindlich sein müssen und offensichtlich eine Änderung ihrer Eigenladungspolarität bei Einwirkung aktivierender elektromagnetischer Strahlung zwischen den beiden Elektroden erfahren. Bei einem Einfarbenverfahren werden Teilchen einer einzigen Farbe verwendet, die ein einfarbiges Bild entsprechend der bekannten Schwarz-Weiss-Photographie erzeugen.
Bei einem Mehrfarbenverfahren ergeben sich Bilder in natürlichen Farben, da Mischungen von Teilchen zweier oder mehr verschiedener Farben verwendet werden, die jeweils für Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines schmalen Wellenlängenbandes empfindlich sind.
Das photoelektrische Verfahren arbeitet also mit einer leitfähigen injizierenden Elektrode, einer nichtleitenden Sperrelektrode und lichtempfindlichen Teilchen, die zwischen den Elektroden in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit suspendiert sind. Dabei ergeben sich ausgezeichnete Bilder. Die meisten polymeren Stoffe mit den für Sperrelektroden erwünschten physikalischen Eigenschaften haben einen spezifischen Volumswiderstand von mehr als 1015 Q cm. Besteht die Oberfläche der Sperrelektrode jedoch aus einem sehr gut isolierenden Stoff, der beispielsweise einen spezifischen Widerstand von 1011 Q cm oder mehr hat, so verschlechtert sich die Bildqualität zunehmend. Besonders bei Herstellung verschiedener Bilder mit derselben Elektrodenanordnung in schneller Folge tritt diese Qualitätsverschlechterung auf.
Es sind zwar viele Isolierstoffe für die Oberfläche der Sperrelektrode zur Erzeugung befriedigender Bilder geeignet, jedoch ermöglichen nur wenige Stoffe eine beständig hohe Bildqualität bei wiederholter Bilderzeugung, denn auf der Sperrelektrode sammeln sich unerwünschte Ladungen an. Dieser Vorgang ist verständlich, wenn die Zeitkonstante 7 in Sekunden für die elektrostatische Entladung eines Isolators mit der Dielektrizitätskonstante K und dem spezifischen Widerstand p in Q cm betrachtet wird. Die Zeitkonstante kann zu 7 = 8, 85. 10-14 K. p berechnet werden, wobei die numerische Konstante die Einheit sec cm/Q hat.
Praktische Sperrelektroden haben
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kommerzielle Reproduktionsmaschinen häufig einen Bilderzeugungszyklus von 0, 1 bis 1 sec haben, muss die Sperrelektrode zwischen den einzelnen Zyklen schnell entladen werden. Es ist also erforderlich, Sperrelektrodenschichten mit Sperreigenschaften, also Isolierstoffe, an der Bilderzeugungsstelle vorzusehen, die jedoch vorübergehend ausreichend leitfähig sein müssen und daher mit einem spezifischen Widerstand von weniger als zirka 1011 Q cm und vorzugsweise 107 bis 109 Q cm eine schnelle Entladung zwischen den Bilderzeugungszyklen ermöglichen sollen.
Ist der spezifische Widerstand der Sperrelektrode geringer als zirka 106 Q cm, so ist festzustellen, dass die Teilchen, die zur Sperrelektrodenfläche wandern und an ihr anhaften sollen, mit der Elektrode eine Ladung austauschen und zur injizierenden Elektrode zurückbewegt werden, wodurch eine Verschlechterung der Bildqualität auf beiden Elektrodenflächen auftritt.
Viele der physikalischen Eigenschaften derjenigen Stoffe, die eine Erzeugung ausgezeichneter Bilder ermöglichen, sind nicht ideal. Beispielsweise haben übliche für Sperrelektroden verwendete Polymere wie Mylar
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bzw.empfindlich gegen Luftfeuchtigkeit und kann zwischen den Bilderzeugungen nicht leicht gereinigt werden. Die begrenzte Anzahl geeigneter Stoffe entspricht hinsichtlich ihres Widerstandes gegenüber Feuchtigkeit, ihrer Reinigungsfähigkeit, der Glätte der Oberfläche und des Abnutzungswiderstandes sowie der Herstellungskosten nicht den gestellten Anforderungen. Es besteht daher ein Bedürfnis, eine Verbesserung der Sperrelektroden dahingehend zu erreichen, dass mehr Stoffe mit besseren Ergebnissen als Sperrelektrodenoberflächen verwendet werden können.
Sie müssen insbesondere zwischen einzelnen Bilderzeugungszyklen eine leichte Ableitung angesammelter Ladungen ermöglichen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein photoelektrophoretisches Abbildungsverfahren zu
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schaffen, das die vorstehend aufgezeigten Nachteile vermeidet und die Verwendung einer Vielzahl von Stoffen für die Oberfläche der Sperrelektrode ermöglicht. Es soll ferner die Herstellung einer Vielzahl von Bildern in schneller Folge bei gleichbleibend hoher Bildqualität gestatten.
