DE1797620C2

DE1797620C2 - Elektrophoretophotographisches Abbildungsverfahren

Info

Publication number: DE1797620C2
Application number: DE19671797620
Authority: DE
Inventors: Leonard Maurice Webster Carreira; Vsevolod Rochester Tulagin
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1966-06-29
Filing date: 1967-06-29
Publication date: 1978-07-06
Also published as: DE1797635B1; DE1797619B1; DE1797635C2; DE1797620B1; JPS4830506B1; SE336525B; DE1797619C2; JPS4829061B1; JPS4830897B1; ES342376A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophoretophotographisches Abbildungsverfahren, bei dem eine photoelektrophoretische Teilchensuspension auf eine Ladungen injizierende Elektrode aufgebracht wird, mit der freien Oberfläche der Teilchensuspension eine Grenzflächenschicht aus einem elektrisch isolierenden Material in Berührung gebracht wird, die Teilchensuspension sodann einem elektrischen Feld ausgesetzt und bildmäßig belichtet wird, und bei dem die Grenzflächenschicht und die injizierende Elektrode sod&nn voneinander getrennt werden.

In der NL-OS 65 09 617 wurde bereits ein elektrophoretophotographisches Abbildungssystem beschrieben, mit dem Farbbilder unter Verwendung elektrisch photoempfindlicher Teilchen hergestellt werden können. In einem solchen Abbildungssystem sind verschiedenfarbige lichtabsorbierende Teilchen in einem elektrisch nichtleitenden flüssigen Träger suspendiert. Die Suspension wird zwischen eine sogenannte Sperrelektrode und eine Ladungen injizierende Elektrode eingebracht, von denen eine durchsichtig ist, und an die Elektroden wird eine Potentialdifferenz angelegt, während die Suspension durch die durchsichtige Elektrode hindurch mit einem Bild belichtet wird. Während diese Verfahrensschritte ausgeführt werden, findet eine selektive Teilchenwanderung in Bildkonfiguration statt, wodurch zueinander komplementäre Bilder auf den beiden Elektroden erzeugt werden. Bei einer ersten Art des Verfahrens wird das die Suspension während der bildmäßigen Belichtung durchsetzende elektrische Feld dadurch erzeugt, daß als Sperrelektrode eine Platte verwandt wird, die auf ihrer der Suspension zugewandten Seite aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und auf ihrer Rückseite mit einem elektrisch leitenden Belag versehen ist, an den die Potentialdifferenz zwischen der Sperrelektrode und der injizierenden Elektrode angelegt werden kann. Bei diesem Verfahren wird eine speziell ausgebildete Sperrelektrode benötigt, die verhältnismäßig teuer ist und deshalb für mehrere aufeinander folgende Bilderzeugungsschritte verwandt wird. Um die Sperrelektrode wieder für einen neuen Abbildungsvorgang geeignet zu machen, muß sehr gründlich gesäubert werden, da zurückbleibende Teilchen das nächstfolgende Bild verschlechtern können.

In einer zweiten Art für die Durchführung des Verfahrens wurde auch bereits eine rollenförmige Sperrelektrode verwandt, die aus einem Kern aus

ίο leitfähigeirii Material besteht, auf deren Oberfläche eine Schicht uus einem elektrisch isolierenden Material aufgebracht ist Während der bildmäßigen Belichtung wird die Sperrelektrode über die auf der injizierenden Elektrode: liegende Suspensionsschicht gerollt, während eine Spannung zwischen der Sperrelektrode und der injizierenden Elektrode angelegt ist Bei diesem Verfahren besteht gleichfalls die Notwendigkeit daß die Sperrelefcitrode nach jedem Abbildungsvorgang gründlich gereinigt werden muß. Weiterhin ist es notwendig,

