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Die Erfindung bezieht sich generell auf Abbildungssysteme und insbesondere auf eine Vorrichtung für die photoelektrophoretische Bilderzeugung.
Es ist bereits ein elektrophoretisches Abbildungssystem entwickelt worden, mit dessen Hilfe Farbbilder erzeugt werden können. Dieses Abbildungssystem verwendet lichtelektrisch empfindliche Teilchen. Dieses Verfahren ist in näheren Einzelheiten in den USA-Patentschriften Nr. 3, 384, 566, Nr. 3, 384, 565 und Nr. 3, 383, 993 beschrieben. Bei einem derartigen Abbildungssystem werden verschiedenfarbige lichtabsorbierende Teilchen in einem nicht leitenden flüssigen Träger suspendiert. Die Suspension wird dann zwischen Elektroden gebracht, von denen eine im allgemeinen leitend ist und als sogenannte Injektor-Elektrode bezeichnet wird, während die andere Elektrode im allgemeinen nicht leitend ist. Diese Elektrode wird als Sperrelektrode bezeichnet. Eine dieser Elektroden ist dabei zumindest teilweise transparent für aktivierende elektromagnetische Strahlung.
Die Suspension wird zwischen den Elektroden auf einer Potentialdifferenz gehalten und durch die transparente Elektrode hindurch bildmässig belichtet. Nach Beendigung dieser Schritte erfolgt eine selektive Teilchenwanderung in Bildkonfiguration, wodurch ein sichtbares Bild an einer oder beiden Elektroden entsteht.
Eine wesentliche Komponente des Systems bilden die suspendierten Partikel, die lichtelektrisch empfindlich sein müssen und die, wie ersichtlich, auf die Belichtung durch aktivierende elektromagnetische Strahlung hin eine Änderung in der Ladungspolarität erfahren, wenn sie in den Wirkbereich einer der beiden Elektroden gelangen.
Bei einem monochromatischen System, bei dem Teilchen einer Farbe verwendet werden, wird ein einziges Farbbild erzeugt, das einem herkömmlichen Schwarzweissbild äquivalent ist. In einem polychromatischen System werden Bilder in natürlichen Farben erzeugt, da Mischungen von Partikeln zweier oder mehrerer verschiedener Farben verwendet werden, die jeweils auf Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines schmalen Wellenlängenbereiches empfindlich sind.
Es hat sich gezeigt, dass ein System, das vorzugsweise eine transparente leitende Injektorelektrode, eine nahezu isolierende Sperrelektrode und lichtempfindliche Teilchen verwendet, die in einer isolierenden Trägerflüssigkeit zwischen den Elektroden dispergiert sind, ausgezeichnete Bilder zu liefern imstande ist. Ein Hauptnachteil der bisher bekannten Systeme, wie sie in den oben erwähnten Patentschriften beschrieben sind, besteht jedoch darin, dass die transparente leitende Elektrode zumindest so viel Ladung besitzt wie das schliesslich erzeugte Bild. Dies erfordert, dass teuere und gewöhnlich zerbrechliche Elektrodenmaterialien verwendet werden müssen. In typischer Weise wurde für die Injektorelektrode NESA-Glas, ein mit Zinnoxyd überzogenes Glas der Pittsburgh Plate Glass Company, verwendet.
Darüberhinaus erfordern derartige Elektroden auf Grund ihrer Transparenz, Kosten und Zerbrechlichkeit, dass das auf ihrer Oberfläche gebildete Bild auf einen andern Teil übertragen wird. Damit können dann diese Elektroden wieder verwendet werden. Die Übertragungsschritte und der nachfolgende Reinigungsschritt stellen zusätzliche, an sich unnötige Verfahrensschritte dar. Ist der Reinigungsschritt nicht wirksam genug, so sind die nachfolgenden Bilder von schlechter Qualität. Darüberhinaus führt der Reinigungsschritt dazu, dass auf der Oberfläche der Injektorelektrode eine Schabwirkung auftritt. Dadurch wird die optische Reinheit des betreffenden Teiles nachteilig beeinflusst. In den Fällen, in denen die Injektorelektrode die Form eines Zylinders besitzt, wird das Bild zur Achse des Zylinders projiziert und durch einen Spiegel zu einer Bildzone hin reflektiert.