Bei einem photoelektrophoretischen Abbildungsverfahren der einleitend angegebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Sperrelektrode mit einer photoleitfähigen Isolierstoffschicht verwendet und jeweils nach einer Bilderzeugung zwecks Ableitung elektrischer Ladungen von dieser Schicht einer elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens hat eine eine Bildstoffsuspension tragende leitende injizierende Elektrode und eine nichtleitende Sperrelektrode, die mit der Bildstoffsuspension an der Sperrelektrode in Berührung gebracht, z. B. an dieser abgerollt wird, sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen den beiden Elektroden und eine Vorrichtung zur Belichtung der Bildstoffsuspension in Gegenwart des elektrischen Feldes mit aktinischer elektromagnetischer Strahlung ; sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrelektrode eine photoleitfähige Isolierstoffschicht aufweist und dass eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Bestrahlung der Sperrelektrode nach der Bilderzeugung vorgesehen ist.
Es zeigte sich, dass erfindungsgemäss ausgebildete Sperrelektroden bei zyklischer photoelektrophoretischer Bilderzeugung gut verwendet werden können. Im Gegensatz dazu arbeiten die bisher bekannten Sperrelektrodenstoffe, die sehr gute Isolatoren sind, nicht optimal, da sich auf ihnen unerwünschte elektrostatische Ladungen ansammeln können. Diese Probleme treten insbesondere dann auf, wenn mehrere Bilder in schneller Folge erzeugt werden, da sich dann immer mehr Ladungen auf der Sperrelektrode ansammeln und eine ständig zunehmende Verschlechterung der Bildqualität verursachen.
Die photoleitfähige Sperrelektrode kann jede geeignete photoleitfähige Schicht enthalten. Der Photoleiter kann homogen sein oder aus einer Mischung zweier oder mehrerer Stoffe bestehen. Er kann organisch oder anorganisch sein. Die photoleitfähige Schicht kann photoleitfähige Teilchen dispergiert in einem nichtleitenden oder photoleitfähigen Bindemittel enthalten und mit einem Überzug versehen sein. Vorzugsweise ist der Photoleiter unempfindlich für Licht derjenigen Wellenlänge, die zur Teilchenwanderung in der Bildstoffsuspension verwendet wird. Beispielsweise kann die photoleitfähige Schicht aus einer homogenen Schicht aus Polyvinylcarbazol bestehen, die für ultraviolette Strahlung empfindlich, jedoch für sichtbares Licht vergleichsweise unempfindlich ist.
Werden elektrisch lichtempfindliche Teilchen verwendet, die für infrarote oder ultraviolette Strahlung empfindlich sind, so soll die photoleitfähige Sperrelektrode für solche Strahlungen unempfindlich sein. Es ist jedoch nicht von grosser Wichtigkeit, dass die photoleitfähige Schicht der Sperrelektrode für Wellenlängen des zur Belichtung der Bildstoffsuspension verwendeten Lichtes unempfindlich ist, da die Bildstoffsuspension selbst als Lichtfilter wirkt. Werden jedoch pro Bild zwei oder mehr Belichtungsvorgänge durchgeführt, so erhält die Bildstoffsuspension eine geringere Dichte und ermöglicht vielleicht eine Lichtentladung der photoleitfähigen Sperrelektrode, die während der Bilderzeugung unerwünscht ist.
Man kann anderseits auch den Photowiderstand der photoleitfähigen Sperrschicht, verglichen mit demjenigen der elektrisch lichtempfindlichen Bildstoffteilchen, ausreichend gering wählen, so dass eine kurzzeitige Belichtung während der Bilderzeugung hinsichtlich einer Widerstandsverringerung unwirksam ist. In diesem Falle muss eine entsprechend stärkere, jedoch noch in praktischen Grenzen liegende Entladungsbeleuchtung vorgenommen werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, welche im Schnitt eine einfache Vorrichtung zur elektrophoretischen Bilderzeugung gemäss der Erfindung zeigt.
In der Zeichnung ist eine transparente Elektrode--l--dargestellt, die aus einer Schicht eines optisch
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erhältlich. Sie wird im folgenden auch als "injizierende" Elektrode bezeichnet. Auf ihrer Oberfläche ist eine dünne Schicht--4--fein verteilter, elektrisch lichtempfindlicher Teilchen vorgesehen, die in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit dispergiert sind. Unter dem Begriff "elektrisch lichtempfindlich" sollen im folgenden die Eigenschaften eines Teilchens verstanden werden, das nach anfänglicher Bindung an der injizierenden Elektrode unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes und einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung von dieser Elektrode abwandert. Eine eingehende theoretische Erklärung dieser Vorgänge findet sich in den USA-Patentschriften Nr. 3, 384, 566 und Nr. 3, 384, 565.