μ daß die !injizierende Elektrode während des Darüberrollens der Sperrelektrode gut gehaltert sein muß, da sich ansonsten bei einer Bewegung der injizierenden Elektrode: eine Unscharfe im abschließenden Bild ergibt Bei beiden Verfahrensarten ergibt sich ein sichtbares Bild auF einer oder auf beiden Elektroden. Da die Elektroden jedoch verhältnismäßig kostspielig sind, wird jeweils ein weiterer Übertragungsschritt benötigt, um das erhaltene Bild von einer Elektrode auf ein Bildempfangsmaterial zu übertragen. Bei einem solchen Bildüberliragungsschritt ergeben sich jedoch häufig Bildverschlechterungen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, das eine vereinfachte und verbilligte Durchführung bei gleicher oder verbesserter Bildqualität gestattet.

Diese Aufgabe wird bei einem Abbildungsverfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, cl;aß als Grenzflächenschicht eine elektrisch isolierende Folie auf die Teilchensuspension aufgebracht wird und daß zur Erzeugung des elektrischen Feldes aiii die der Teilchensuspension abgewandte Seite der Folie gleichförmig eine elektrostatische Ladung aufgebracht wird.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vereinfacht, da eine Elektrode verwandt werden kann, die üo billig ist, daß sie nur jeweils während einer Abbildung verwandt wird. Es entfällt damit der umständliche und zeitraubende Schritt einer Reinigung

so der Spenrelektrode. Weiterhin kann mit dem neuen Verfahren bei Verwendung einer ausreichend dünnen Grenzflädienschicht erreicht werden, daß sich durch die elektrostatische Aufladung der Rückseite dieser Grenzflächenschicht ein besonders guter Kontakt dieser etwa in Form eines Blattes vorliegenden Grenzflächenschicht mit der Oberfläche des Suspensionsschicht ergibt. Hierdurch werden besonders günstige Voraussetzungen für eine gute Bilderzeugung geschaffen. Schließlich kann bei demi erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die sogenannte »Sperrelektrode« durch eine Folie aus einem elektrisch isolierenden Material ersetzt ist, die auf ihrer Rückseite auf ein vorbestimmtes Potential aufgeladen wird, diese Folie nunmehr auch direkt als Bildempfangsmaterial dienen, wenn ein auf dieser Folie entstehendes Bild erhalten bleiben soll. Dadurch entfällt ein zusätzlicher Übertragungsschritt, wodurch insgesamt bessere Abbildungen erhalten werden können.
Die gleichmäßige elektrostatische Aufladung kann

mit Hilfe jeder üblichen Einrichtung erreicht werden. Vorzugsweise wird eine Aufladung durch eine Koronaentladung erzielt da hiermit eine gleichmäßige Ladung der gewünschten Spannung in einfacher und leichter Weise auf eine Fläche aufgebracht werden kann, ohne einen physikalischen Kontakt mit dieser Fläche zu erfordern. Falls gewünscht, kann auch jedes andere Aufladeverfahren angewandt werden. Beispielsweise kann die Oberfläche der elektrisch isolierenden Folie, falls sie durch physikalische Berührung nicht beschädigt wird, mittels Reibung mit einem reibungselektrisch geeigneten Stoff aufgeladen werden.

Die in dem erfindungsgemäßen Abbildungsverfahren verwendeten Bildstoffsuspensionen können alle geeigneten lichtempfindlichen Teilchen enthalten. Sollen einfarbige Bilder erzeugt werden, so werden Teilchen einer einzelnen Farbe verwendet Sollen mehrfarbige Bilder erzeugt werden, so werden verschiedenfarbige Teilchen verwendet. Beispielsweise sind zur subtraktiven Farbenbildung magentafarbene, cyane ui.d gelbe M Teilchen geeignet. Als Träger für die lichtempfindlichen Teilchen innerhalb der Bildstoffsuspension kann jede geeignete nichtleitende Flüssigkeit verwandt werden. Typische nichtleitende Trägerflüssigkeiten sind Dekan, Dodekan. geschmolzenes Paraffin, geschmolzenes Bienenwachs oder andere geschmolzene thermoplastische Stoffe, etwa eine Petroieumfraktion, ein langkettiger, gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff oder Mischungen hieraus. Die isolierende Folie kann aus jedem geeigneten nicht leitenden Stoff gebildet sein. Typische Stoffe mit den geeigneten Eigenschaften sind »Barytpapier (mit Bariumsulfat, in einem Gelatinebindemittel überzogenes Papier), mit Zelluloseacetat oder Polyäthylen überzogene Papiere, Polyethylenterephthalat, PoIytetrafluoräthylen, Polystyrol, Polyamide usw. Besteht die Folie aus einem durchsichtigen Material, so kann die bildweise Belichtung der Suspension auch durch diese Folie hindurch erfolgen.