Dies erfordert ein kompliziertes optisches System.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein photoelektrophoretisches Abbildungssystem zu schaffen, das die oben aufgeführten Nachteile überwindet. Das neu zu schaffende Abbildungssystem soll keine relativ grossen leitenden transparenten Elektroden erfordern. Ferner soll das neu zu schaffende Abbildungssystem relativ einfach sein.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe mit Hilfe einer Vorrichtung für die photoelektrophoretische Bilderzeugung, umfassend zwei Elektroden, deren Oberflächen im Abstand voneinander angeordnet sind, Bewegungseinrichtungen für wenigstens eine der beiden Elektroden, wobei deren Oberflächen aneinander abrollen, eine zwischen den beiden Elektrodenoberflächen vorhandene, mindestens auf eine Elektrodenoberfläche aufgebrachte photoelektrophoretische Bildsuspension, eine Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die beiden Elektroden und eine Einrichtung zum Belichten der Suspension mit einer bildgemässen aktivierenden elektromagnetischen Strahlung, welche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die die Suspension tragenden Oberflächen nur in einem schmalen, scharf begrenzten,
der Abrollinie entsprechenden und nur dort der direkten Bestrahlung ausgesetzten Bereich einander in geringem Abstand, vorzugsweise von 25 f1 oder weniger, gegenüberliegen.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt somit darin, dass die Belichtung der Bildsuspension direkt erfolgt und nicht, wie bisher üblich, durch eine der beiden Elektroden hindurch vorgenommen wird.
Vorzugsweise wird die den Bildsuspensionsbereich bildende Flüssigkeitsschicht zwischen den Elektroden so gering gemacht wie es praktisch geht, so dass Licht die normalerweise dunkle Farbbildsuspension an dem Punkt durchdringen kann, an dem das elektrische Feld hinreichend stark ist, um eine Partikelwanderung zu bewirken.
Deshalb werden vorzugsweise scharfkantige Gegenstände oder einen geringen Durchmesser besitzende Walzen oder Röhren als einen Bildsuspensionsbereich bildende Teile verwendet. Der Zwischenraum zwischen den die Flüssigkeitsschicht tragenden Oberflächen beträgt vorzugsweise etwa 25 f1 oder noch weniger.
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Die Bildsuspension wird vorzugsweise auf der Oberfläche einer leitenden flexiblen Bahn aufgetragen, die über einen der einen Bildsuspensionsbereich bildenden Teile läuft. Die Bildsuspension wird dann von einer Isolierbahn berührt, die zwischen der Bildsuspension und dem gegenüberliegenden den Bildsuspensionsbereich bildenden Element läuft, u. zw. an der Stelle, an der die bildmässige Belichtung erfolgt und das Feld wirksam ist. Im Unterschied dazu könnte die flüssige Suspension auch auf die Oberfläche einer Isolierbahn aufgebracht werden. Die Bildsuspension könnte ferner auf einer der Bahnen als trockene Teilchenmischung in einem Bindemittel enthalten sein, und das Bindemittel könnte durch Wärme oder Lösungsmittelabgabe kurz vor der Abbildung verflüssigt werden.
Nach Trennung der Bahnen auf die jeweilige Abbildung hin ist auf einer Bahn ein Positiv-Bild gebildet, und auf der andern Bahn ist ein Negativ-Bild gebildet. Es ist auch möglich, dass beide Bahnen isolierend sind und dass eine Koronaladung auf die Rückseite einer oder beider Bahnen zur Felderzeugung aufgebracht wird. Unter der Annahme, dass z. B. eine Ladung auf die Rückseite einer Bahn aufgebracht wird und dass die Bildsuspension auf die gegenüberliegende Bahn aufgebracht wird, wenn die betreffenden Bahnen in die Abbildungszone gebracht werden, läuft die die Suspension tragende Bahn um eine geerdete Walze herum, wodurch das erforderliche elektrische Feld in der Bildsuspension erzeugt wird.
