DE1907903C3 - Photoelektrophoretische Abbbildungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrophoretische Abbildungsvorrichtung mit einer durchsichtigen Elektrode, mit einer Anordnung zum Aufbringen von elektrisch lichtempfindlichen Teilchen in einer Bildstoffsuspension auf die Elektrode derart, daß diese mit ihrer Bilderzeugungsfläche zumindest einen Teil der Bildstoffsuspension berührt, mit einer elektrisch mit der durchsichtigen Elektrode verbundenen, in die Bildstoffsuspension eingetauchten, zweiten Elektrode, an der die durchsichtige Elektrode vorbeibewegbar ist, und mit einer Anordnung zur Projektion eines Bildes durch die durchsichtige Elektrode hindurch auf die Bildstoffsuspension.

Bei der photoelektrophoretischen Bilderzeugung werden in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit suspendierte, lichtempfindliche Farbstoffteilchen verwendet. Diese Suspension wird dann zwischen zwei Elektroden gebracht, an denen eine Spannung liegt, und mit einem zu reproduzierenden Bild belichtet. Normalerweise befindet sich die Bildstoffsuspension dabei auf einer durchsichtigen und elektrisch leitfähigen Platte in Form einer dünnen Schicht, und die Belichtung erfolgt durch diese Platte hindurch, während eine zweite, im allgemeinen zylindrisch geformte Elektrode über die Oberseite der Suspension gerollt wird. Den Teilchen wird im suspendierten Zustand eine Anfangsladiing zugeschrieben, durch die sie an der durchsichtigen Unterelektrode gebunden werden, bei Belichtung ändern sie jedoch durch Ladungsaustausch mit dieser Unterelektrode ihre Polarität, so daß die belichteten Teilchen dann von der Unterelektrode auf die Rollenelektrode wandern, wodurch sich auf beiden Elektroden Bilder ergeben, die zueinander komplementär sind. Das Verfahren kann zur Erzeugung mehrfarbiger und einfarbiger Bilder verwendet werden. Im letzteren FaIk werden in der Suspension lichtempfindliche Teilchen einer einzigen Farbe, im ersteren Falle mehrere Teilchenarten verschiedener Farben verwendet, die jeweils für eine andere Wellenlänge des Lichts empfindlich sind. Eine solche photoelektrophoretische Bilderzeugung ist aus der FR-PS 14 50 843 bekannt.

Obwohl mit dieser Art der Bilderzeugung durch Teilchenwanderung abhängig von der Belichtung Bilder guter Qualität erzeugt werden können, ergeben sich doch in allen Fällen auf beiden Elektroden Bilder. Da '5 nur eines der erzeugten Bilder als Endprodukt verwertet werden soll, wird der Bildstoffsuspension unnötig viel lichtempfindlicher Pigmentstoff entnommen. Es ist daher erforderlich, die Bildstofl'suspension wiederholt aufzufrischen, um den Wirkungsgrad des Verfahrens beizubehalten.