Nahe der Bildstoffsuspension --4-- ist eine zweite Elektrode --5-- angeordnet, die im folgenden auch als Sperrelektrode bezeichnet wird und mit dem einen Pol einer Spannungsquelle --6-- verbunden ist. Der andere Pol der Spannungsquelle --6-- ist über einen 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--l und 5--erzeugt wird.
Ein aus einer Lichtquelle-8-, einem Diapositiv --9-- und einer Optik --10-- bestehender Bildprojektor dient zur Belichtung der Suspension --4-- mit einem Lichtbild des zu reproduzierenden Diapositivs--9--. Die Elektrode--5--hat die Form einer Rolle und besteht aus einem leitfähigen Kern der an die Spannungsquelle --6-- angeschlossen ist. Der
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Trägerflüssigkeit miteinander vermischt, so erhält die Suspension ein schwarzes Aussehen. Werden eine oder mehrere Teilchenarten zur Wanderung von der injizierenden Elektrode in Richtung der Sperrelektrode gebracht, so lassen sie Teilchen zurück, die eine der auftreffenden Lichtfarbe entsprechende Farbe erzeugen.
Beispielsweise wird durch eine Rotbelichtung eine Wanderung der cyanfarbenen Teilchen veranlasst, so dass die magentafarbenen und gelben Teilchen zurückbleiben und eine rote Färbung des endgültigen Bildes bewirken. In derselben Weise werden blaue und grüne Farben reproduziert, wenn die gelben bzw. magentafarbenen Teilchen entfernt werden. Trifft weisses Licht auf die Mischung auf, so wandern alle Teilchen und lassen die Farbe der weissen oder durchsichtigen Unterlage zurück. Keine Belichtung hat ein Zurückbleiben aller Pigmentstoffteilchen zur Folge, die ein schwarzes Bild erzeugen. Darin besteht ein ideales Verfahren zur subtraktiven Farbbilderzeugung, da die Teilchen jeweils aus einer einzelnen Komponente bestehen können und ferner die doppelte Funktion des Bildfärbungsmittels und des lichtempfindlichen Mediums erfüllen.
Typische lichtempfindliche Pigmentstoffe sind die in der USA-Patentschrift Nr. 3, 384, 488 und der USA-Patentschrift Nr. 3, 357, 989 beschriebenen.
Es können zwar verschiedene Elektrodenabstände verwendet werden, vorzugsweise beträgt der Abstand jedoch weniger als 0, 025 mm bis zur Berührung der Elektroden, wie dies bei Verwendung einer Rollenelektrode der Fall ist. Dadurch ergibt sich eine bessere Auflösung und bei der Mehrfarbenbilderzeugung eine bessere Farbentrennung als mit grösseren Abständen. Diese Verbesserung liegt wohl an der damit auftretenden hohen elektrischen Feldstärke in der Suspension während der Bilderzeugung. Es ist auch möglich, eine durchsichtige Sperrelektrode zu verwenden, wobei die Entladungslampe auf der Innenseite der Elektrode angeordnet sein kann.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens, das die Ableitung unerwünschter Flächenladungen von der Sperrelektrode bei der photoelektrophoretischen Bilderzeugung ermöglicht. Anteile und Prozentwerte beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben. Die Beispiele stellen einige vorzugsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens dar. Sie werden insgesamt in einer Anordnung der in der Zeichnung dargestellten Art durchgeführt, wobei zusätzlich noch eine Vorrichtung zur Reinigung der Sperrelektrode vorgesehen ist. Die Bildstoffsuspension enthält die erwünschten elektrisch lichtempfindlichen Teilchen in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit und ist als Überzug auf eine NESA-Glasplatte aufgebracht, durch die hindurch die Belichtung vorgenommen wird.
Die NESA-Glasplatte ist mit einem Schalter, einer Spannungsquelle und dem leitfähigen Kern einer Rolle in Reihe geschaltet, die mit einem Überzug eines photoleitfähigen Isolierstoffes versehen ist. Die Rolle hat einen Durchmesser von zirka 6, 5 cm und wird mit einer Geschwindigkeit von zirka 4 cm/sec über die Plattenoberfläche geführt. Die verwendete Platte hat eine Grösse von 7, 5-7, 5 cm und wird mit zirka 21500 Lux, gemessen auf der nicht überzogenen NESA-Glasplatte, belichtet.
Beispiel l : bisherige Technik
Eine Sperrelektrode in Rollenform wird aus einem Metallkern und einem darauf aufgebrachten Mylar-Polyesterfilm hergestellt. Es wird eine Dreistoffmischung gebildet, die aus zirka 10 Teilen elektrisch lichtempfindlichen Pigmentstoffen, dispergiert in zirka 100 Teilen Sohio Oderless Solvent 3440 (eine Mischung von Kerosinanteilen) besteht. Die lichtempfindlichen Pigmentstoffe bestehen zu gleichen Teilen aus einem cyanfarbenen Pigmentstoff, Monolite Fast Blue GS, die Alpha-Form metallfreien Phthalocyanins, erhältlich von der Arnold Hoffman Company, einem magentafarbenen Pigmentstoff, Watching Red B, ein Azopigmentstoff,
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Suspension wird als Überzug auf die injizierende NESA-Elektrode mit einer Stärke von zirka 0, 08 mm aufgebracht.