Die Bahnen können auch leitend sein, und das Feld kann zwischen den leitenden Bahnen angelegt werden, wenn diese voneinander getrennt sind, u. zw. unmittelbar nach der Belichtung, um die auftretende Partikelschwingung zwischen den Bahnen auf einen minimalen Wert zu bringen.
Da die leitende Bahn nur zum Zeitpunkt des Abbildungsvorganges leitend zu sein braucht, könnte sie auch photoleitend sein und z. B. durch einen vorbelichteten Zinkoxyd-Bindemittel-überzug auf einer leitenden Trägerschicht gebildet sein. Der Zinkoxydüberzug wäre dabei hinreichend stark vorzubelichten, um für eine hinreichend lange Zeit leitend zu bleiben, während der er sich in die Abbildungszone hinein und aus dieser heraus bewegt.
In dem Fall, dass eine isolierende flexible Bahn verwendet wird, kann das Isoliermaterial irgendein geeignetes Material enthalten. Typische Isoliermaterialien sind Papier, Barytpapier, mit Polyäthylen überzogenes Papier, Zelluloseacetat, Nitrozellulose, Polystyrol, Polytetrafluoräthylen und verwandte fluorinierte Polyolefine, Polyvinylfluorid, Polyäthylenterephthalat und Mischungen daraus. In den Fällen, dass ein Bild übertragbar wird, wird vorzugsweise ein mit Polytetrafluoräthylen plattiertes Polyvinylfluorid verwendet, da hiedurch die leichte Reinigung des ersten Stoffes mit der hohen dielektrischen Konstante des letzten Stoffes kombiniert ist. In den Fällen, in denen das Bild nicht übertragen wird, wird vorzugsweise eine Zinkoxyd-Bindemittel-Schicht verwendet, da ihre Leitfähigkeit und Helligkeit leicht regelbar sind.
Die leitende flexible Bahn kann, sofern sie verwendbar ist, aus irgendeinem geeigneten Material bestehen.
Typische Materialien umfassen flexible Bahnen aus Aluminium, Stahl, Messing, Kupfer, Nickel, Zink oder entsprechende überzüge aus Kunststoffilmen, Gewebe oder Papier, das durch Einschluss eines geeigneten Materials leitend gemacht ist. Glasgewebe, das mit mit Kohlenstoff durchsetztem, gesintertem Polytetrafluoräthylen imprägniert ist, wird bevorzugt, da diese Zusammensetzung die Flexibilität mit der Leitfähigkeit und der leichten Reinigungsfähigkeit kombiniert.
Die Bildsuspension kann irgendwelche geeigneten lichtelektrisch empfindlichen Teilchen enthalten, die in einer Trägerflüssigkeit dispergiert sind. Diese Teilchen können von einer Farbe sein, um ein monochromatisches Bild zu erzeugen. Es können aber auch Teilchenmischungen zweier oder mehrerer Farben verwendet werden, z. B.
Cyan-Teilchen, gelbe Teilchen und Magenta-Teilchen, die unter Bildung einer Suspension miteinander vermischt sind. Typische elektrische lichtempfindliche Partikel und Trägerflüssigkeiten sind in den USA-Patentschriften Nr. 3, 384, 488 und Nr. 3, 357, 989 beschrieben.