Aus der US-PS 31 00 426 ist eine Abbildungsvorrichtung bekannt, die eine trommeiförmige, durchsichtige erste Elektrode aufweist, unterhalb derer ein Behälter angeordnet ist, der mit einer Bildstoffsuspension gefüllt ist. Die trommeiförmige Elektrode taucht dabei mit einem Teil ihrer Mantelfläche in diese Bildstoffsuspension ein. Parallel zur in die Bildstoffsuspension eingetauchten Mantelfläche der trommeiförmigen Elektrode ist eine gitterartige zweite Elektrode in der Bildstoffsuspension eingetaucht. Die Oberfläche der durchsichtigen ersten Elektrode ist nicht lichtempfindlich, während die Bildstoffsuspension lichtempfindliche, farbgebende Bildstoffte lchen enthält. Im Inneren der trommeiförmigen ersten Elektrode ist ein Projektionssystern vorgesehen, mit dem ein zu reproduzierendes Bild durch die durchsichtige Elektrode hindurch auf die Bildstoffsuspension projiziert werden kann. Infolge der bildmäßigen Belichtung der Bildstoffsuspension wandern die in der Suspension verteilten Bildstoffteilchen in bildmäßiger Verteilung auf die in die Bildstoffsuspension eintauchende Mantelfläche der ersten Elektrode. Dieses geschieht dabei unter der Wirkung eines gleichmäßigen elektrischen Feldes zwischen der ersten und der zweiten Elektrode. Obwohl die zweite Elektrode bei dieser bekannten Anordnung innerhalb der BiIdstoffsuspension angeordnet ist, beeinträchtigen die sich an bzw. in unmittelbarer Nähe der zweiten Elektrode beim Abbildungsvorgang sammelnden Bildstoffteilchen sowohl die Funktion der zweiten Elektrode als auch die gleichmäßige Verteilung innerhalb der Bildstoffsuspension, so daß der Abbildungsvorgang nachteilig beeinflußt wird. Zwar weist die bekannte Anordnung zur kontinuierlichen Durchmischung der Bildstoffsuspension und zur Erteilung einer gegenüber der Mantelfläehe der ersten Elektrode normalen Bewegungskomponente an die Bildstoffteilchen einen Ultraschallgenerator auf, der unterhalb der zweiten Elektrode in die Bildstoffsuspension eingetaucht ist, jedoch ist auch damit die Anziehungswirkung der zweiten Elektrode auf die

nicht zur Abbildung auf der Mantelfläche der ersten Elektrode benutzten Bildstoffteilchen nicht zu beseitigen.

Aus der US-PS 28 98 279 sind verschiedene Anordnungen zum Beschichten von Oberflächen mit Hilfe von elektrostatischen Feldern bekannt, wobei auch messer- oder nadeiförmige Elektroden benutzt werden, die in einem den Beschichtungsstoff enthaltenden Bad eingetaucht sind. Mit dieser bekannten Anordnung

kann ζ- B. ein für die Elektrophotographie geeignetes Papier beschichtet werden, wobei das zu beschichtende Papier kontinuierlich durch das Bad an einer Stelle hindurchgezogen wird, die einen bestimmten Abstand /u der nadeiförmigen Elektrode hat. Das zu beschichtende Papier steht dabei mit einer mit der umgekehrten Po!ariiät der zugeführten Spannung beaufschlagten weiteren Elektrode in Verbindung. Eine ähnliche Anordnung zur Beschichtung von Oberflächen ist auch aus der US-PS 32 48 253 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Abbildungsvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit ihr nur ein einziges Bild auf der Oberfläche der ersten Elektrode zu erzeugen ist. das einen starken Kontrast und eine nur geringe Hintergrundzeichnung aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer elektrophoretischen Abbildungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadb-^h, daß die zweite Elektrode eine Korona-Elektrode ist.

Bei der neuen Vorrichtung wird also ein lokalisiertes elektrisches Feld in einem aus Elektroue und Korona-Elektrode bestehenden System in Verbindung mit der Bildstoffsuspension entwickelt. Allgemein gesprochen, wird dabei die Bildstoffsuspension mit der Oberfläche einer durchsichtigen und elektrisch feitfähigen Elektrode, die z. B. aus mit Zinnoxid überzogenem Glas besteht, in Berührung gebracht, wobei zumindest eine Korona-Elektrode in die Bildstolfsuspension eingetaucht wird. Ein elektrisches Feld wird mit dem Elektrodensystern in der Bildstoffsuspension erzeugt, während diese gleichzeitig mit einem zu reproduzierenden Bild durch die durchsichtige Elektrode hindurch belichtet wird. Als ein Ergebnis des erzeugten nicht gleichmäßigen elektrischen Feldes wandern die in der Suspension enthaltenen fotoleitfähigen Pigmentstoffteilchen auf die durchsichtige Elektrode, in den belicmeten Flächenteilchen tauschen die lichtempfindlichen Teilchen eine Ladung mit der durchsichtigen Elektrode aus und werden von dieser abgestoßen. Unabhängig davon erfolgt eine Pigmentstoffablagerung in den nicht belichteten Flächenteilen der durchsichtigen Elektrode in bildmäßiger Verteilung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Erzeugung mehrfarbiger Bilder durch Vermischung der dazu erforderlichen lichtempfindlichen Teilchenarten sowie zur Erzeugung einfarbiger Bilder mit nur einer Teilchenart verwendet werden.

