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Die Erfindung bezieht sich auf ein Abbildungsverfahren mit einer photoelektrophoretischen
Bildstoffsuspension, die zwischen einer ersten, als Träger für das aus der Suspension erzeugte Bild dienenden
Elektrode und mindestens einer weiteren Elektrode mit einer aktinischen elektromagnetischen Strahlung belichtet und einem zwischen den Elektroden erzeugten Gleichspannungsfeld ausgesetzt wird. Gegenstand der
Erfindung ist ferner eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
In der USA-Patentschrift Nr. 3, 384, 565 ist ein Abbildungsverfahren beschrieben, bei dem eine oder mehrere
Arten lichtempfindlicher und strahlungsabsorbierender Teilchen in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit eine
Suspension bilden, die zwischen Elektroden als Bildstoffsuspension verwendet wird. Bei Einwirkung einer
Strahlung und eines elektrischen Feldes wandern die Teilchen in einer der Strahlung entsprechenden Verteilung, so dass auf einer oder beiden Elektroden ein sichtbares Bild entsteht. Es werden lichtempfindliche Teilchen verwendet, die bei Einwirkung einer aktivierenden Strahlung durch Wechselwirkung mit einer der Elektroden eine Änderung ihrer Eigenladungspolarität erfahren. Zur Aussonderung verschiedener Bildfarben werden
Mischungen von zwei oder mehr verschiedenfarbiger Teilchenarten mit unterschiedlichen Empfindlichkeits- spektren verwendet.
Die Teilchen solcher Mischungen haben entweder voneinander getrennte oder sich gegenseitig überlappende Empfindlichkeitsspektren und können zur subtraktiven Farbsynthese verwendet werden.
Bei einem einfarbigen Abbildungsverfahren wandern die Teilchen, wenn Licht einer beliebigen Wellenlänge innerhalb des panchromatischen Empfmdlichkeitsspektrums der Teilchen auf diese einwirkt.
Es können andere Verfahren bereits existieren oder aber entdeckt und erfunden werden, die zu ihrer Ausführung Suspensionen benötigen, die einige oder viele Eigenschaften der hier beschriebenen Suspensionen haben, so dass die Erfindung auf diese Verfahren zu deren Verbesserung angewendet werden kann ; eine solche Anwendung liegt daher ebenfalls noch innerhalb des Erfindungsgedankens.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit denen bessere Bilder auf elektrophoretischem Wege hergestellt werden können. Dabei soll besonders die Bilderzeugungsgeschwindigkeit von für die Farbgebung verwendeten Suspensionen gesteigert und die Bildqualität bei bestimmten Abbildungsverfahren verbessert werden. Ferner soll bei besonderen Farbabbildungsverfahren die Farbsättigung erhöht werden.
Bei einem Verfahren der einleitend angegebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen den Elektroden zusätzlich zum Gleichspannungsfeld ein periodisch veränderliches elektrisches Feld erzeugt wird, wobei die zeitliche Änderung des elektrischen Feldes in Richtung und Grösse so gewählt wird, dass die minimale Amplitude des Feldes oberhalb der zur elektrophoretischen Bilderzeugung erforderlichen Potentialschwelle bleibt.
Vorzugsweise wird das Verfahren so geführt, dass das zusammengesetzte elektrische Feld gleichzeitig mit der Belichtung erzeugt wird und immer dann wirksam ist, wenn die Elektroden die Suspension an angrenzenden Teilen berühren.
Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Einrichtung hat eine erste, als Bildträger für das aus der Suspension erzeugte Bild dienende Elektrode, mindestens eine weitere Elektrode, welche die Suspension so berührt, dass sich diese zwischen den Elektroden befindet, Antriebsvorrichtungen zur Erzeugung einer vorbestimmten Relativgeschwindigkeit zwischen der ersten und der weiteren Elektrode, eine Belichtungsvorrichtung zur Belichtung der Suspension mit einer aktinischen elektromagnetischen Strahlung und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Gleichspannungsfeldes zwischen den Elektroden ; sie ist gekennzeichnet durch eine Speiseschaltung zum zusätzlichen Erzeugen eines zeitlich veränderlichen elektrischen Feldes zwischen den Elektroden.