An den Kern der Rolle wird eine negative Spannung von zirka 3000 V angelegt, wonach die Rolle über die injizierende Elektrodenoberfläche geführt wird, während die Suspension mit einem Kodachrome-Diapositiv belichtet wird. Bei Bewegung der Rolle über die injizierende Elektrode hinaus wird die Spannung abgeschaltet und die Belichtung beendet. Die Sperrelektrodenfläche wird dann von Hand mit einem absorbierenden Baumwolltuch gereinigt, das mit Sohio Odorless Solvent 3440 angefeuchtet ist. Das auf der injizierenden Elektrode erzeugte Bild hat eine ausgezeichnete Qualität und ein gutes Farbengleichgewicht. Das Bild wird elektrostatisch auf ein Bildblatt übertragen. Die Rollenelektrode wird dann in ihrer Anfangstellung gebracht und die Schritte der überzugsbildung, Bilderzeugung und Bildübertragung werden siebenmal wiederholt.
Die durchschnittliche Zeit zwischen den Bilderzeugungsschritten beträgt zirka 3 min. Die so erzeugten Bilder werden dann miteinander verglichen. Es ist zu erkennen, dass sie in der Reihenfolge ihrer Herstellung einen Verlust an Farbdichte, insbesondere in den blauen Flächen, aufweisen. Es ist ferner eine Verschiebung nach Magenta und ein zunehmender Kontrastverlust zu erkennen. Dieser kann durch Entladung der Mylarfolie mit einem mit Alkohol angefeuchteten Baumwolltuch sowie durch eine Trocknung des Mylars zwischen den Bilderzeugungszyklen vermieden werden. Dies zeigt, dass die Verschlechterung auf die Ansammlung elektrostatischer Ladungen auf der Sperrelektrode zurückzuführen ist.
Beispiel 2 : Eine photoleitfähige Sperrelektrode wird folgendermassen hergestellt : zirka 0, 8 g eines Polyesters von Kohlendioxyd und bis- (4-Hydroxyphenyl) 2, 2-propan (erhältlich von der General Electric Company als Lexan-Polycarbonatharz Sorte 125, Farbe 111, in Pulverform) werden in ein 50 ml-Gefäss gegeben, das zirka 7, 5 g Dichlormethan und 1 g Zyclohexanon enthält. Die Mischung wird gerührt, bis das Harz aufgelöst
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Reinigungsschritt die Sperrelektrode mittels einer 10 Watt-BLB-Schwarzlicht-Leuchtstofflampe einer ultravioletten Strahlung ausgesetzt wird, wobei die Lampe mit einem Reflektor 5 cm über der Rolle angeordnet ist. In diesem Fall beträgt die Zeit zwischen den Bilderzeugungszyklen zirka 2 sec.
Jedes der 8 erzeugten Bilder hat eine gleichbleibend hohe Farbqualität.
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Polyvinylcarbazol versehen ist, das mit 10 Gew.-% Tetrachlorphthalsäureanhydrid sensitiviert ist. Jedes der 8 erzeugten Bilder hat eine gleichbleibend hohe Farbqualität. Die Zykluszeit kann auf 0, 5 sec reduziert werden.
Beispiel 4 : Das Verfahren aus Beispiel 2 wird wiederholt mit dem Unterschied, dass die photoleitfähige Fläche mit einem Überzug einer Lösung von 1 g 2, 5-bis- [4"-Diäthylaminophenyl- (l')]-l, 3, 4-Oxy- diazol, 0, 1 g 2, 4, 7-Trinitrofluorenon und 2 g des Phenolharzes Novolak in 30 g Methylenchlorid gebildet und getrocknet wird. Jedes der 8 erzeugten Bilder hat eine gleichbleibend hohe Farbqualität. Die Zykluszeit beträgt zirka 2 sec.
Beispiel 5 : Eine Sperrelektrode wird wie in Beispiel 2 hergestellt. Hiebei wird die Dreistoffmischung durch eine Suspension von 7 Teilen der X-Form metallfreien Phthalocyanins, hergestellt gemäss USA-Patentschrift
Nr. 3, 357, 989, in Sohio 3440 ersetzt. Die Bildbelichtung wird auf 2150 Lux eingestellt, und die Rolle wird mit einer Geschwindigkeit von zirka 50 cm/sec über die Suspension bewegt. Für eine Einfarbenbilderzeugung führt die Sperrelektrode eine positive Spannung von 3000 V gegenüber der injizierenden Elektrode. Die Bilderzeugung gemäss Beispiel 2 wird dann wiederholt, wobei 8 negative einfarbige Bilder gleichbleibender Dichte und gleichen
Kontrastes auf der photoleitfähigen Sperrelektrode erzeugt werden. Ein positives Bild wird auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode erzeugt.
