DE1797635B1

DE1797635B1 - Elektrophoretophotographisches abbildungsverfahren

Info

Publication number: DE1797635B1
Application number: DE19671797635
Authority: DE
Inventors: Carreira Leonard Maurice; Vsevolod Tulgagin
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1966-06-29
Filing date: 1967-06-29
Publication date: 1977-11-10
Also published as: DE1797620B1; JPS4830897B1; JPS4830506B1; ES342376A1; DE1797620C2; JPS4829061B1; DE1797619B1; SE336525B; DE1797619C2; DE1797635C2

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophoretophotographisches Abbildungsverfahren, bei dem eine photoelektrophoretische Teilchensuspension auf eine von zwei Elektroden, von denen wenigstens eine durchsichtig ist, aufgebracht, sodann zwischen den beiden Elektroden einem ersten elektrischen Feld ausgesetzt und durch eine der Elektroden bildmäßig belichtet wird, bei dem die Elektroden sodann voneinander getrennt werden und die auf einer der Elektroden erzeugte Bildschicht auf eine Bildunterlage durch Kontakt dieser Bildunterlage mit der Bildschicht und Erzeugung eines zu dem ersten elektrischen Feld entgegengesetzt gerichteten zweiten elektrischen Feldes (Übertragungsfeld) in der Bildschicht übertragen wird.

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 nicht leitenden flüssigen Träger suspendiert. Die Suspension wird zwischen Elektroden eingebracht, von denen wenigstens 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 ein sichtbares Bild auf einer oder beiden Elektroden erzeugt wird. Wenn das positive Bild auf einer elektrisch leitenden durchsichtigen Elektrode gebildet wird, muß das Bild gewöhnlich auf ein Bildempfangsblatt übertragen werden, damit die relativ teure, leitende, durchsichtige Elektrode wieder verwandt werden kann. Einen wesentlichen Bestandteil dieses Systems bilden die yjspendierten Teilchen, die elektrisch photoempfindlich sein müssen und die offensichtlich eine Umladung durch Wechselwirkung mit einer der Elektroden erfahren, wenn sie mit der aktivierenden elektromagnetischen Strahlung belichtet werden. In einem monochromatischen System werden Teilchen einer einzigen Farbe verwandt, so das sich ein einfarbiges Bild ähnlich einer herkömmlichen Schwarz-Weiß-Photographie ergibt. In einem mehrfarbigen System werden Bilder in natürlicher Farbe erzeugt, da Mischungen aus Teilchen von zwei oder mehr verschiedenen Farben verwandt werden, die jeweils empfindlich für Licht einer spezifischen Wellenlänge oder eines schmalen Wellenlängenbereichs sind. Die in diesem System verwandten Teilchen sollten sowohl eine intensive reine Farbe haben, wie auch äußerst photoempfindlich sein.

Nach der Durchführung der Belichtung und der Teilchenwanderung werden die Elektroden voneinander getrennt und die Trägerflüssigkeit kann verdunsten. Auf einer oder beiden Elektroden bleibt ein Bild zurück, A das aus selektiv abgelagerten Teilchen besteht. Da diese Elektroden jedoch aus einem verhältnismäßig teuren Material bestehen oder einen Teil der Abbildungseinrichtung bilden, ist es allgemein erforderlich, die auf der Elektrode entstandenen Bilder auf ein Bildempfangsblatt zu übertragen und sie auf diesem Bildempfangsblatt für eine weitere Verwendung zu fixieren. Auf diese Weise wird es möglich, die Elektroden für die Erzeugung weiterer Bilder wiederholt zu verwenden.