Die Erfindung wird an Hand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung näher erläutert. Im einzelnen zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Bilderzeugungseinrichtung mit einer Spannungsquelle zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes innerhalb der Suspension zur besseren Bildausbeute, Fig. 2 schematisch eine andere Ausführungsform einer solchen Einrichtung, Fig. 3 schematisch einen Schaltkreis zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes für die Bilderzeugungseinrichtung, Fig. 4 schematisch einen Schaltkreis zur Änderung der Frequenz eines elektrischen Wechselfeldes, Fig. 5 schematisch die in der Abbildungszone auftretenden Spannungen und Kräfte, Fig. 6 die Feldverteilung über der Bildstoffsuspension, Fig. 7 die Feldverteilung über der Bildstoffsuspension bei Anwendung des in Fig.
3 gezeigten Schaltkreises, Fig. 8 schematisch eine Einrichtung zur Erzeugung eines diskontinuierlichen elektrischen Feldes und Fig. 9 sowie Fig. 10 Feldverteilungen über der Bildstoffsuspension bei Anwendung der in Fig. 8 gezeigten Einrichtung.
In Fig. 1 ist eine mit --11-- bezeichnete durchsichtige Elektrode dargestellt, die hier z. B. aus einer Schicht eines optisch durchsichtigen Glases --12-- besteht, das mit einer ebenfalls optisch durchsichtigen Schicht --13-- aus Zinnoxyd überzogen ist und unter der Bezeichnung"NESA-Glas"von der Pittsburgh Plate Glass Co. erhältlich ist. Diese Elektrode wird als injizierende oder auch Bilderzeugungselektrode bezeichnet. Auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode --11-- wird eine dünne Schicht fein verteilter lichtempfindlicher Teilchen, die in einer elektrisch nichtleitenden Trägerflüssigkeit aufgeschwemmt sind, aufgetragen, die als Suspension oder auch Bildstoffsuspension bezeichnet wird.
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Die Bezeichnung Suspension soll für eine Substanz gelten, die in einem Feststoff, einer Flüssigkeit oder einem Gas verteilte feste Teilchen aufweist. Die hier beschriebene Suspension weist in einer Trägerflüssigkeit verteilte feste Teilchen auf. Der Ausdruck "lichtempfindlich" soll die Eigenschaft eines Teilchens bedeuten, das nach anfänglicher Bindung an der injizierenden Elektrode von dieser unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes bei Einwirkung einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung abwandert. über der Suspension--14--ist eine Sperrelektrode--16--angeordnet, die mit dem einen Pol einer Konstantspannungsquelle --17-- über einen Schalter --18-- verbunden ist.
Der andere Pol der Spannungsquelle--17--ist mit der injizierenden Elektrode--11--verbunden, so dass bei geschlossenem Schalter --18-- ein elektrisches Feld an der Bildstoffsuspension --14-- zwischen den Elektroden-11 und 16-erzeugt wird.
In Serie mit der Spannungsquelle --17-- und dem Schalter --18-- ist eine Wechselspannungsquelle - -19-- geschaltet. Ein aus einer Lichtquelle-20-, einem Diapositiv --21-- und einer Optik-22- gebildeter Projektor dient zur Belichtung der Suspension --14-- mit einem Lichtbild des zu reproduzierenden Originals-21-. Die Durchsichtigkeit der Elektrode --11-- ist nur eine beispielhaft angeführte Eigenschaft und hat wie auch die sonstige Bilderzeugungsanordnung keine Auswirkung auf den Erfindungsgedanken. Die dargestellte Anordnung ist lediglich als ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung aufzufassen.
Die Elektrode--16--ist rollenförmig ausgebildet und hat einen mit der Spannungsquelle--17-verbundenen leitenden Kern-24--. Der Kern ist mit einer Schicht eines Sperrelektrodenmaterials-26-- bedeckt, das z. B. Tedlar, ein von der E. L DuPont de Nemours and Co. erhältliches Polyvinylfluorid, oder ein anderes Material sein kann. Bei den hier gezeigten Ausführungsform einer Bilderzeugungseinrichtung wird die Teilchensuspension mit einem zu reproduzierenden Bild belichtet, während bei geschlossenem Schalter-18- zwischen der Sperr- und der injizierenden Elektrode ein elektrisches Feld aufgebaut wird. Die Sperrelektrode - rollt über die Oberfläche der injizierenden Elektrode--11--bei geschlossenem Schalter und andauernder Belichtung.
