DE1949121A1

DE1949121A1 - Verfahren und Einrichtung zur Beseitigung von Bindungskraeften zwischen suspendierten Teilchen

Info

Publication number: DE1949121A1
Application number: DE19691949121
Authority: DE
Inventors: Edwin Zucker
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1968-10-03
Filing date: 1969-09-29
Publication date: 1970-04-09
Also published as: NL6914764A; BR6912868D0; BE739749A; GB1290370A; DE1949121B2; DE1949121C3; FR2019868A1; JPS4817896B1; US3595772A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Pjiys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. E A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 SBHA MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

ΙΟΣ σΟΕΡΟΕΑΤΙΟΙΓ, Eochester, IT.Y. 14603, V.St.A«

Verfahren und Einrichtung zur Beseitigung von Bindungskräften zwischen suspendierten Teilchen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Beseitigung von Bindungskräften zwischen suspendierten Teilchen, insbesondere agglomerierbarer Teilehen in einer Bildstoffsuspension für die photoelektrophoretische Bilderzeugung»

In der U.S.-Patentschrift 3 384 565 ist ein Abbildungsverfahren beschrieben, bei dem eine oder mehrere Arten lichtempfindlicher und strahlungsabsorbierender Teilchen in einer nicht leitenden Trägerfltissigkeit eine Suspen·* sion bilden, die zwischen Elektroden als Bildstoffsuspension verwendet wird. Bei Einwirkung einer Strahlung und eines elektrischen leides 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 äurch Wechselwirkung mit einer der Elektroden offenbar eis® Xndarung ih-

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rer Eigenladungspolarität erfahren. Zur Aussonderung verschiedener Bildfarben werden Mischungen zweier oder mehr verschiedenartig gefärbter Teilchenarten mit unterschiedlichem Empfindlichkeitsspektrum verwendet. Die Teilchen solcher Mischungen haben entweder voneinander getrennte oder sich gegenseitig überlappende Empfindlichkeitsspektren und können zur subtraktiven Farbsynthese verwendet werden»

Werden verschiedenartig gefärbte Teilchenarten in einem Verfahren der vorstehend beschriebenen Art verwendet, so haben diese Teilchen wahrscheinlich unterschiedliche Größe und Formen. Aus diesen und anderen Gründen neigen die Teilchen infolge ihrer unterschiedlichen elektrischen Ladung innerhalb einer neutralen Mischung zur Agglomeration.» Bei einem Mehr farbenverfahren werden dadurch fehlerhafte Farbbilder erzeugt, da ein bestrahltes und wanderndes Teilchen ein anderes Teilchen mit sich ziehen kann, das an sich nicht wandern solle Umgekehrt kann ein Teilchen, das bestrahlt wird, infolge einer Bindung an andere Teilchen, die nicht bestrahlt werden, nicht zum Wandern gebracht werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Beseitigung dieser Bindungskräfts zu. schaffen, so daß die Bilderzeugungseigenschaften von Süßstoffsuspensionen verbessert werden und damit eine Verbesserung d©r Bildqualität möglich ist« Dies soll insbesondere im Hinblick auf die farbentrennung bei der Mehrfarbenbilderseugung der Fall sein, wobei gleichseitig die Tönungseiiehte der erzeugten Bilder verbessert werden soll» Gelöst wird diese Aufgabe für ein Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß gleichseitig eine Soherungskraft und eine Druckkraft sjur Einwirkung auf die Suspension gebracht werden.

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Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden also gewisse äußere Beanspruchungen für die Bildstoffsuspension erzeugt, die entsprechende Spannungen zwischen den Teilchen verursachen, deren Stärke die zwischen den Teilchen herrschenden Bindungen bzw. deren Agglomeration überwindet. Diese Beanspruchungen werden vor der eigentlichen Verwendung der Bildstoffsuspension als BilderzeugungsmediuBi durchgeführt©

Die Erfindung bringt besondere Vorteile für die Anwendung von Druckfarben in Druckverfahren mit sich. Bei den bekannten Druckmaschinen sind viele Rollen zur Bemessung einer gleichmäßigen Farbschicht auf der Druckplatte erforderlieh. Derartige Einrichtungen sind kompliziert und kostspielig, jedoch zur Erzeugung einer gleichmäßig verteilten und dünnen Teilchenschicht innerhalb der die Druckfarbe bildenden Suspension erforderlich« Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine gleichmäßige und dünne Schicht auch ohne eine große Anzahl Rollen gebildet werden» Die durch die erfindungsgemäß erzeugten Kraftwirkungen verursachten hydrodynamischen Kräfte bewirken eine gleichmäßige Verteilung der Teilchen in der dünnen Druckfarbenschichto Mr eventuell noch zu entwikkelnde neue Druckverfahren, die mit Farbsuspensionen arbeiten, deren Eigenschaften mit denen der im folgenden beschriebenen Suspensionen übereinstimmen, kann das erfindungsgemäße Verfahren also eine wesentliche Verbesserung ermöglichen·