Jedes Bild kann nach Wunsch auch auf einen andern Bildträger übertragen werden.
Beispiel 6 : Das Verfahren aus Beispiel 5 wird wiederholt mit dem Unterschied, dass die
Bildstoffsuspension auf die photoleitfähige Sperrelektrode und nicht auf die NESA-Elektrode aufgebracht wird.
Auf der NESA-Elektrode ergibt sich ein positives, auf der photoleitfähigen Sperrelektrode ein negatives Bild.
Nacheinander hergestellte Bildpaare haben eine gleichbleibend hohe Qualität.
Beispiel 7 : Eine ljU starke kontinuierliche polykristalline Schicht aus 2"-Pyridyl-8, 13-dioxodi- naphtho- (2, 1, -b ; 2', 3'-d) -furan-6-carboxamid wird auf ein flexibles Messingband von. 0, 13 mm Stärke aufgebracht. Darauf wird eine 10 ju starke Schicht aus Poly (N-Vinylcarbazol) aufgebracht. Das Sperrelektrodenband wird über eine Rolle, die der in der Zeichnung dargestellten Elektrodenlage entspricht, sowie eine zu dieser in einem Abstand von 2 Rollendurchmessern angeordnete weitere Rolle geführt. Drei BLB-Lampen mit geeigneten Abschirmungen sind über der zweiten Rolle angeordnet und dienen zur Entladung der auf dem Poly (N-Vinylcarbazol) angesammelten Ladungen.
Der Pigmentstoff wirkt als Sensitivierungsmittel für die Entladung der benachbarten PVK-Schicht. Die Bandlänge verlängert die für die Entladung zur Verfügung stehende Zeit um den Faktor 2, 5.
Beispiel 8 : Das Verfahren aus Beispiel 5 wird wiederholt mit dem Unterschied, dass an Stelle des Anlegens einer Gleichspannung an die Elektroden bei jedem Zyklus die Sperrelektrode zunächst beleuchtet und dann durch Korona-Entladung auf ein positives Potential von zirka 2000 V aufgeladen wird. Die injizierende Elektrode wird geerdet. Jedes der erzeugten 8 Bilder hat eine gleichbleibend hohe Farbdichte und starken Kontrast. Auf der NESA-Platte werden positive, auf der Sperrelektrode negative Bilder erzeugt.
Beispiel 9 : Das Verfahren aus Beispiel 8 wird wiederholt mit dem Unterschied, dass das Potential der photoleitfähigen Sperrelektrode 2000 V negativ beträgt. Auf der NESA-Platte werden negative, auf der photoleitfähigen Sperrelektrode positive Bilder erzeugt. Die nacheinander erzeugten Bildpaare haben gleichbleibend gute Qualität.
In den vorstehenden Beispielen wurden bestimmte Komponenten und Stoffmengen beschrieben, es können jedoch auch andere geeignete Stoffe wie die weiter oben aufgeführten mit ähnlichen Ergebnissen verwendet werden. Ferner können weitere Zusätze den photoleitfähigen Schichten zur Erzielung einer synergetischen, verbessernden oder anderweitig günstigen Eigenschaft beigegeben werden. Beispielsweise können die photoleitfähigen Schichten durch Farbstoffe oder Verunreinigungen in bekannter Weise sensitiviert werden, um ihr Empfindlichkeitsspektrum zu ändern. Weitere Ausbildungsformen der Erfindung sind dem Fachmann nach Kenntnis der vorstehenden Beschreibung möglich. Diese werden insgesamt durch den Grundgedanken der Erfindung umfasst.
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The invention relates to a photoelectrophoretic imaging method in which an image substance suspension between a conductive injecting electrode and a non-conductive barrier electrode is exposed to an electric field and an electromagnetic radiation image and the two electrodes are then separated from one another.
There is already known an electrophoretic imaging method capable of producing multicolor images using electrically photosensitive particles. This method is described in U.S. Patent Nos. 3, 384, 566, No. 3, 384, 565 and No. 3, 383, 993, for example. It works with differently colored, light-absorbing particles that are suspended in a non-conductive carrier liquid. The suspension is between two electrodes, one of which is conductive and is called the "injecting" electrode, while the other is non-conductive and is called the "blocking electrode". One of the electrodes is at least partially transparent to activating electromagnetic radiation.
The suspension is exposed to a potential difference between the electrodes and exposed to an image through the permeable electrode. When these steps are carried out, a selective particle migration takes place in an image-wise distribution, which generates a visible image on one or both electrodes. An essential part of the process are the suspended particles, which must be electrically sensitive to light and obviously experience a change in their self-charge polarity when exposed to activating electromagnetic radiation between the two electrodes. In a monochrome process, particles of a single color are used which produce a monochrome image in accordance with known black and white photography.