Ein geeigneter Antrieb, beispielsweise ein Motor-M-l-, bewirkt diese Bewegung.
Die Belichtung veranlasst die belichteten, ursprünglich an die Elektrode --11-- gebundenen Teilchen durch die Flüssigkeit hindurchzuwandern und an der Oberfläche der Elektrode --16-- anzuhaften, wobei ein Teilchenbild auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode zurückbleibt, das eine Wiedergabe des Originals --21-- ist.
Die elektrische Wirkung der zusätzlichen Wechselspannungsquelle --19-- auf die Bildstoffsuspension beeinflusst merklich den Kontrast, die Hintergrundtönung und die Dichte der auf der Elektrode-11- erzeugten Bilder. Obwohl eine Reinigung der Elektroden und eine Fixierung des erzeugten Bildes nicht dargestellt sind, können diese Verfahrensschritte selbstverständlich mit Hilfe für sich bekannter Einrichtungen ebenfalls vorgenommen werden.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Einrichtung zur Verbesserung der Bildqualität. Hier wird die
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--16-- über- ab, die der Gleichspannung überlagert wird. Diese zusätzliche Potentialänderung bedingt ein verbessertes Bild mit einer minimalen Hintergrundtönung und einem besseren Dichte- und Kontrastumfang. Beide in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen haben eine Beschickungsvorrichtung --34-- für die Suspension-14--, welche der Berührungsfläche zwischen beiden Elektroden zugeführt wird.
Fig. 3 zeigt schematisch einen Schaltkreis, mit dem die in Fig. 1 gezeigten Spannungsquellen-17 und
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Tatsächlich erzeugt dieser Schaltkreis ein vollständig gleichgerichtetes Potential, das aus der Wechselspannungsquelle --36-- stammt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Der Schaltkreis bewirkt die vorstehend beschriebenen Einwirkungen an der Berührungsfläche zwischen z. B. den Elektroden-11 und 16--, wenn er mit diesen elektrisch verbunden ist.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Schaltkreis, mit dem die Frequenz der den Elektroden-11 und 16-zugeführten Wechselspannung geändert, das zwischen den Elektroden vorhandene Gleichspannungspotential jedoch aufrechterhalten wird. Eine Konstantspannungsquelle--42--ist in Serie mit drei die Frequenzen
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dem in Fig. 4 gezeigten Schaltkreis, beginnend mit der niedrigsten Frequenz--fi--bis zur höchsten Frequenz --fi--. Eine andere Möglichkeit, die Frequenz der veränderlichen Potentialquelle zu ändern, ist durch geeignete, in ihrer Frequenz änderbare Oszillatoren gegeben.
Die theoretischen Zusammenhänge, auf Grund deren gemäss der Erfindung die verbesserten Ergebnisse erzielt werden, sind in Fig. 5 veranschaulicht. Die dort dargestellten theoretischen Zusammenhänge sind experimentell nachgewiesen und bewirken eine bessere Farbentrennung bei mehrfarbigen Bildern.
Selbstverständlich bedeuten diese theoretischen Erläuterungen keine Einschränkung der Erfindung ; diese Erläuterungen dienen vielmehr zum besseren Verständnis der mit der Erfindung erzielten Ergebnisse.
Die Elektrode--11--wird als injizierende oder Bilderzeugungselektrode bezeichnet, wodurch ausgedrückt werden soll, dass die Elektrode vorzugsweise zum Ladungsaustausch mit den lichtempfindlichen
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bezeichnet, womit gemeint ist, dass sie das Bestreben hat, keine Elektronen an die Teilchen der Suspension abzugeben oder von diesen aufzunehmen. Neben Tedlar, das als Sperrmaterial für die Elektrode verwendet werden kann, kann jedes andere geeignete Material mit einem Widerstand von etwa 107Q/cmz oder grösser als Sperrmaterial benutzt werden.
Zwischen den Elektroden der Anordnung können innerhalb eines grossen Bereiches wählbare Spannungen angelegt werden. Zur Erzielung guter Bildauflösung, hoher Bilddichte und einer geringen Hintergrundtönung wird vorzugsweise eine solche Spannung angelegt, die ein elektrisches Feld von mindestens etwa 12 kV/mm über der Bildstoffsuspension erzeugt. Das für die Erzeugung eines so starken elektrischen Feldes erforderliche Potential wird sich natürlich in Abhängigkeit der Grösse des Elektrodenabstandes und der Stärke und der Art des verwendeten Sperrmaterial auf der Sperrelektrode ändern. Zur Erzielung der höchsten Bildqualitäten beträgt das
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werden, haben gewöhnlich eine niedrige und/oder unregelmässige Bilddichte. Das verwendete Feld wird durch Division der zwischen den Elektroden angelegten Spannung durch den gemessenen Elektrodenabstand bestimmt.