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ist ferner eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgesehen, die sich auszeichnet durch eine mit einer Bewegungsvorrichtung an die Suspension heranbewegbare Vorrichtung zur Erzeugung einer Scherungsbe«·

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anspruchung der Teilchen und durch eine Vorrichtung zur mit der Scherungsbeanspruchung gleichzeitigen Erzeugung einer Brückteanspruchung der Teilchen.

Diese Einrichtung kann je nach Anwendungsfall der Erfindung beispielsweise für ein Druckverfahren oder ein photoelektrophöretisches Abbildungsverfahren auf verschiedene Weise ausgeführt sein· Ausführungsbeispiele solcher Einrichtungen sowie deren besondere Vorteile in Verbindung mit speziellen Ausführungsforiaen des erfin— dungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden anhand der figuren beschrieben. Es zeigen:

Figoi eine schematische Darstellung einer Bilderzeugungsvorrichtung, der eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zugeordnet ist,

Figo2 eine schematische Darstellung einer Bilderzeugungsvorrichtung, der eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zugeordnet ist,

Fig.5-7 weitere Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Bilderzeugung,

Fig.8 eine Einrichtung zur Einfärbung einer Druckwalze mit einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figo9 die Kraftwirkungen auf ein innerhalb einer Suspension agglomeriertes Teilchen, und

FigolO die Kraftwirkungen auf ein Raumelement eines agglomerierten Teilchens.

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In Fig«1 ist eine durchsichtige Elektrode 11 dargestellt, die aus einer optisch durohsiohtigen Glasplatte 12 und einer darauf aufgebrachten dünnen und optisch durchsich« tigen Schicht 13 gebildet ist und unter der Bezeichnung NESA-Glas von der Pittsburgh Plate Glass Go. erhältlich ist. Eine derartige Elektrode wird auch als injizierende Elektrode oder Bilderzeugungselektrode bezeichnete Auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode 11 -ist eine dünne Schicht fein verteilter lichtempfindlicher Teilchen angeordnet, die in einer nicht leitenden Trägerflüssigkeit dispergiert sind» Diese Schicht wird, im folgenden auch als Suspension bezeichnet· Diese Bezeichnung soll sich auf Feststoffteilchen beziehen, die in einem festen Stoff, einer Flüssigkeit oder einem Gas dispergiert sind. Die im folgenden beschriebenen Suspensionen bestehen aus in einer Trägerflüssigkeit dispergierten Feststoffteilchen· Die Bezeichnung "lichtempfindlich" soll sich auf ein Teilchen beziehen, das nach anfänglicher Bindung an der injizierenden Elektrode von dieser unter dem Einfluß eines elektrischen leides bei Einwirkung einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung abwandert „

Über der Suspension 14 ist eine Sperrelektrode 16 vorgesehen, die mit dem einen Pol einer Spannungsquelle 17 ver» bunden ist· Der andere Pol dieser Spannungsquelle 17 ist über einen Schalter 18 mit der injizierenden Elektrode 11 verbunden, so daß bei Schließung des Schalters 18 ein elektrisches Feld an der Bildstoffsuspension 14 zwischen den Elektroden 11 und 16 erzeugt wird. Ein aus einer Lichtquelle 19» einem Diapositiv 21 und einer Optik 22 gebildeter Projektor dient zur Belichtung der Suspension 14 mit einem Llohtbild des zu reproduzierenden Original·* bildes 21. Die Durchsichtigkeit der Elektrode 11 ist nur

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eine beispielsweise angeführte Eigenschaft und hat wie auf die sonstige Bilderzeugungsanordnung keine Auswirkungen auf den Erfindungsgedanken. Die dargestellte Anordnung ist lediglich als Anwendungsbeispiel der Erfindung aufzufassen· ■ -