Im folgenden sol! die Erfindung näher anhand von vorzugsweisen Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer bisher vorgeschlagenen Einrichtung zur Durchführung eines elektrophoretophotographischen Abbildungsverfahrens;

F i g. 2 eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei eine Koronaentladungsvorrichtung vorgesehen ist, um die Rückseite der Sperrelektrode gleichförmig elektrostatisch aufzu- so laden, und

F i g. 3 eine andere Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der eine Pelzbürste vorgesehen ist, Um die Rückseite der Sperrelektrode gleichförmig elektrostatisch aufzuladen.

In F i g. 1 ist ein Beispiel für eine bisher übliche Einrichtung zur Durchführung eines photoelektrophoretischen Abbildungsverfahrens dargestellt, mit der ein Bild auf einer der Elektroden erzeugt und darauf auf ein Bildblatt übertragen wird. Es ist eine durchsichtige Elektrode 1 dargestellt, die im vorliegenden Falle aus einer Schicht optisch durchsichtigen Glases 2 besteht, das mit einer dünnen, optisch durchsichtigen Schicht 3 aus Zinnoxid überzogen ist. Diese Elektrode wird im folgenden als die »injizierende Elektrode« bezeichnet. Auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode 1 befindet sich eine dünne Schicht 4 aus feinverteilten elektrisch lichtempfindlichen Teilchen, die in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit dispergiert sind. Die Bezeichnung »elektrisch lichtempfindlich« bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung auf die Eigenschaften eines Teilchens, das zunächst von der injizierenden Elektrode angezogen, unter dem Einluß eines elektrischen Feldes bei Belichtung mit aktivierender elektromagnetischer Strahlung von dieser Elektrode wegwandert. Eine eingehende theoretische Erklärung des scheinbaren Mechanismus dieser Vorgänge bei der Bilderzeugung befindet sich in der DT-OS 14 97 243. Anliegend an der flüssigen Suspension 4 ist eine zweite Elektrode 5 angeordnet, die im folgenden als »Sperrelektrode« bezeichnet wird und mit dem einen Pol einer Spannungsquelle 6 über einen Schalter 7 verbunden ist. Der andere Pol der Spannungsquelle 6 liegt an Erde wie die injizierende Elektrode 1, so daß bei Schließen des Schalters 7 an der Suspension 4 zwischen den Elektroden 1 und 5 ein elektrisches Feld erzeugt wird.

Bilder guter Qualität können mit Spannungen im Bereich zwischen 300 und 5000 Volt erzeugt werden. Bilder sehr guter Qualität werden mit Spannungen zwischen 2000 und 4000VoIt ohne die Gefahr der unerwünschten Luftionisierung erzeugt.