Die Bildsuspension kann durch Anwendung irgendeines geeigneten Verfahrens entweder auf eine oder auf beide Bahnen aufgebracht werden. Typische Verfahren umfassen einen Tauchüberziehvorgang, einen Sprühüberziehvorgang oder einen Abbürstvorgang. Die Suspension enthält in typischer Weise eine dielektrische Flüssigkeit mit darin gelösten Harzen u. a. Zusätzen, die die Suspension stabilisieren und als Bildfixierungszusätze wirken. Die Suspension kann ferner auf einen Teil aufgetragen, getrocknet und vor dem Abbildungsvorgang durch Wärme oder Lösungsmittelabgabe verflüssigt werden.
An Hand der Zeichnungen wird die erfindungsgemässe Vorrichtung für die photoelektrophoretische Bilderzeugung mit den dieser Vorrichtung anhaftenden Vorteilen und Merkmalen nachstehend näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer Seitenschnittansicht ein Beispiel eines einfachen photoelektrophoretischen Abbildungssystems mit zwei wieder verwendbaren Bahnen, wobei eine Bildsuspension auf eine leitende Bahn aufgebracht wird. Fig. 2 zeigt in einer Seitenschnittansicht ein Beispiel eines einfachen photoelektrophoretischen Abbildungssystems, bei dem eine leitende Elektrodenbahn als Endbild tragende Fläche benutzt wird, wobei die Bildsuspension auf eine Isolierfläche aufgebracht wird.
Gemäss Fig. 1 ist eine Isolierbahn--l--um eine leitende Walze --3-- herumgeführt, die an eine hier nicht dargestellte Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Ferner ist die Bahn--l--um eine Walze--S-- herumgeführt, die zum Teil in ein Reinigungsbad --7- eintaucht, welches sich in einem Vorratsbehälter - befindet. Zur Unterstützung der Reinigungswirkung kann das Bad --7-- umgerührt werden, z. B. durch Ultraschall. Ferner könnte eine Elektrode in das Bad eingeführt sein, um eine Teilchenableitung zu bewirken.
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Eine leitende Bahn--11--ist um eine leitende Walze --12-- herumgeführt, die an eine hier nicht dargestellte Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Ferner ist die Bahn-11-um eine übertragungswalze
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kopierenden, sich bewegenden Schriftstück--24--her projiziert wird. Eine vorgesehene Lichtabschirmung --25-- dient dazu, Streulicht abzuhalten. Die Anwendung eines Feldes zwischen den Walzen-3 und 12-in Verbindung mit der bildmässigen Belichtung --20-- bewirkt eine Teilchenwanderung in Bildkonfiguration.
Durch diese Teilchenwanderung bleibt normalerweise an der leitenden Bahn--11--ein Positiv-Bild haften.
Dieses Bild wird dann auf ein Aufnahmeblatt-27-übertragen, u. zw. durch Druckanwendung oder durch elektrostatische übertragung. Das Aufnahmeblatt --27-- wird um eine Führungswalze-29--herumgeführt.
Das Bild kann dann durch Anwendung von Wärme oder durch Aufwalzen eines überzuges oder durch andere geeignete Fixiermethoden fixiert werden.
Die Isolierbahn--l--wird in das Isolierbad--7--geführt, in welchem unerwünschte Pigmentteilchen abgeleitet werden, bevor die Bahn wieder zu der Bildstation --19-- zurückkehrt.
Gemäss Fig. 2 ist eine leitende Bahn-31--in Rollenform vorgesehen. Diese leitende Bahn-31-
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--32-- herumgeführt.Bildstation-40-wird der betreffende Flüssigkeitsbereich einer bildmässig verteilten elektromagnetischen Strahlung --43-- ausgesetzt, die im vorliegenden Beispiel durch bildmässig verteiltes Licht gebildet ist, das von einer Projektionseinrichtung--44--her projiziert wird. Diese Projektionseinrichtung--44--projiziert ein Lichtbild von einem zu kopierenden und sich bewegenden durchsichtigen Bild.