Das so bestimmte Feld herrscht dann innerhalb des Elektrodenspaltes. Daher beträgt die bei einem Elektrodenabstand von etwa 0, 025 mm zwischen der Sperrelektrode und der injizierenden Elektrode anzulegende Spannung etwa 300 V. Diese Spannung erzeugt dann zwischen den Oberflächen der beiden Elektroden eine Feldstärke von 300 V/0, 025 mm oder 12 kV/mm. Werden sowohl die Konstantspannung als auch die Wechselspannung gleichzeitig an die Suspension angelegt, wird vorzugsweise dieser niedrige Spannungspegel während des gesamten Abbildungsverfahrens aufrechterhalten.
Die Teilchen in der Bildstoffsuspension sind nicht leitfähig, wenn sie nicht mit aktivierender Strahlung beeinflusst werden. Die negativen Teilchen kommen in Kontakt mit der injizierenden Elektrode--11--oder nehmen eine Lage nahe ihrer Oberfläche ein und bleiben in dieser Lage unter dem Einfluss des elektrischen Feldes, bis sie einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt werden. Die an der Oberfläche der injizierenden Elektrode --11-- angeordneten Teilchen sind die potentiellen Bilderzeugungsteilchen für das zu reproduzierende Bild. Werden sie von einer aktivierenden Strahlung getroffen, so wird diese durch das jeweilige lichtempfindliche Teilchen absorbiert und macht dieses leitfähig, wobei Loch-Elektronen-Paare gebildet werden, die als beweglich angesehen werden können.
Diese neu erzeugten Loch-Elektronen-Paare innerhalb der Teilchen waren vor ihrer Kombination durch das das jeweilige Teilchen umgebende elektrische Feld zwischen den beiden Elektroden getrennt. Die negativen Ladungsträger dieser Loch-Elektronen-Paare bewegen sich zur positiven Elektrode während die positiven Ladungsträger sich zur Elektrode--16--bewegen. Die negativen
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ausreichendem Ladungsübergang eine positive Eigenladung erhalten. Die jetzt positiv geladenen Teilchen werden von der positiven Oberfläche der Elektrode--11--abgestossen und von der negativen Sperrelektrode--16-- angezogen.
Werden also die Teilchen durch eine aktivierende Strahlung getroffen, für deren Wellenlänge sie empfindlich sind, d. h. bei der sie die Bildung von Loch-Elektronen-Paaren ermöglichen, so bewegen sie sich von der Elektrode--11--zur Elektrode--16--und lassen lediglich Teilchen zurück, die nicht ausreichend von elektromagnetischer Strahlung ihres Empfmdlichkeitsbereiches getroffen wurden.
Sind alle Teilchen einer derartigen Anordnung für nur eine Lichtwellenlänge empfindlich und wird eine Belichtung nur mit Licht dieser Wellenlänge vorgenommen, so wird durch Absonderung von Teilchen von der Oberfläche der injizierenden Elektrode --11-- und zurückbleiben von Teilchen in den nicht belichteten Flächenteilen auf der injizierenden Elektrode--11--ein Positivbild erzeugt. Werden alle Polaritäten der Anordnung umgekehrt, so kann die Elektrode--11--bei Belichtung von den an ihr gebundenen Teilchen
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injizierte Löcher aufnehmen, und die Elektrode--16--ist eine Sperrelektrode, die keine Löcher in die Teilchen injizieren kann, wenn diese mit ihrer Oberfläche in Berührung kommen.