Während der Bilderzeugung wird die Sperrelektrode

5 über die Oberfläche der injizierenden Elektrode 1 geführt. Ein aus einer Lichtquelle 8 und einem Objektiv 10 bestehender Bildprojektor dient zur Belichtung der flüssigen Suspension 4 mit einem Lichtbild des Originalbildes 9, das reproduziert werden soll. Die Elektrode 5 hat die Form einer Rolle und besteht aus einem leitfähigen Kern 11, der mit der Spannungsquelle

6 verbunden ist. Der Kern ist mit einer Schicht aus Sperrelektrodenmaterial 12, beispielsweise Barytpapier überzogen. Durch Belichtung der Teilchensuspension mit dem zu reproduzierenden Bild und gleichzeitige Erzeugung eines elektrischen Feldes durch Schließen des Schalters 7 zwischen der Sperr- und der injizierenden Elektrode wird ein Bild aus der Teilchensuspension erzeugt. Die Rolle 5 wird über die Oberfläche der injizierenden Elektrode 1 geführt, während der Schalter 7 bei der Bildbelichtung geschlossen ist. Die Belichtung verursacht eine Wanderung der anfangs an der Elektrode 1 anliegenden Teilchen durch die Trägerflüssigkeit hindurch, wonach diese Teilchen an der Oberfläche der Sperrelektrode 5 anhaften, so daß auf der injizierenden Elektrodenoberfläche ein Pigmentstoffbild zurückbleibt, das dem Originalbild 9 entspricht. Vorzugsweise wird das auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode erzeugte Teilchenbild auf ein Bildblatt übertragen und darauf zur weiteren Verwendung und Betrachtung fixiert. Zur Lösung des Bildes von der injizierenden Elektrode kann eine Bildübertragungsrolle verwendet werden. Diese Übertragungsrolle ist in Fig. 1 mit 13 bezeichnet. Sie hat dieselbe Form wie die Sperrelektrode 5. Ein leitfähiger Kern 14 liegt über eine Spannungsquelle 15 und einen Schalter 16 an Erde. Die Oberfläche der Übertragungsrolle besteht aus einem zur Bildübertragung geeigneten Stoff 17, z. B. aus Barytpapier. Das an die Übertragungsrolle angelegte Potsntial hat eine zum Potential der Sperrelektrode entgegengesetzte Polarität. Während die Übertragungsrolle 13 über die Oberfläche der injizierenden F.lektrode 1 geführt wird, wird dir injizierende Elektrode gleichmäßig mit weißem Licht oder mit dem projizierten Originalbild 9 belichtet. Falls erwünscht, kann die Oberfläche des Teilchenbildes auf der injizierenden Elektrode mit zusätzlicher Trägerflüssigkeit befeuchtet werden, um die Bildüber-

tragung zu begünstigen. Wird die Bildübertragungsrolle 13 unmittelbar nach der Bilderzeugung über die Oberfläche der injizierenden Elektrode 1 geführt, so wird eine wirksame Übertragung eines Bildes guter Qualität auf die Oberfläche der Rolle 13 bewirkt. Ergibt sich jedoch eine Verzögerung von mehr als einigen wenigen Sekunden zwischen der Bilderzeugung und der Bildübertragung, so verschlechtert sich die Qualität des übertragenen Bildes.

Fig. 2 zeigt eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen photoelektrophoretischen Abbildungsverfahrens mit elektrostatischer Aufladung. Bei dieser Ausführungsform ist die Teilchensuspension 4 auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode 1 wie in Fi g. 1 als Schicht aufgebracht. Eine aus einer Lampe 8 und einem Objektiv 10 bestehende Projektionseinrichtung projiziert ein Bild entsprechend dem Diapositiv 9 auf die Suspension 4. Anstelle der in Fig. 1 gezeigten Sperrelektrode 5, die mit einer Stromversorgungseinrichtung zur Erzeugung einer Spannung am leitfähigen Kern der Sperrelektrode verbunden ist, wird ein Blatt 23 aus einem elektrisch isolierenden Material verwandt, das auf die Suspension 4 aufgelegt wird, und die der Suspension abgewandte Fläche dieses Blattes wird durch eine Koronaentladungseinrichtung 18 gleichförmig elektrostatisch aufgeladen. Die Speisung erfolgt durch das Stromversorgungsgerät 19 über den Schalter 20. Infolge der Erdung der injizierenden Elektrode wird aufgrund der elektrostatischen Aufladung ein die Bildstoffsuspension durchsetzendes elektrisches Feld erzeugt.