A multicolor process produces images in natural colors because mixtures of particles of two or more different colors are used, each of which is sensitive to light of a particular wavelength or a narrow band of wavelengths.
The photoelectric method thus works with a conductive injecting electrode, a non-conductive barrier electrode and light-sensitive particles which are suspended between the electrodes in a non-conductive carrier liquid. This results in excellent images. Most polymeric materials with the desired physical properties for barrier electrodes have a volume resistivity of more than 1015 Ω cm. However, if the surface of the barrier electrode is made of a very good insulating material, which has a specific resistance of 1011 Ωcm or more, for example, the image quality deteriorates increasingly. This deterioration in quality occurs particularly when producing different images with the same electrode arrangement in quick succession.
Although many insulating materials are suitable for the surface of the barrier electrode for generating satisfactory images, only a few substances enable a consistently high image quality with repeated image generation, because undesired charges accumulate on the barrier electrode. This process is understandable if the time constant 7 in seconds for the electrostatic discharge of an insulator with the dielectric constant K and the specific resistance p in Q cm is considered. The time constant can be calculated as 7 = 8, 85, 10-14 K. p, where the numerical constant has the unit sec cm / Q.
Have practical blocking electrodes
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commercial reproduction machines often have an imaging cycle of 0.1 to 1 sec, the barrier electrode must be discharged quickly between each cycle. It is therefore necessary to provide barrier electrode layers with barrier properties, i.e. insulating materials, at the imaging site, but these must be temporarily sufficiently conductive and therefore with a specific resistance of less than about 1011 Ω cm and preferably 107 to 109 Ω cm, a rapid discharge between the image generation cycles should enable.
If the resistivity of the barrier electrode is less than about 10 6 Ωcm, it can be determined that the particles that are supposed to migrate to the barrier electrode surface and adhere to it exchange a charge with the electrode and are moved back to the injecting electrode, which leads to a deterioration in the image quality occurs on both electrode surfaces.
Many of the physical properties of the materials that enable excellent images to be produced are not ideal. For example, common polymers used for barrier electrodes have been such as Mylar
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or sensitive to humidity and cannot be easily cleaned between images. The limited number of suitable materials does not meet the requirements in terms of their resistance to moisture, their cleanability, the smoothness of the surface and the wear resistance as well as the production costs. There is therefore a need to improve the barrier electrodes in such a way that more materials can be used as barrier electrode surfaces with better results.
In particular, they must allow easy discharge of accumulated charges between individual imaging cycles.
The object of the invention is therefore to provide a photoelectrophoretic imaging method
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create, which avoids the disadvantages indicated above and allows the use of a variety of substances for the surface of the barrier electrode. It should also allow the production of a large number of images in rapid succession with consistently high image quality.
In a photoelectrophoretic imaging method of the type specified in the introduction, this object is achieved according to the invention in that a blocking electrode with a photoconductive insulating material layer is used and is exposed to electromagnetic radiation after an image is generated in order to dissipate electrical charges from this layer.
A device according to the invention for carrying out this method has a conductive injecting electrode carrying an image substance suspension and a non-conductive barrier electrode which is brought into contact with the image substance suspension on the barrier electrode, e.g. B. is unrolled on this, as well as a device for generating an electric field between the two electrodes and a device for exposing the image suspension in the presence of the electric field with actinic electromagnetic radiation; it is characterized in that the barrier electrode has a photoconductive insulating material layer and that a device is provided for electromagnetic irradiation of the barrier electrode after the image is generated.
It has been shown that barrier electrodes designed according to the invention can be used effectively in cyclical photoelectrophoretic imaging. In contrast to this, the barrier electrode materials known to date, which are very good insulators, do not work optimally, since undesired electrostatic charges can accumulate on them. These problems arise in particular when several images are generated in rapid succession, since more and more charges then accumulate on the barrier electrode and cause a steadily increasing deterioration in the image quality.
The photoconductive barrier electrode can contain any suitable photoconductive layer. The photoconductor can be homogeneous or consist of a mixture of two or more substances. It can be organic or inorganic. The photoconductive layer can contain photoconductive particles dispersed in a non-conductive or photoconductive binder and be provided with a coating. The photoconductor is preferably insensitive to light of the wavelength that is used for particle migration in the image substance suspension. For example, the photoconductive layer can consist of a homogeneous layer made of polyvinyl carbazole, which is sensitive to ultraviolet radiation but is comparatively insensitive to visible light.
If electrically light-sensitive particles are used which are sensitive to infrared or ultraviolet radiation, the photoconductive barrier electrode should be insensitive to such radiation. However, it is not of great importance that the photoconductive layer of the barrier electrode is insensitive to wavelengths of the light used to expose the image suspension, since the image suspension itself acts as a light filter. However, if two or more exposures are carried out per image, the image suspension becomes less dense and may allow light discharge from the photoconductive barrier electrode, which is undesirable during image formation.