Abhängig vom jeweiligen Verwendungszweck kann die Bildstoffsuspension--14--eine, zwei oder mehr verschiedene Teilchenarten unterschiedlicher Färbung und mit unterschiedlichen Empfindlichkeitspektren enthalten. Bei einem Einfarbenverfahren haben die in der Suspension --14-- verwendeten Teilchen eine beliebige Farbe und erzeugen Bilder mit dieser Farbe, wobei die Lage ihrer Empfindlichkeit innerhalb des Spektrums relativ unwichtig ist, solange sie in einem Bereich des Spektrums liegt, in dem auch eine Lichtquelle üblicher Art arbeitet. Bei einem Mehrfarbenverfahren sind die Teilchen derart ausgewählt, dass sie entsprechend ihrer unterschiedlichen Färbung auf verschiedene Wellenlängen des sichtbaren Spektrums ansprechen und damit eine Farbentrennung ermöglichen.
Unabhängig von der Erzeugung einfarbiger oder mehrfarbiger Bilder sollen vorzugsweise relativ kleine Teilchen verwendet werden, da diese bessere und stabilere Dispersionen bilden und Bilder höherer Auflösung erzeugen als dies mit grösseren Teilchen möglich wäre.
Bei ihrer Suspension in der Trägerflüssigkeit können die Teilchen eine elektrostatische Ladung annehmen, so dass sie von einer der zwei Elektroden der Bilderzeugungsanordnung abhängig von ihrer Ladungspolarität angezogen werden. Einige der Teilchen in der Suspension können positiv, einige negativ und einige sogar bipolar sein. Die "falsche" Polarität der Teilchen in der Suspension kann das Bild dadurch beeinflussen, dass einige der Teilchen vor der bildmässigen Steuerung der Teilchenwanderung der Anordnung entzogen werden oder eine stärkere Hintergrundtönung entsteht.
Mit andern Worten werden einige der suspendierten Teilchen der Anordnung als potentielle Bilderzeugungsteilchen entzogen, andere bleiben dagegen unbeeinflusst und bewirken einen mehr oder weniger gleichmässigen Teilchenrückstand.
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Van der Waal'schen Kräfte und andere, zu überwinden. Die durch das diskontinuierliche elektrische Feld bedingten Kräfte bewirken ein Schwingen der Teilchen der Suspension in der Abbildungszone und eine Verschiebung der einzelnen unerwünscht festgehaltenen Teilchen, so dass sie dann unter dem Einfluss des normalen elektrischen Feldes zwischen den Elektroden nach den Bedingungen der elektrophoretischen
Bilderzeugung fortwandern.
Durch Einwirkung auf die Anordnung können Teilchen der "falschen" Polarität aus der Suspension entfernt oder mindestens von der injizierenden Elektrode--11--abgelöst werden. Dies ermöglicht eine bessere, schnellere, vollständigere und intensivere Abbildung, wenn die mit einer aktivierenden Strahlung in Bildkonfiguration belichtete Suspension von der Elektrode-16-berührt und überrollt wird.
Es sei ein subtraktives Farbverfahren mit drei verschiedenen Farben betrachtet, bei dem die Bildstoffsuspension pupurrote, gelbe und cyanblaue Teilchen enthält, die gegenüber grünem, blauem bzw. rotem Licht empfindlich sind. Es sei angenommen, dass unter optimalen Bedingungen die elektrisch leitende Glaselektrode, welche die Bildstoffsuspension mit den drei Teilchensorten trägt, mit grünem Licht belichtet wird.
Die purpurroten Teilchen absorbieren und die cyanblauen und gelben Teilchen reflektieren das Licht. Durch Absorption des Lichtes werden die Teilchen elektrisch leitend und tauschen mit der Glaselektrode, wie beschrieben, ihre Ladung aus. Die purpurroten Teilchen werden infolge ihrer Aktivierung durch die Belichtung mit grünem Licht positiv und wandern von der injizierenden Elektrode ab. Die cyanblauen und gelben Teilchen bleiben nichtleitend und werden nicht beeinflusst, da sie im grünen Bereich des Lichtspektrums nur wenig oder gar nicht empfindlich sind. Die purpurroten Teilchen wandern selektiv, sowie sie leitend werden, zur negativen Sperrelektrode, wenn diese über die Bildfläche läuft. Auf diese Weise ergibt sich eine Farbproduktion des grünen Originallichtbildes in bildmässiger Verteilung auf der injizierenden Elektrode durch subtraktiven Farbauszug.
Das bedeutet, dass die zurückgebliebenen cyanblauen und gelben Teilchen bei der Betrachtung grün erscheinen. Dieses Bild kann dann übertragen werden, wobei bekannte Einrichtungen, wie sie z. B. in der brit. Patentschrift Nr. 1, 149, 265 beschrieben sind, verwendet werden können.