Dadurch ist es möglich, bei Vorhandensein zumindest einer eingetauchten Korona-Elektrode in der Bildstoffsuspension die Größe der Entwicklungszone zu regulieren, d. h. die Entwicklerstoffmenge, die den für einen jeweiligen Verfahrensgang verwendeten Bildträger berührt. Abhängig von der angelegten Spannung und der Lage der Korona-Elektrode innerhalb des Entwicklerstoffes kann dessen Oberfläche derart verformt werden, daß er die Oberfläche des Bildträgers selektiv berührt. Daher ist es möglich, die Dichte der erzeugten Bilder zu regulieren. Ferner ist es bei der Mehrfarbenbilderzeugung möglich, ein mehrfarbiges Bild schrittweise durch selektive Verlagerung des flüssigen Entwicklerstoffes, der den jeweils richtigen gefärbten Pigmentstoff enthält, zu erzeugen. Dadurch werden die bisher auftretenden Ausrichtungs- und Überlagerungsprobleme sowie das Problem der Vermischung verschiedener Pigmentstoffarten in einer einzigen nicht sieher zu erhaltenden Suspension vermieden. Durch Verwendung der richtigen Filteranordnungen in Verbindung mit dem entsprechend gefärbten Pigmentstoff in einer Tragerflüssigkeit, wie es im folgenden eingehender beschrieben wird, ist eine direkte Erzeugung von Farbbildern in einem schrittw eisen Verfahren möglich, wobei eine selbsttätige Ausrichtung Jer Teilbilder aufeinander erfolgt.

Bei der neuen Vorrichtung ist die Wanderung polarisierbarer Entwicklerstoffieilchen in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit durch ein Korona-Elektrodensystem steuerbar, welches eine punkiförmige Quelle elektrischer Ladungen innerhalb der flüssigen Bildstoffdispersion bildet. Zumindest eine Korona-Elektrode ist gegenüber einer Bilderzeugungselekirode derart angeordnet, daß ein kontinuierlicher Strom in der Bildstoffsuspension erzeugt wird. Innerhalb des Bereiches, wo die Ionisation durch die Korona-Elektrode stattfindet, wird ein nicht gleichmäßiges elektrisches Feld erzeugt, wodurch der Strom der jetzt geladenen Pigmentstoffteilchen von der Korona-Elektrode fort gegen die Bilderzeugungselektrode gerichtet wird. Die sich ergebende Polarität wirkt sich im allgemeinen nicht auf die Strömung der Entwicklerstoffieilchen aus. Der bestimmende Faktor für die Wanderung der Eniwicklerstoffteilchen ist die Feldstärke zwischen den Elektroden. Unter der Bezeichnung »punkiförmige Ladungsquelle« soll eine lokalisierte Energiequelle wie z. B. eine Nadel, ein Draht, eine dünne, messerartige Kante oder eine ähnliche Anordnung verstanden werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung einfarbiger Bilder, und

F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung zur selektiven Entwicklereinwirkung bei der Mehrfarbenbilderzeugung.

In F i g. 1 ist eine drehbare durchsichtige Elektrode 1 in Form einer Trommel dargestellt, die aus einer optisch transparenten Unterlage 2 aus Polyäthylenterephthalat und einer auf deren Oberfläche aufgebrachten optisch durchsichtigen und leitfähigen Aluminiumschicht 3 besteht. Diese Drehelektrode kann auch als Bilderzeugungselektrode bezeichnet werden. Innerhalb der Trommel befindet sich eine Belichtungsvorrichtung 4, die aus einer Lichtquelle 5 und einer Abschirmung 6 sowie einer Optik 7 besteht, die aus Licht auf die Schlitzblende 8 fokussiert. Das zu reproduzierende Diapositiv kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auf der Innenfläche der Bilderzeugungselektrode 1 als Originalbild 10 befestigt sein.