Die Bildübertragung wird vorzugsweise elektrophoretisch durchgeführt. Bei dieser Übertragungsart werden die Elektroden unmittelbar nach der Bilderzeugung voneinander getrennt und es wird ein Bildblatt mit der das Bild aufweisenden Elektrode in Berührung gebracht. Die Bildfläche wird mit weißem Licht ausgeleuchtet, wodurch eine elektrophoretische Wanderung der Bildstoffteilchen auf das Bildblatt stattfindet. Dieses wird dann zusammen mit dem Bild abgezogen. Insgesamt war jedoch die mit dem bisher durchgeführten Verfahren erreichte Bilddichte und Bildgleichmäßigkeit nicht immer voll zufriedenstellend. Insbesondere M wurde festgestellt, daß, wenn der Übertragungsschritt ™ unmittelbar nach dem Bilderzeugungsschritt durchgeführt wurde, eine wirksame Bildübertragung auf das Bild erhalten wurde. Tritt jedoch .eine Verzögerung von mehr als einigen wenigen Sekunden ein, wird die Qualität des übertragenen Bildes auch bei Anwendung zusätzlicher Trägerflüssigkeit für das Bild wesentlich verschlechtert. Die Dichte und das Farbengleichgewicht sind verringert, und man kann in den Bildflächenteilen Unregelmäßigkeiten oder Kraterbildungen erkennen. Jede zeitliche Änderung zwischen Bilderzeugung und Bildübertragung verursacht Änderungen in der Qualität des endgültigen Bildes. Bei einfachen, nicht automatisch arbeitenden Kopiermaschinen, in denen die verschiedenen Verfahrensschritte mehr oder weniger von Hand durchgeführt werden, ändert sich der Zeitraum zwischen Bilderzeugung und Bildübertragung dauernd. Hier besteht ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren zur Übertragung elektrophoretischer Bilder auf ein Bildblatt zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Bilderzeugung, wobei eine gleichmäßig gute Bildqualität beibehalten werden so!'.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Abbildungsverfahren der

ORiGlNAL INSPECTED

eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem eine Verbesserung der Qualität des übertragenen Bildes erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Abbildungsverfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die zu übertragende Bildschicht vor dem Kontakt mit der Bildunterlage eine gleichmäßig verteilte elektrostatische Ladung mit einer solchen Polarität aufgebracht wird, daß in der Bildschicht ein dem ersten elektrischen Feld gleichgerichtetes Feld erzeugt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt den Vorteil mit sich, daß der Zeitraum zwischen der Erzeugung der Bildschicht auf einer der Elektroden und der Übertragung der Bildschicht auf einer Bildunterlage, gegenüber dem bisher bekannten Verfahren wesentlich verlängert werden kann, ohne daß hierunter die Bilddichte, die Bildgleichmäßigkeit oder auch das Farbengleichgewicht bei einer Farbreproduktion leiden. Es wird praktisch erreicht, daß die Güte des abschließend erhaltenen Bildes praktisch unabhängig von der Zeit wird, die

»zwischen der Erzeugung des Bildes und der Übertragung des Bildes auf die Bildunterlage liegt.

Die gleichmäßige elektrostatische Aufladung der Bildschicht erfolgt vorzugsweise durch Korona-Entladung, 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.

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 und gelbe Teilchen geeignet. Als Träger für die lichtempfindlichen Teilchen innerhalb der Bildstoffsuspension kann jede geeignete Flüssigkeit verwendet werden. Typische nichtleitende Trägerflüssigkeiten sind Dekan, Dodekan, geschmolzenes Paraffin, geschmolzenes Bienenwachs oder andere geschmolzene thermoplastische »Stoffe, eine Petroleumfraktion, ein langkettiger, gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff und deren Mischungen. Die Sperrelektrode, die Bildunterlage und die injizierende Elektrode können aus jedem geeigneten nichtleitenden Stoff gebildet sein. Typische Stoffe mit den geeigneten Eigenschaften sind: Barytpapier (mit Bariumsulfat in einem Gelatinebindemittel überzogenes Papier), mit Zelluloseazetat oder Polyäthylen überzogene Papiere, Polyäthylenterephthalat, Polytetrafluoräthylen, Polystyrol, Polyamide usw.