Die theoretischen Zusammenhänge der Bilderzeugung und die durch Anwendung hochfrequenter Schwingungen zu erzielenden Vorteile, wenn mit diesen die Suspension zwischen der injizierenden Elektrode - und der Sperrelektrode--16--angeregt wird, werden an Hand der Fig. 5 erläutert. Die kleinen Kreise stellen sehr stark vergrössert einen kleinen Teil der einzelnen Pigmentteilchen innerhalb der Suspensionsflüssigkeit--50--dar. Die grossen Pfeile--52--stellen die aktivierende elektromagnetische Strahlung dar, welche die Abwanderung der Teilchen von der injizierenden Elektrode --11-- bewirkt. Die Plus- und Minuszeichen innerhalb der Teilchen stellen ihre Ladung nach Einwirkung der elektromagnetischen Strahlung dar. Einige Teilchen sind wahllos aneinandergebunden oder zusammengeballt.
Wellenlinien-54-
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die Teilchen keine symmetrische Form. Sie neigen zu Zusammenballungen offensichtlich ohne Rücksicht auf die den einzelnen Teilchen eigentümliche Farbe.
Zwischen den beiden Elektroden liegt eine Spannung, so dass die positiv geladenen Teilchen zur Elektrode - wandern und dort anhaften, während die negativ geladenen Teilchen sich auf der Elektrode-11--
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niederlassen. Trifft die durch die Pfeile--52--dargestellte elektromagnetische Strahlung die auf der Elektrode - gebundenen Teilchen, so bilden diese Loch-Elektron-Paare, geben das Elektron an die injizierende Elektrode --11-- ab und wandern infolge ihrer dann positiven Ladung zur negativen Elektrode-16--. Die über der Elektrode angeregten Ultraschallschwingungen haben zwei Wirkungen : Einmal rütteln sie positiv geladene Teilchen los, die nahe oder an der injizierenden Elektrode--11--in unerwünschter Weise gehalten werden.
Diese Teilchen bleiben auf der injizierenden Elektrode infolge von Bindungskräften, wie Van der Waal'schen Kräften, Kapillarkräften, der Schwerkraft sowie möglichen Molekular- und andern kleinen Kräften zurück. Werden die Teilchen zu Schwingungen angeregt, so werden die infolge der kleinen Abstände zwischen z. B. dem eingeschlossenen Teilchen--55--und der Elektrode --11-- bestehenden Bindungskräfte stark abgeschwächt und das elektrische Feld zwischen den Elektroden--11 und 16--bewirkt eine Abwanderung der Teilchen zur negativen Spannung der Elektrode--16--.
Anderseits werden bestimmte zusammengeballte Teilchengruppen infolge der Schwingungen Zug-und/oder Scherungskräften ausgesetzt, wobei die Schwingungen gewöhnlich senkrecht zur Tangente an die Berührungsfläche zwischen der Bilderzeugungselektrode--11--und der Sperrelektrode -16-- gerichtet sind. Die Zugkräfte bewirken eine Trennung der zusammengeballten Teilchen, wodurch die positiven Teilchen frei werden, um zur Elektrode --16-- zu wandern, und die negativen Teilchen von der injizierenden Elektrode --11-- gebunden werden können. Erreichen die negativen Teilchen die injizierende Elektrode, so können sie von der elektromagnetischen Strahlung getroffen und aktiviert werden. Sie werden dann positiv und wandern in der bereits beschriebenen Weise zur Sperrelektrode--16--.
Diese zweite Wirkung auf die Teilchen ist nur während der Bilderzeugung mit senkrecht zur Bilderzeugungselektrode oder ihrer Tangente gerichteten Schwingungen möglich. Diese beruht darauf, dass nicht senkrechte Kräfte zum Aufbrechen der Teilchenzusammenballungen das Bild verschmieren und zerstören würden.
Werden die Kräfte dagegen nicht so gross gemacht, dass das Bild zerstört werden kann, so können die Schwingungen Kräfte in allen Richtungen erzeugen und trotzdem das Bild verbessern. Die einzige Beschränkung bei der Erzeugung verschieden gerichteter Kräfte liegt darin, dass diese keine Zusammenballungen mehr aufbrechen.