Im Unterschied dazu kann das Lichtbild auch von einem lichtundurchlässigen Schriftstück her reflektiert werden. Eine Lichtabschirmung--46--schützt die Abbildungsstation vor Streulicht. Die gemeinsame Abnwendung des elektrischen Feldes und der bildmässigen Belichtung führt zu einer Partikelwanderung in Bildkonfiguration. Zufolge dieser Partikelwanderung bildet sich auf der Bahn--31--ein Positiv-Bild aus.
Dieses Bild kann dann direkt betrachtet oder, wie oben bereits erwähnt, fixiert werden.
An Hand nachstehend aufgeführter Beispiele sei die erfmdungsgemässe Vorrichtung für die photoelektrophoretische Bilderzeugung weiter veranschaulicht. Die dabei jeweils angegebenen Anteile und Prozentsätze sind Gewichtsgrössen, sofern nichts anderes angegeben ist. Die nachstehend angeführten Beispiele sollen dabei verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulichen. Sämtliche Beispiele werden mit Hilfe einer Anordnung ausgeführt, wie sie generell in Fig. 2 dargestellt ist. Zusätzlich ist noch eine Einrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen, die Partikel von der Oberfläche der Walze --33-- beseitigt. Zur Belichtung wird eine Wolfram-Jod-Lampe mit einer Farbtemperatur von 3000 K verwendet. Das Lichtbild wird durch ein Linsensystem projiziert, wie es an anderer Stelle näher beschrieben ist (USA-Patentschrift Nr. 3, 212, 417).
Auf diese Weise wird bildmässig verteiltes Licht auf den erwähnten Flüssigkeitsbereich projiziert.
Beispiel l : Bei diesem Beispiel ist die Trommel leitend, und der bildtragende Teil ist nicht leitend.
Eine Bahn aus in Rollenform vorliegendem, mit Zinkoxyd überzogenem Papier wird um eine leitende 3-mm-Gummiwalze herumgeführt. Als Injektorelektrode wird eine Aluminiumtrommel mit einem Durchmesser von etwa 76 mm verwendet. Die überzogene Papierbahn ist so angeordnet, dass sie schwach gegen die Aluminiumtrommel gedrückt wird. Auf die Oberfläche der Aluminiumtrommel wird eine etwa 25, 4 ju dicke Bildsuspension aufgebracht, die dadurch gebildet ist, dass sieben Teile der"x"-Form von metallfreiem Phthalocyanin (das in der Weise hergestellt ist, wie es in der USA-Patentschrift Nr. 3, 357, 989 angegeben ist) in 90 Teilen Kerosin und 10 Teilen Trikresylphosphat dispergiert werden. An die leitende Gummiwalze wird die positive Klemme einer 3000-V-Gleichspannungsquelle angelegt und an die Aluminiumtrommel die negative Klemme.
Die Gummiwalze und die Aluminiumtrommel werden mit Hilfe von Motoren so angetrieben, dass zwischen der Bildsuspension und der Aluminiumtrommel eine geringe Relativbewegung vorhanden ist. Die
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zw.Beispiel 2 : Im Beispiel 2 und in dem nachfolgenden Beispiel 3 ist die Trommel nicht leitend, während der bildtragende Teil leitend ist.
Eine Bahn aus aluminisiertem Mylar in Rollenform wird über eine leitende Gummiwalze mit einem Durchmesser von etwa 3, 2 mm so geführt, dass ihre leitende Seite aussen liegt. Eine Sperrelektrode wird dadurch gebildet, dass eine Schicht aus mit Teflon überzogenem Tedlar an der Oberfläche einer Aluminiumtrommel befestigt wird, die einen Durchmesser von etwa 76 mm besitzt. Die Sperrelektrode wird so angeordnet, dass sie leicht gegen die aluminisierte Oberfläche der Mylarbahn drückt. Eine Bildsuspension wird wie im Beispiel 1 hergestellt. Die Bildsuspension wird auf die Sperrelektrodenoberfläche in einer Dicke von etwa 25, 4, u aufgebracht. An die aluminisierte Oberfläche der Bahn wird die positive Klemme einer 3000-V-Gleichspannungsquelle angelegt, und an den leitenden Mittelkern der Sperrelektrode wird die negative Klemme dieser Spannungsquelle angelegt.