Im folgenden soll die Erfindung noch näher anhand von beispielsweisen Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben werden. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung eine Einrichtung zur Durchführung eines elektrophoretischen Abbildungsverfahrens, wie es bisher bekannt war,

F i g. 2 eine Einrichtung zur Übertragung eines elektrophoretophotographisch hergestellten Bildes, bei der das Bild vor der Übertragung elektrostatisch aufgeladen wird.

In F i g. 1 ist ein Beispiel für eine Einrichtung zur Durchführung eines bekannten 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. Die Elektrode wird im folgenden als die »injizierende Elektrode« bezeichnet. Auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode 1 befindet sich eine dünne Schicht 4, aus fein verteilten lichtempfindlichen Teilchen, die in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit dispergiert sind. Die Bezeichnung »lichtempfindlich« bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung auf die Eigenschaften eines Teilchens, das, zunächst von der injizierenden Elektrode angezogen, unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes bei der Belichtung mit aktivierender elektromagnetischer Strahlung von dieser Elektrode weg wandert. In der DT-OS 14 97 243 ist der ausführliche Versuch gemacht, den Mechanismus dieser Vorgänge theoretisch zu erklären. 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.

Während der Bilderzeugung wird die Sperrelektrode

5 über die Oberfläche der injizierenden Elektrodel geführt. Ein aus einer Lichtquelle 8 und einem Objektiv 10 bestehender Bildprojektor dient zur Belichtung der flüssigen Suspension 4 mit einem Lichtbild des Orginalbildes 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 gebundenen 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 1 erzeugte Teilchenbild auf eine Bildunterlage übertragen und darauf zur weiteren Verwendung und Betrachtung fixiert. Zur Übertragung des Bildes von der injizierenden Elektrode kann eine Bildübertragungsrolle verwendet werden. Diese Übertragungsrolle ist in F i g. 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 an. Die Oberfläche der Übertragungsrolle besteht aus einem zur Bildübertragung geeigneten Stoff 1, z. B. aus Barytpapier. Das an die Übertragungsrolle angelegte Potential hat eine zum Potential der Sperrelektrode entgegengesetzte Polarität. Während die Übertragungsrolle 13 über die Oberfläche der injizierenden Elektrode 1 geführt wird, wird die 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 Bildübertragung 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 übertragenden Bildes.

In F i g. 2 ist eine Einrichtung entsprechend derjenigen aus F i g. 1 dargestellt, bei der jedoch die Übertragung eines erzeugten elektrophoretischen Bildes verbessert wird. Die Einrichtung stimmt allgemein mit derjenigen aus F i g. 1 überein mit dem Unterschied, daß zwischen der Sperrelektrodenrolle 5 und der Übertragungsrolle 13 eine Korona-Entladungseinrichtung mit einem Koronakopf 18, eine Spannungsquelle 19 und einem Schalter 20 angeordnet ist. Nach Überführung der Elektrodenrolle 5 über die Oberfläche der injizierenden Elektrode während der Bilderzeugung wird der Koronakopf 18 über das erzeugte Bild geführt, um die Bildoberfläche elektrostatisch mit Ladungen einer Polarität aufzuladen, die zu der Polarität des Potentials gleich ist, auf dem die Bildübertragungsrolle gehalten wird. Wird die Bildübertragung innerhalb weniger Sekunden nach der Bilderzeugung durchgeführt, so resultiert die elektrische Aufladung des Bildes in einer verbesserten Dichte des übertragenen Bildes, d. h. es findet eine vollständigere Übertragung der Teilchen von der Oberfläche der injizierenden Elektrode 1 auf die Bildübertragungsrolle 13 statt. Ergibt sich jedoch eine Verzögerung von mehr als einigen Sekunden zwischen der Bilderzeugung und der Bildübertragung, so fällt die Bildqualität stark ab, wenn das erzeugte Bild vor der Übertragung nicht elektrostatisch aufgeladen würde. Wurde es hingegen aufgeladen, so bleibt die Qualität des übertragenen Bildes gut, auch wenn Verzögerungszeiten zwischen der Bilderzeugung und der Bildübertragung liegen. Ist dies der Fall, so kann es vorteilhaft sein, die Oberfläche des erzeugten Bildes mit einer geringen Menge Trägerflüssigkeit anzufeuchten.