Unterhalb der Bilderzeugungselektrode 1 befindet sich ein Behälter 12 für die elektrophoretische Bildstoffsuspension 13. Die leitfähige Schicht 3 der Bilderzeugungselektrode 1 ist über eine Hochspannungsquelle 21 mit einem Korona-Elektrodensystem 25 verbunden, welches in die Bildstoffsuspension eingetaucht ist. Die Korona-Elektrodenanordnung besteht aus drei in Längsrichtung der Elektrode vorgesehenen Messerelektroden a, b und c, die jeweils zum größeren Teil mit einem dielektrischen Stoff 27 überzogen sind. Es können verschiedene Elektrodenabstände verwendet werden, der Abstand der Messerkante liegt jedoch im allgemeinen zwischen etwa 5 und etwa 50 mm zur Oberfläche der Bilderzeugungselektrode 1, wobei optimale Ergebnisse mit Abständen von etwa 10 bis 20 mm erreicht werden. Die Bilderzeugungselektrode 1 und der mit dem flüssigen Entwicklerstoff angefüllte Behälter 12 sind derart angeordnet, daß die Oberfläche des Entwicklerstoffes 13 die Oberfläche der Bilderzeugungselektrode zumindest in einer Ebene berührt, die tan-

gential zur Elektrodenoberfläche verläuft. Die Abstände der Korona-Elektroden a. b. c voneinander können zwischen etwa 5 und 50 mm liegen, und zwar abhängig von der Berührungsfläche zwischen Bilderzeugungselektrode und Entwicklerstoff. Obwohl die Polarität des eingetauchten Korona-Elektrodensystems vorzugsweise negativ und die der Bilderzeugungselektrode positiv ist. ergibt sich im allgemeinen auch ein gleichartiges Bild bei umgekehrter Polarität. Die negative Polarität der Korona-Elektrode gehört lediglich zu einer vorzugsweisen Ausführungsform.

Das auf der Oberfläche der Bilderzeugungselektrode erhaltene Bild wird an ein Kopieband 32 herangeführt, welches von unten gegen die Elektrodenoberfläche mit zwei Rollen 33 und 34 geführt wird. Dabei bewegt es sich mit der Umfangsgeschwindigkeit der Elektrodentrommel. Eine Übertragungsrolle 35 ist hinter dem Band und zwischen den erstgenannten Rollen angeordnet. Das entwickelte Bild kann durch Druckeinwirkung von der Oberfläche der Bilderzeugungselektrode auf die des Kopiebandes übertragen werden. An dieser Stelle kann auch jedes andere Bildübertragungsverfahren angewendet werden. Beispielsweise kann eine Einwirkung aktivierender Strahlung geeigneter Wellenlänge auf das entwickelte Bild erfolgen, durch die die lichtempfindlichen Pigmentstoffteilchen von der Bilderzeugungselektrode auf das Kopieband übertragen werden. Auch können die Teilchen durch klebendes Abziehen übertragen werden.

Zur Fixierung des auf dem Kopieband erhaltenen Bildes kann jede geeignete Maßnahme angewendet werden, beispielsweise kann auf die Oberfläche des übertragenen Bildes eine Folie aufgebracht werden, oder die Pigmentstoffteilchen werden durch Wärmeoder Dampfeinwirkung in ihre Unterlage eingeschmolzen. Der Fixierschritt ist in der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung durch die Fixiereinrichtung 36 dargestellt. Die restlichen Bildstoffteilchen werden von der Oberfläche der Bilderzeugungselektrode mit einer Bürste 37 entfernt. Diese Fläche ist dann für einen weiteren Bilderzeugungszyklus vorbereitet.