Das Blatt 23 kann aus jedem geeigneten nichtleitenden Stoff, z. B. Barytpapier, Polyethylenterephthalat usw. bestehen. Nachdem die Rückseite des Blattes 23 aufgeladen worden ist, wird die Bildstoffsuspension bildmäßig belichtet. Dann wird das Blatt 23 entfernt, wobei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Positivbild, das dem Originalbild entspricht, auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode zurückbleibt. Soll das auf der injizierenden Elektrode erzeugte Bild auf ein Bildempfangsblatt übertragen werden, so wird ein zweites nichtleitendes Blatt 23 über das erzeugte Bild gelegt, und die Koronaentladungseinrichtung 18 wird über die Rückseite des Blattes 23 zur gleichförmigen Aufladung hinübergeführt. Für die Bildübertragung muß jedoch das Vorzeichen der elektrostatischen Ladung, die auf das zweite Blatt 23 aufgebracht wird, demjenigen, der bei der Bilderzeugung verwendeten Ladung entgegengesetzt sein. Wird das zweite Blatt 23 von der injizierenden Elektrode 1 abgezogen, so befindet sich das erzeugte Bild auf diesem zweiten Blatt 23 und kann darauf durch ein geeignetes Verfahren I ixiert werden.

F i g. 3 zeigt eine Einrichtung die ähnlich derjenigen aus F i g. 2 aufgebaut ist, bei der jedoch die der Suspension abgewandte Oberfläche des Blattes 23 mit einer rotierenden Pelzbürste reibungselektrisch aufgeladen wird, weshalb keine Koronaentladungseinrichtung erforderlich ist Diese Einrichtung ist gegenüber der in F i g. 2 gezeigten Einrichtung einfacher aufgebaut, da die Koronaentladungseinrichtung 18, das Stromversorgungsgerät 19 und der Schalter 20 durch eine einfache rotierende Bildbürste ersetzt sind.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Hinblick auf die Anwendung einer gleichförmigen elektrostatischen Aufladung bei der photoelektrophoretischen Bilderzeugung. Anteile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.

Alle folgenden Beispiele wurden mit einer in Fig. 2 dargestellten Einrichtung durchgeführt. In jedem Falle hat die injizierende Elektrode eine Größe von 7,5 χ 7,5 cm und wird mit einer Lichtstärke von 86 100 Lux, gemessen auf der nicht überzogenen injizierenden Elektrode belichtet. Soll ein einfarbiges Bild erzeugt werden, so wird die Suspension mit einem Lichtbild eines üblichen Schwarz-Weiß-Diapositivs belichtet. Soll ein mehrfarbiges Bild erzeugt werden, so wird die Suspension mit dem Lichtbild eines Color-Diapositivs belichtet. Alle Pigmentstoffe, die eine handelsübliche, relativ große Teilchengröße besitzen, wurden in einer Kugelmühle etwa 48 Stunden lang zur Verringerung ihrer Teilchengröße sowie zur Erzeugung einer stabilen Dispersion und zur Verbesserung der Auflösung der endgültigen Bilder gemahlen.

Die Koronaentladungsspannung zum Aufladen der Folie vor dem eigentlichen Abbildungsvorgang kann im Bereich von 3000 bis 8000 Volt und vorzugsweise im Bereich von 4000 bis 8000 Volt liegen. Der vorzugsweise angewendete Wert liegt bei 6000 Volt, da mit diesem Wert die beste Bilderzeugung erhalten wurde.