Die innerhalb der Elektrode --16-- und der Elektrode--11-gezeigten Pfeile-58-sollen die wechselnden elektrischen Kräfte darstellen, die auf die Suspension zwischen den Elektroden ausgeübt werden und auf die Teilchen einwirken.
In Fig. 6 ist das elektrische Feld dargestellt, dass bei Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Anordnung auf die Suspension einwirkt. Die Ordinate stellt das zwischen den Elektroden--16 und 11--über der Suspension anliegende Wechselspannungspotential dar, während die Abszisse die Zeit angibt. Die unterste strichlierte Linie in
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und der unteren strichlierten Linie stellt die maximale Amplitude der Wechselspannung dar und wird als Wechselstromamplitude mit--Iw--bezeichnet.
In Fig. 7 ist das elektrische Ausgangssignal eines Schaltkreises gezeigt, wie er z. B. in Fig. 3 dargestellt ist.
Die Abszisse gibt wieder die Zeit an, während die Ordinate das über der Suspension liegende Potential angibt, wenn die Ausgangsspannung an die beiden Elektroden--11 und 16--gelegt wird. Die Ströme--Ia und li-bilden die gleiche Linie. Der durch--Iw--gegebene Abstand zwischen der oberen strichlierten Linie und der unteren voll ausgezogenen Linie, die den tatsächlichen und den idealen Gleichstrom angibt, gibt wieder die Wechselstromamplitude an. Ein Vorteil dieses gleichgerichteten Ausgangssignals besteht darin, dass bei einer Bilderzeugungsanordnung, die ein hohes Potential zur Erzeugung annehmbarer Bilder benötigt, die Potentialänderungen nur in einer Richtung, nämlich zusätzlich zu dem zwischen den Elektroden liegenden Gleichspannungspotential auftreten.
Diese Gleichrichtungsschaltung erfordert daher nur noch eine minimale Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle, während von dem sich ändernden Potential trotzdem die erforderlichen Wirkungen ausgeübt werden, um die mit der Erfindung bezweckten Ergebnisse zu erzielen.
Fig. 8 zeigt eine Teilansicht einer andern Ausführungsform der Erfindung, um bessere Bildqualitäten zu erzielen. Hier wird eine ähnlich der in Fig. 2 gezeigten Elektrode ausgebildete Elektrode --28-- über die Bilderzeugungselektrode --11-- geführt, nachdem die Elektrode mit Suspension beschickt und ein Bild durch eine vorhergehende weitere Elektrode erzeugt wurde. Natürlich kann die Anordnung auch mit der ersten Elektrode arbeiten, was ebenfalls innerhalb des Erfindungsgedankens liegt.
Eine Spannungsquelle --60-- wird zwischen die Elektroden-11 und 28-geschaltet, um zwischen ihnen ein Feld ausreichend hohen Potentials zu erzeugen, um eine elektrophoretische Abbildung bei eingeschalteter Spannungsquelle --60-- zu erreichen. Ein Ein-Ausschalter --62-- ist im Schaltkreis so vorgesehen, dass die Spannungsquelle -60-- nur dann eingeschaltet ist, wenn die Elektrode --28-- wirksam ist. Ein Motor --M-2-- bewegt die Elektrode --28-- über die Elektrode-11--. Eine Steuervorrichtung --64-- erzeugt durch Schliessen und öffnen des Schalters --62-- das intermittierende diskontinuierliche Feld zwischen den Elektroden.
Eine Vorrichtung --65-- zur Änderung der Periodenzeit oder der Arbeitszeit
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innerhalb einer festen Periode, während der die Spannung zwischen den Elektroden liegt, kann der Steuereinrichtung --64-- zugeordnet werden.
Ausgangssignale, die von dieser Einrichtung abgegeben werden, sind in den Fig. 9 und 10 gezeigt. Fig. 9 zeigt eine Rechteckspannung mit einem Offnungs-Schliess-Verhältnis von 50% pro Periode. Die Arbeitszeit innerhalb einer Periode, während der das Feld zwischen den beiden Elektroden liegt, ist der mit-68- bezeichnete Teil einer Periode, die sich über die mit --66-- bezeichnete Periode erstreckt. In Fig. 10 ist eine pulsierende Rechteckspannung dargestellt, deren Periodendauer mit-70-und deren Arbeitszeit mit --72-- bezeichnet ist, während der ein tatsächliches Feld zwischen den Elektroden-28 und 11-anliegt.