Bilder guter Qualität können mit Spannungen an der Bildübertragungsrolle im Bereich zwischen 300 und 5000 Volt mit den dargestellten Einrichtungen erzeugt werden. Bilder sehr guter Qualität werden mit Spannungen zwischen 2000 und 4000 Volt ohne die Gefahr der unerwünschten Luftionisierung erzeugt. Daher wird eine Spannung von etwa 3000 Volt vorzugsweise verwendet. Die Korona-Entladungsspannung kann im Bereich von 3000 bis 8000 und vorzugsweise von 4000 bis 8000 Volt liegen, da mit diesem Wert die beste Bildübertragung erhalten wurde.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Anteile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.

Alle folgenden Beispiele werden mit einer jeweils in den Figuren dargestellten Einrichtung durchgeführt. Die Sperrelektroden in Rollenform bzw. die Bildübertragungsrollen haben einen Durchmesser von etwa 6,5 cm und werden über die Plattenoberfläche mit etwa 1.5cm/sec. geführt. 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 nichtüberzogenen injizierenden Elektrode, belichtet. Soll ein einfarbiges Bild erzeugt werden, so wird die Suspension mit dem Lichtbild eines Color-Diapositivs belichtet. Alle Pigmentstoffe, die eine handelsübliche, relativ große Teilchengröße besitzen, werden 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.

Beispiel 1

Bei diesem Beispiel wird eine Einrichtung zur

l' elektrophoretischen Bilderzeugung der in Fig. 1 gezeigten Art verwendet. Etwa 8 Teile 2,4,6-tris (3'-Pyrenylazo)phloroglucinol werden mit etwa 100 Teilen einer Kerosinfraktion gemischt und die Suspension wird als Überzug auf eine mit Zinnoxid überzogene Glaselektrode aufgebracht. Während der Belichtung liegt an der Sperrelektrode eine negative Spannung von etwa 2500 Volt. Nach der Belichtung ist auf der Glaselektrode eine dem Originalbild entsprechendes Bild zu erkennen. & Unmittelbar nach der Bilderzeugung wird eine zweite Rolle mit Barytpapieroberfläche, an der eine positive Spannung von etwa 2000 Volt liegt, über die Glaselektrode geführt, während das Originalbild noch darauf projiziert wird. Das Bild wird von der Glaselektrode auf diese Rolle übertragen. Es hat eine gute Qualität und entspricht dem Originalbild. Ein geringer Anteil der schwarzen Teilchen bleibt auf der Glaselektrode zurück und muß vor weiteren Bilderzeugungen von dieser entfernt werden.

Beispiel 2

Die mit Zinnoxyd überzogene Glaselektrode wird überzogen, geladen und belichtet wie in Beispiel 1. Hier wird jedoch unmittelbar von der Überführung der Bildübertragungsrolle eine Korona-Entladeeinrichtung über die Glaselektrode geführt, die an einer negativen Spannung von etwa 6000 Volt liegt. Das auf der Übertragungsrolle erhaltene Bild hat eine bessere Dichte als in Beispiel 1 und es bleiben weniger Pigmentstoffteilchen auf der Glaselektrode zurück.

Beispiel 3

Eine Dispersion wird auf die Glas-Elektrode aufgebracht und ein Bild erzeugt wie in Beispiel 1. Etwa 5 Minuten nach der Bilderzeugung wird das Bild mit so einer Kerosinfraktion angefeuchtet, und die Bildübertragungsrolle wird über die Glaselektrode geführt. Nur ein geringer Teil der Bildstoffteilchen wird auf die Übertragungselektrode übertragen. Das Bild hat eine geringe Dichte und sehr schlechte Qualität.