F i g. 2 zeigt eine kontinuierliche Erzeugung mehrfarbiger Bilder. Es ist ein endloses, durchsichtiges und leitfähiges Band bzw. eine Elektrode 50 vorgesehen, die aus einer durchsichtigen und leitfähigen Unterlage 51, beispielsweise aus Polyethylenterephthalat und einer darauf aufgebrachten dünnen Schicht optisch transparenten Aluminiums 52 besteht. Das Band 50 wird beim Betrieb der Vorrichtung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit beispielsweise durch einen Motor 53 in der dargestellten Pfeilrichtung bewegt. Das endlose und durchsichtige Band wird auf den Rollen 54, 55, 56 und 57 geführt, von denen eine oder mehrere mi; dem Motor 53 gekoppelt sind. Die Rollen berühren nur die Kanten des endlosen Bandes, wodurch beim Betrieb der Vorrichtung eine Berührung mit der Arbeitsfläche des Bandes vermieden wird Im Inneren der Bandanordnung sind drei Belichtungsvorrichtungen 57,58 und 59 dargestellt, die jeweils aus einer Lichtquelle, einer Abschirmung und einer Optik bestehen. Durch geeignete Filter 61, 62 und 63 wird die aktivierende Strahlung in der jeweils richtigen Farbe durch die Schlitzblenden 64,65 und 66 auf das zu reproduzierende Diapositiv 67 geleitet, welche auf der Innenseite des transparenten Bandes befestigt ist Unterhalb des Bandes befinden sich direkt gegenüber den Belichtungsvorrichtungen drei Entwicklerbehälter 68,69 und 70, die die Entwicklungsdispersionen 71, 72 und 73 enthalten. Eine Hochspan nungsquelle 80 verbindet die leitfähige Schicht 52 des flexiblen Bandes mit jeder der Korona-Elektroden 74, 75 und 76, die sich in den Entwicklerbehältern befinden. Durch Einstellung der Spannungsquelle 80 wird die

5 Oberfläche der Entwicklerstoff-Flüssigkeit in jedem Behälter selektiv derart verformt, daß sie das flexible Band an einer Stelle berührt, wo das Diapositiv 67 durch die Schlitzblenden 64, 65 und 66 belichtet wird. Auf diese Weise wird von außen her die Entwicklerstoffmenge, die auf die Oberfläche des belichteten flexiblen Bandes einwirkt, gesteuert, während gleichzeitig verschiedenfarbige Entwicklerstoffe separat in der richtigen Folge zur Einwirkung gebracht werden. Während das Diapositiv 67 an jeder Belichlungssielle vorbeigeführt wird, werden die entsprechend gefärbten Pigmentstoffe auf die Außenfläche der transparenten Elektrode 50 aufgebracht, wodurch das endgültige Bild aus einer Kombination dieser verschiedenen Pigmentstoffe in der richtig ausgerichteten Überlagerung besteht. Wird beispielsweise an der Belichtungsstelle 57 ein Rotfilter und in dem Entwicklerstoff des Behälters 68 ein cyanfarbener Pigmentstoff verwendet, so verbleibt dieser in der Dispersion an den Stellen absorbierten roten Lichtes und wird auf dem Band in den verbleibenden nicht belichteten Flächenieilen abgelagert. Bei Verwendung eines Grünfilters und eines magentafarbenen Pigmentstoffes an der zweiten Belichtungsstelle sowie eines Blaufilters und eines gelben Pigmentstoffes an der dritten Belichtungsstelle werden die entsprechenden Ergebnisse erreicht. Auf diese Weise wird die jeweils richtige Kombination von Pigmentstoffen auf der bandförmigen Elektrode in derartiger Anordnung abgelagert, daß sich ein mehrfarbiges Abbild des Originalbildes 67 ergibt. Das auf der Oberfläche des flexiblen Bandes entwickelte Bild wird dann durch Einwirkung einer aktivierenden Strahlungsquelle 77 auf das Kopieband 78 übertragen, welches mit den Rollen 79 und 80 sowie der Übertragungsrolle 81 geführt wird. Die Oberfläche der Bilderzeugungselektrode wird danach mit der Bürste 82 gereinigt und auf einen neuen Bilderzeugungszyklus vorbereitet.