Die Arbeitszeit --72-- kann jeden beliebigen Teil einer vollen Periode umfassen, sogar 1% und weniger der während einer vollen Periode verstreichenden Zeit.
Ein kontinuierlich erscheinendes Bild entsteht mit der in Fig. 8 gezeigten Anordnung genauso wie mit den in den andern Zeichnungen gezeigten Anordnungen, wenn die benutzte Frequenz des Wechselfeldes der später angegebenen Beziehung genügt. Die Grenze für die Arbeitszeit bei pulsierenden Gleichspannungen ist dadurch gegeben, dass sie lang genug sein muss, um die zwischen den Elektroden befindlichen Teilchen in einer bildmässigen Konfiguration auszurichten, die durch die den entsprechenden Teil der Elektrode--11- belichtende Lichtquelle gegeben ist. Solange die Amplitude und die Arbeitszeit der Spannung über den erforderlichen Schwellwerten für die photoelektrophoretische Wanderung der in der Suspension verwendeten
Teilchen liegen, beeinflusst die Anordnung die Bulstoffsuspension und damit auch das Bild in der vorstehend beschriebenen Weise.
Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens und seiner Einrichtung für ein photoelektrophoretisches
Abbildungsverfahren wird bei mehrfarbigen Bildern die Abbildungsgeschwindigkeit und die Farbsättigung oder bei einfarbigen Bildern allein die Abbildungsgeschwindigkeit verbessert. Um diese Ergebnisse ohne merkbare
Streifenbildung des Bildes zu erzielen, muss die Frequenz der Schwingungen entsprechend der folgenden
Beziehung gewählt werden : f = Vc. R mit f der Frequenz in Hz
Vc der Relativgeschwindigkeit zwischen den Elektroden in mm/sec und
R der gewünschten Bildauflösung in Zeilenpaaren pro Millimeter.
Die verwendete Amplitude und die Frequenz hängen von der Empfindlichkeit der Pigmentteilchen gegenüber Potentialänderungen bei der jeweils gewählten Frequenz ab. Sie sollten kleiner als jene Werte sein, bei denen zwischen den Elektroden ein Spannungsdurchschlag in Luft auftritt.
Die Bilderzeugung mit den Suspensionsteilchen findet nur in der Abbildungszone zwischen den beiden Elektroden statt, die von Licht beaufschlagt wird und unter Einwirkung eines elektrischen Feldes steht. Bei einem diskontinuierlichen elektrischen Feld werden die Teilchen mehrmals in einer einzigen Abbildungszone bzw. Berührungszone zwischen den Elektroden zum Wandern gezwungen. Wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gezeigt, wird eine Elektrode mit einer bestimmten Geschwindigkeit --V c-- über die andere Elektrode bewegt. Diese Geschwindigkeit ist gewöhnlich klein gegenüber der Frequenz des diskontinuierlichen Feldes. Daher treten innerhalb einer einzigen Abbildungszone mehrere Perioden der wechselnden Frequenz auf.
Der Abstand zwischen den Kanten dieser durch je eine Periode gegebenen Bänder wird als die Auflösung des erzeugten Bildes bezeichnet. Bei einer schnelleren Relativbewegung zwischen den Elektroden wird daher bei fest vorgegebener Frequenz die Bildauflösung kleiner. Ähnlich wird bei einer Senkung der Frequenz des angelegten Feldes und bei gleichbleibender Relativgeschwindigkeit zwischen den Elektroden die Bildauflösung ebenfalls kleiner. Infolge der gleichen Beziehung werden umgekehrte Bedingungen selbstverständlich eine höhere Bildauflösung bewirken.
Soll ein sichtbares Halbton-Rasterbild erzeugt werden, so genügt es, die Frequenz--f--etwas geringer als Vc. R zu machen. Dadurch entsteht ein streifenförmiges Bild, das so gesteuert werden kann, dass es verwendbare Halbtonzeilen aufweist.
Offenbar ist die grössere Abbildungsgeschwindigkeit eine Folge der schnelleren Teilchenwanderung. Die Teilchenwanderung wächst dabei durch das Kleinerwerden des physikalischen Widerstandes zwischen benachbarten Teilchen in der Suspension. Der physikalische Reibungswiderstand aber wird kleiner durch das Schwingen der einzelnen Teilchen, das durch die auf die Teilchen ausgeübten elektrischen Kräfte bedingt ist.
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