Beispiel 1

Dieses Beispiel wurde mit einer Einrichtung zur photoelektrophoretischen Bilderzeugung der in Fig. 2 gezeigten Art durchgeführt. Eine Pigmentstoffsuspension aus 7 Teilen einer Mischung der alpha- und der beta-Form metallfreien Phthalocyanins in etwa 100 Teilen einer Kerosinfraktion wurde als Überzug mit einer Stärke von etwa 5 my auf die Oberfläche der injizierenden Elektrode aufgebracht. Dann wurde auf die Suspension ein 10 my starkes Polyäthylenterephthalatblatt aufgelegt, dessen freie Oberfläche dann mit einer Koronaentladung auf eine negative Spannung von etwa 4000 Volt aufgeladen wurde. Auf die Suspension wurde durch die injizierende Elektrode hindurch ein

AO Schwarz-Weiß-Bild projiziert. Das Blatt wurde sodann abgezogen, wobei auf der injizierenden Elektrode ein dem Originalbild entsprechendes Bild zufriedenstellender Qualität zurückblieb.

Beis pie I 11

Bei diesem Beispiel wurde eine Einrichtung der in Fig. 2 gezeigten Art verwendet. Es wurde eine Pigmentstoffsuspension hergestellt mit etwa 3 Teilen des gelben Pigmentstoffes Flavatron C. I. Nr. 70 600, etwa 3 Teilen eines magentafarbenen Pigmentstoffes aus einem substituierten Chinakridon, und etwa 3 Teilen eines cyanfarbenen Pigmentstoffes, einer Mischung der alpha und beta-Formen metallfreien Phthalocyanins, dispergiert in etwa 100 Teilen einer K.erosinfraktion.

Diese Suspension wurde auf die Oberfläche der injizierenden Elektrode mit einer Stärke von etwa 5 my aufgebracht. Ein Blatt Barytpapier wurde dann auf die Suspension aufgelegt Die Rückseite des Barytpapiers wurde gleichförmig elektrostatisch auf eine negative Spannung von etwa 2000 Volt durch Koronaentladung aufgeladen. Die Suspension wurde mit einem Farbbild belichtet und das Barytpapier wurde abgezogen. Auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode blieb ein dem Originalbild entsprechendes vollgefärbtes Bild zurück. Ein zweites Blatt Barytpapier wurde dann auf das Bild aufgelegt, und die dem Bild abgewandte Seite des Barytpapiers wurde auf eine positive Spannung von etwa 2000VoIt aufgeladen, während das Originalbild

nochmals auf die injizierende Elektrode projiziert wurde. Beim Abziehen des Barytpapiers stellte sich heraus, daß das Bild auf das Barytpapier übertragen worden war.

Beispiel
Die Bilderzeugungsschritte

III

aus Beispiel I wurden wiederholt mit dem Unterschied, daß die Rückseite des

Polyäthylenterephthalatblattes mit einer rotierenden Pclzbürste statt mit einer Koronaentladung gleichförmig elektrostatisch aufgeladen wurde. Die durch Reibung erzeugte Ladung hatte eine negative Spannung von etwa 3000 Volt. Nach der Bilderzeugung wurde das Polyäthylenierephthalatblatt wie in Beispiel I von der injizierenden Elektrode getrennt. Es ergab sich ein dem Originalbild entsprechendes Bild guter Qualität.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

80S 627/29

Claims

Patentansprüche:

1. Eiekirophoretophotographisches Abbildungsverfahren, bei dem eine photoelektrophoretische Teilchensuspension auf eine Ladungen injizierende Elektrode aufgebracht wird, mit der freien Oberfläche der Teilchensuspension eine Grenzflächenschicht aus einem elektrisch isolierenden Material in Berührung gebracht wird, die Teilchensuspension sodann einem elektrischen Feld ausgesetzt und bildmäßig belichtet wird, und bei dem die Grenzflächenschicht und die injizierende Elektrode sodann voneinander getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Grenzflächenschicht eine elektrisch isolierende Folie (23) auf die Teilchensuspension aufgebracht wird und daß zur Erzeugung des, elektrischen Feldes auf die der Teilchensuspension abgewandte Seite der Folie gleichförmig eine elektrostatische Ladung aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Ladung mit Hilfe einer auf einer Spannung von 3000 bis 8000 Volt gehaltenen Koronaentladungsvorrichtung aufgebracht wird.