On the other hand, the photoresistance of the photoconductive barrier layer can also be chosen to be sufficiently low compared with that of the electrically photosensitive image material particles, so that brief exposure during image formation is ineffective in reducing resistance. In this case, a correspondingly stronger, but still within practical limits, discharge lighting must be carried out.
Further features and advantages of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing, which shows in section a simple device for electrophoretic image generation according to the invention.
In the drawing, a transparent electrode - l - is shown, which consists of a layer of an optical
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available. It is also referred to below as the "injecting" electrode. On its surface there is a thin layer - 4 - of finely divided, electrically photosensitive particles which are dispersed in a non-conductive carrier liquid. The term “electrically photosensitive” is to be understood in the following to mean the properties of a particle which, after initially binding to the injecting electrode, migrates from this electrode under the influence of an electric field and activating electromagnetic radiation. A detailed theoretical explanation of these processes can be found in U.S. Patent Nos. 3, 384, 566 and No. 3, 384, 565.
A second electrode --5-- is arranged near the image suspension --4--, which is also referred to below as the blocking electrode and is connected to one pole of a voltage source --6--. The other pole of the voltage source --6-- is connected to the injecting electrode -l-- via a switch --7--, so that when the switch --7-- is closed, an electric field is applied to the image substance suspension-4-between the electrodes - 1 and 5 - is generated.
An image projector consisting of a light source -8-, a slide -9- and an optical system -10- is used to expose the suspension -4- with a light image of the slide to be reproduced -9-. The electrode - 5 - has the shape of a roller and consists of a conductive core that is connected to the voltage source --6--. Of the
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When the carrier liquid is mixed with one another, the suspension has a black appearance. If one or more types of particles are caused to migrate from the injecting electrode in the direction of the barrier electrode, they leave behind particles which produce a color corresponding to the color of the incident light.
For example, exposure to red causes the cyan particles to migrate, leaving the magenta and yellow particles behind, causing the final image to turn red. In the same way, blue and green colors are reproduced when the yellow and magenta particles are removed, respectively. If white light hits the mixture, all particles migrate and leave behind the color of the white or transparent base. No exposure results in all of the pigment particles remaining, creating a black image. This is an ideal method for subtractive color imaging because the particles can each be made up of a single component and also serve the dual function of image coloring agent and photosensitive medium.
Typical photosensitive pigments are those described in U.S. Patent No. 3,384,488 and U.S. Patent No. 3,357,989.
Although different electrode spacings can be used, the distance is preferably less than 0.025 mm until the electrodes touch, as is the case when using a roller electrode. This results in better resolution and better color separation in multicolor imaging than with larger spaces. This improvement is probably due to the high electric field strength that occurs in the suspension during imaging. It is also possible to use a transparent barrier electrode, it being possible for the discharge lamp to be arranged on the inside of the electrode.
The following examples serve to further explain the process according to the invention, which enables undesired surface charges to be diverted from the barrier electrode during photoelectrophoretic imaging. Parts and percentages are based on weight, unless otherwise stated. The examples represent some preferred embodiments of the method according to the invention. They are carried out as a whole in an arrangement of the type shown in the drawing, a device for cleaning the blocking electrode also being provided. The image suspension contains the desired electrically photosensitive particles in a non-conductive carrier liquid and is applied as a coating to a NESA glass plate through which the exposure is carried out.
The NESA glass plate is connected in series with a switch, a voltage source and the conductive core of a roller which is provided with a coating of a photoconductive insulating material. The roller has a diameter of approximately 6.5 cm and is guided over the surface of the plate at a speed of approximately 4 cm / sec. The plate used has a size of 7, 5-7, 5 cm and is exposed to around 21500 lux, measured on the uncoated NESA glass plate.
Example 1: previous technology
A barrier electrode in roll form is made from a metal core and a Mylar polyester film applied to it. A three-substance mixture is formed, which consists of approx. 10 parts of electrically light-sensitive pigment substances, dispersed in approx. 100 parts of Sohio Oderless Solvent 3440 (a mixture of kerosene components). The light-sensitive pigments consist in equal parts of a cyan pigment, Monolite Fast Blue GS, the alpha form of metal-free phthalocyanine, available from the Arnold Hoffman Company, a magenta pigment, Watching Red B, an azo pigment,
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The suspension is applied as a coating to the injecting NESA electrode with a thickness of approximately 0.08 mm.
A negative voltage of around 3000 V is applied to the core of the roller, after which the roller is guided over the injecting electrode surface while the suspension is exposed to a Kodachrome slide. When the roller is moved past the injecting electrode, the voltage is switched off and the exposure is ended. The barrier electrode surface is then cleaned by hand with an absorbent cotton cloth dampened with Sohio Odorless Solvent 3440. The image formed on the injecting electrode is of excellent quality and has a good color balance. The image is electrostatically transferred to an image sheet. The roller electrode is then returned to its initial position and the coating, imaging and transferring steps are repeated seven times.