Beispiel 4

Die Glaselektrode wird überzogen, geladen und belichtet wie in Beispiel 3. Unmittelbar vor der Bildübertragungsrolle wird hier jedoch eine Koronaw> Entladungseinrichtung über die Glaselektrode geführt. Die aufgebrachte Ladung hat eine negative Spannung von etwa 5000 Volt. Das übertragene Bild hat eine ausgezeichnete Qualität und ist mit demjenigen aus Beispiel 2 vergleichbar.

Beispiel 5

Etwa 3 Teile des gelben Pigmentstoffes l,2,5,6-di(c,c"-Diphenyl)-thia/olantraehinon. etwa 3 Teile des magen-

tafarbenen Pigmentstoffes l-(4'-Methyl-5'-Chlorazo-

benzol-2'-sulfonsäure)-2-hydroxy-3-naphtehnsäure,
CI.Nr. 15 865 und etwa 3 Teile des cyanfarbenen Pigmentstoffes einer Mischung der alpha- und der beta-Form metallfreien Phthalocyanins werden in etwa 100 Teilen Kerosinfraktion dispergiert. Diese Dispersion wird als Überzug auf die mit Zinnoxid überzogene Glaselektrode aufgebracht, und es wird ein Bild erzeugt, wie in Beispiel 1. Ungefähr 5 Minuten danach wird das Bild mit einer Kerosinfraktion angefeuchtet und eine Bildübertragungsrolle hinübergeführt, die an einer positiven Spannung von etwa 2500VoIt liegt. Das übertragene Bild hat eine schlechte Qualität, geringe Dichte und ein sehr schlechtes Farbgleichgewicht.

Beispiel 6

Eine Dispersion wird gebildet, auf die Glaselektrode aufgebracht und ein Bild erzeugt wie in Beispiel 3. Ungefähr 5 Minuten danach wird das Bild mit einer Kerosinfraktion angefeuchtet und eine Korona-Entladungseinrichtung hinübergeführt, die eine Ladung mit einer negativen Spannung von etwa 4000 Volt aufbringt. Unmittelbar danach wird die Bildübertragungsrolle mit einer positiven Spannung von etwa 2500 Volt über das Bild geführt. Das übertragene Bild hat eine ausgezeichnete Qualität eine viel stärkere Dichte und ein besseres Farbgleichgewicht als das Bild aus Beispiel 5.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

709 545/49

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrophoretophotographisches Abbildungsverfahren, bei dem eine photoelektrophoretische Teilchensuspension auf eine von zwei Elektroden, von denen wengistens eine durchsichtig ist, aufgebracht, sodann zwischen den beiden Elektroden einem ersten elektrischen Feld ausgesetzt und durch eine der Elektroden bildmäßig belichtet wird, bei ΐυ dem die Elektroden sodann voneinander getrennt werden und die auf einer der Elektroden sodann voneinander getrennt werden und die auf einer der Elektroden erzeugte Bildschicht auf eine Bildunterlage durch Kontakt dieser Bildunterlage mit der Bildschicht und Erzeugung eines zu dem ersten elektrischen Feld entgegengesetzt gerichteten zweiten elektrischen Feldes (Übertragungsfeld) in der Bildschicht übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu übertragende Bildschicht vor dem Kontakt mit der Bildunterlage eine gleichmäßig verteilte elektrostatische Ladung mit einer solchen Polarität aufgebracht wird, daß in der Bildschicht ein dem ersten elektrischen Feld gleichgerichtetes drittes elektrisches Feld erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Ladung mit Hilfe einer auf einem Potential von ungefähr 3000 bis 8000 Volt gehaltenen Korona-Entladungseinrichtung aufgebracht wird