Die Sperrelektrode und die leitende Seitenwalzenelektrode werden mit Hilfe eines Motors so angetrieben, dass zwischen der Bildsuspension und dem aluminisierten Mylar eine geringe oder keine Relativbewegung vorhanden ist, wenn diese sich durch die Abbildungszone hindurchbewegen. Die Abbildungs- bzw. Bildsuspension und die Mylarfläche laufen durch die Abbildungszone mit einer Geschwindigkeit von 50 cm/sec hindurch, während dessen der Flüssigkeitsbereich bildmässig belichtet wird. Die Beleuchtungsstärke beträgt etwa 2150 Ix. Wird das aluminisierte Mylar aus dem Flüssigkeitsbereich herausbewegt, so zeigt sich ein blaues Positiv-Bild, das an der Aluminiumfläche des aluminisierten Mylars haftet.
Beispiel 3 : Der Versuch gemäss Beispiel 2 wird mit der Ausnahme wiederholt, dass die Bildsuspension zwei Teile "Monolite Fast Blue G. S.", die a-Form von metallfreiem Phthalocyanin, zwei Teile Watchung-Rot B (ein Magenta-Azopigment) und zwei Teile 2"-Pyridyl-8, 13-dioxodinaphtho- (2, 1-b ; 2', 3'-d) -fu- ran-6-carboxamid (das in der Weise hergestellt ist, wie es in den brit. Patentschriften Nr. 1, 137, 885 und Nr. 1, 137, 886 beschrieben ist) in 100 Teilen Sohio Odorless Lösung 3440 enthält. Die Walzengeschwindigkeiten betragen 4 cm/sec, und die Belichtung erfolgt bei einer Beleuchtungsstärke von 21500 Ix (entsprechend 2000 ft-c). Die Belichtung ist dabei durch ein vollfarbiges Kodachrom-Lichtbild hindurch vorgenommen.
Ein vollfarbiges Bild wird dann auf der Aluminiumoberfläche der aluminisierten Mylarschicht gebildet.
Obwohl in den vorstehenden Beispielen spezielle Komponenten und Verhältnisse angegeben worden sind, können auch andere Materialien als die oben aufgeführten unter Erzielung entsprechender Ergebnisse verwendet werden. Darüberhinaus können der Abbildungs- bzw. Bildsuspension andere Stoffe hinzugesetzt werden oder elektrisch photoempfmdliche Teilchen, um eine Zusammenwirkung mit der Bildsuspension zu erzielen oder deren Eigenschaften zu verstärken oder sonstwie zu modifizieren. So können z. B. die lichtempfindlichen Teilchen zur Änderung ihrer elektrischen Empfindlichkeit in der Ladungsübertragung sensibilisiert sein.
Abschliessend sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Modifikationen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne dass vom Erfindungsgedanken abgewichen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung für die photoelektrophoretische Bilderzeugung, umfassend zwei Elektroden, deren Oberflächen im Abstand voneinander angeordnet sind, Bewegungseinrichtungen für wenigstens eine der beiden Elektroden, wobei deren Oberflächen aneinander abrollen, eine zwischen den beiden Elektrodenoberflächen vorhandene, mindestens auf eine Elektrodenoberfläche aufgebrachte photoelektrophoretische Bildsuspension, eine Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die beiden Elektroden und eine Einrichtung zum Belichten der Suspension mit einer bildgemässen aktivierenden elektromagnetischen Strahlung, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass die die Suspension tragenden Oberflächen (1, 11 ;
31,35) nur in einem schmalen, scharf begrenzten, der Abrollinie entsprechenden und nur dort der direkten Bestrahlung ausgesetzten Bereich (19 ; 40)
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