The average time between the imaging steps is approximately 3 minutes. The images generated in this way are then compared with one another. It can be seen that in the order in which they are produced they show a loss of color density, particularly in the blue areas. A shift towards magenta and an increasing loss of contrast can also be seen. This can be avoided by discharging the mylar sheet with a cotton swab moistened with alcohol and drying the mylar between imaging cycles. This shows that the deterioration is due to the accumulation of electrostatic charges on the barrier electrode.
Example 2: A photoconductive barrier electrode is made as follows: about 0.8 g of a polyester of carbon dioxide and bis (4-hydroxyphenyl) 2,2-propane (available from General Electric Company as Lexan polycarbonate resin grade 125, color 111, in Powder form) are placed in a 50 ml vessel containing about 7.5 g of dichloromethane and 1 g of cyclohexanone. The mixture is stirred until the resin is dissolved
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Cleaning step, the barrier electrode is exposed to ultraviolet radiation by means of a 10 watt BLB black light fluorescent lamp, the lamp with a reflector being arranged 5 cm above the roller. In this case, the time between image generation cycles is approximately 2 seconds.
Each of the 8 generated images has a consistently high color quality.
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Polyvinyl carbazole is provided, which is sensitized with 10 wt .-% tetrachlorophthalic anhydride. Each of the 8 generated images has a consistently high color quality. The cycle time can be reduced to 0.5 seconds.
Example 4: The process from Example 2 is repeated with the difference that the photoconductive surface is coated with a solution of 1 g of 2, 5-bis- [4 "-Diethylaminophenyl- (l ')] -1, 3, 4- Oxydiazole, 0.1 g 2, 4, 7-trinitrofluorenone and 2 g of the phenolic resin novolak is formed in 30 g of methylene chloride and dried. Each of the 8 images produced has a consistently high color quality. The cycle time is around 2 seconds.
Example 5: A barrier electrode is produced as in Example 2. The three-component mixture is made up of a suspension of 7 parts of the X-form metal-free phthalocyanine, prepared according to the USA patent
No. 3, 357, 989, replaced in Sohio 3440. The image exposure is set to 2150 lux and the roller is moved over the suspension at a speed of about 50 cm / sec. For monochrome imaging, the blocking electrode has a positive voltage of 3000 V with respect to the injecting electrode. The image formation according to Example 2 is then repeated, with 8 negative monochrome images of constant density and the same
Contrast can be generated on the photoconductive barrier electrode. A positive image is created on the surface of the injecting electrode.
Each image can also be transferred to a different image carrier as desired.
Example 6: The procedure from Example 5 is repeated with the difference that the
Image suspension is applied to the photoconductive barrier electrode and not to the NESA electrode.
A positive image is produced on the NESA electrode and a negative image on the photoconductive barrier electrode.
Image pairs produced one after the other are of consistently high quality.
Example 7: A continuous polycrystalline layer of 2 "-pyridyl-8, 13-dioxodinaphtho- (2, 1, -b; 2 ', 3'-d) -furan-6-carboxamide is applied to a flexible brass tape 0.13 mm thick. A 10 μm thick layer of poly (N-vinylcarbazole) is applied to this. The blocking electrode tape is placed over a roll that corresponds to the electrode layer shown in the drawing, as well as one at a distance of 2 Three BLB lamps with suitable shields are arranged above the second roller and serve to discharge the charges that have accumulated on the poly (N-vinylcarbazole).
The pigment acts as a sensitizer for the discharge of the adjacent PVC layer. The belt length increases the time available for discharge by a factor of 2.5.
Example 8: The process from Example 5 is repeated with the difference that instead of applying a direct voltage to the electrodes, the blocking electrode is first illuminated in each cycle and then charged to a positive potential of about 2000 V by corona discharge. The injecting electrode is grounded. Each of the 8 images generated has a consistently high color density and strong contrast. Positive images are created on the NESA plate and negative images on the barrier electrode.
Example 9: The procedure of Example 8 is repeated with the difference that the potential of the photoconductive barrier electrode is 2000 V negative. Negative images are created on the NESA plate and positive images are created on the photoconductive barrier electrode. The image pairs generated one after the other are of consistently good quality.
Certain components and amounts of substance have been described in the preceding examples, but other suitable substances such as those listed above can also be used with similar results. Furthermore, further additives can be added to the photoconductive layers in order to achieve a synergetic, improving or otherwise favorable property. For example, the photoconductive layers can be sensitized by dyes or impurities in a known manner in order to change their sensitivity spectrum. Further embodiments of the invention are possible for those skilled in the art after knowing the above description. These are all encompassed by the basic idea of the invention.