Das eingetauchte Korona-Elektrodensystem ist in den Figuren in Form von Messerelektroden dargestellt, von deren scharfen Kanten die Ladungen ausgehen, es kann jedoch auch jede andere Konfiguration verwendet werden, die den erforderlichen Effekt bewirkt. Beispielsweise kann zur Erzeugung der erforderlichen Bilddichte eine Reihe nadelartiger Korona-Elektroden oder eine dünne Drahtelektrode, wie z. B. ein Korotrondraht. verwendet werden. Im letzteren Falle ist es günstig, eine isolierende Abschirmung zu verwenden, die den Korotrondraht teilweise umgibt, um die Ladung in die erwünschten Bereiche zu leiten, so daß ein unnötiger Energieverlust vermieden wird.

Es können Spannungswerte innerhalb eines weiter Bereiches angewendet werden. Für eine gute Bildauflö sung, starke Bilddichte und geringe Hintergrundzeichnung soll die Spannung derart bemessen sein, daß eir elektrisches Feld von mindestens 11 800 V/mm an dei

Bildstoffsuspension erzeugt wird. Die hierzu erforderli

ehe Spannung hängt vom Abstand der Elektroden so wie von der Form und der Anzahl eingetauchter Koro

na-Elektroden ab. Für höchste Bildqualität'beträgt di<

optimale Feldstärke mindestens etwa 79 000V/mn

oder mehr. Der obere Grenzwert der Feldstärke win lediglich durch die Durchschlagsspannung der Suspen

sion bestimmt

Zur Erzielung der erwünschten Feldstärke un<

Stromdichte ist es erforderlich, daß die Korona-Elektrode bzw. -Elektroden in der flüssigen Bildstoffdispersion derart ausgeführt und angeordnet sind, daß nur eine einzige Richtung der Ladungsabgabe von einer punktförmigen oder einer linienförmigen Energiequelle besteht. Zumindest eine derartige Korona-Elektrode muß vorgesehen sein. Der Sinn des auf der transparenten Elektrode entwickelten Bildes stimmt unabhängig

davon, ob die punktförmige Quelle positiv oder negativ ist, mil dem des Originalbildes überein. Die Polarität des Feldes hat im allgemeinen keinen wesentlichen Einfluß auf diesen Teil der Bilderzeugung. Normalerweise ist der einzige bestimmende und einschränkende Faktor die Stärke des erzeugten elektrischen Feldes. Die in den Pigmentstoffteilchen induzierte Polarisation ist direkt abhängig von dem elektrischen Feld.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Photoelektrophoretische Abbildungsvorrichtung mit einer durchsichtige«: Elektrode, mit einer Anordnung zum Aufbringen von elektrisch lichttempfindiichen Teilchen in einer Bildstoffsuspension auf die Elektrode derart, daß diese mit ihrer Bilderzeugungsfläche zumindest einen Teil der Bildstoffsuspension berührt, mit einer elektrisch mit der durchsichtigen Elektrode verbundenen, in die Bildstoffsuspension eingetauchten zweiten Elektrode, an der die durchsichtige Elektrode vorbeibewegbar ist, und mit einer Anordnung zur Projektion eines Bildes durch die durchsichtige Elektrode hindurch auf die Bildstoffsuspension, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode eine Korona-Elektrode (25) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Korona-Elektrode (25) zumindest eine elektrisch leitende Nadel aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korona-Elektrode zumindest eine längliche, messerformige Elektrode (25) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Korona-Elektrode (25) zumindest einen zylindrisch geformten Korotrondraht aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingetauchte Korona-Elektrode (25) von der Oberfläche der durchsichtigen Elektrode (1) einen Abstand von etwa 5 bis 50 mm hat.