Die Sperrelektrode 16 hat die Form einer Holle und ist mit einem leitfähigen Kern 24 versehen, der mit der Spannungsquelle 17 verbunden ist. Der Kern trägt eine Schicht eines Sperrelektrodenstoffes 26, beispielsweise aus Tedlar, ein Polyvinylfluorid, erhältlich von E.Io DuPont de Hemours und Co.. Bei einer derartigen Bilderzeugungsanordnung wird die Teilchensuspension mit dem zu reproduzierenden Bild belichtet, während an die Sperrelektrode und die indizierende Elektrode durch Schließung des Schalters 18 eine Spannung angeschaltet wird. Die Sperrelektrode wird über die Oberfläche der injizierenden Elektrode 11 bei geschlossenem Schalter 18 während der Belichtung hinübergerollto Durch die Belichtung wandern die anfangs an der Elektrode 11 gebundenen Teilchen durch die Trägerflüssigkeit und haften an der Oberfläche der Elektrode 16 an, so daß auf der injizierenden Elektrode ein Teilchenbild zurückbleibt, welches ein Duplikat des Originalbildes 21 ist.

Bei der in Pig.1 gezeigten Anordnung ist ferner eine Rolle 30 vorgesehen, die die Oberfläche der Sperrelektrodenrolle 16 vor der Bilderzeugung berührt. Außerdem ist eine Beschickungsvorrichtung 32 für Bildstoffsuspension vorgesehen, die die Suspension 14 auf die Oberfläche 26 der Elektrode 16 aufbringt* Ein Abstreifstab 34 aus Glas oder einem anderen geeigneten Stoff bewirkt eine Schichtbildung der Suspension auf der Elektrodenrolle 16 mit ziemlich gleichmäßiger Stärke. Die Rolle 30 ist mit einem

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Motor M-1 gekoppelt, der sie derart dreht, daß ihre Oberflächengeschwindigkeit größer ist als diejenige der Sperrelektrode 16. Me Rolle 30 dreht sich in der dargestellten Pfeilrichtung, ebenso ist jedoch auch eine entgegengesetzte Drehung möglich, wenn die Bildstoffsuspension zwischen beiden Rollen hindurohgelangen kann· Bessere Ergebnisse sind jedoch mit der dargestellten Drehrichtung mögliche Die Oberfläche 33 der Rolle 30 kann aus einem leitfähigen, einem halbleitenden oder einem nicht leitenden Stoff bestehen. Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Rolle besteht z.B. aus einem Metallkern mit einer darauf aufgebrachten elastomereii Schicht» Die Rolle 30 kann insgesamt aus Metall bestehen und starr oder elastisch, homogen oder inhomogen ausgebildet sein.

Die Rolle 30, die Beschickungsvorrichtung 32 und die Sperrelektrodenrolle 16 sind mechanisch miteinander verbunden bzw. in einem Gehäuse angeordnet, so daß sie in einer festen relativen Lage zueinander gemeinsam über die injizierende Elektrode 11 geführt werden, wenn das Bild links von der Sperrelektrodenrolle 16 erzeugt wird. Die Bildstoffsuspension 14 gelangt aus der BeSchickungs-, Vorrichtung 32 zum Abstreifstab 34 und passiert diesen mit ,einer für die Elektrode 11 jeweils vorgegebenen Stärke. Allgemein beträgt diese 0,025 mm oder weniger zur Bilderzeugung zwischen den Elektroden 11 und 16·

Ein Teil der zwischen die Rolle 30 und die Oberfläche der Rolle 16 gelangenden Suspension wird insgesamt um die Rolle 30 herum und mehrmals zwischen beiden Rollen hindurchgeführt, während ein anderer Teil direkt zwischen die Rollen gelangt. In beiden Fällen wird jedoch eine

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Druck- und eine Scherungswirkung auf sie ausgeübt. Die so beanspruchte Suspension bewegt sich dann mit der Oberfläche 26 der Sperrelektrodenrolle 16 weiter und wird zwischen der Oberfläche 26 und der Oberfläche 13 der injizierenden Elektrode 11 belichtet. Die nicht zur Bilderzeugung auf der Elektrode 11 verbrauchte Suspension wird mit der Elektrode 16 wieder in den Bereich der Beschickungsvorrichtung 32 bewegt und dort mit neuer Suspension für weitere Bilderzeugungen vermischt. Sie fe kann auch mit geeigneten Vorrichtungen von der Oberfläche. 26 entfernt werden«, Vorzugsweise wird an die Rolle 30 aus noch zu beschreibenden Gründen eine elektrische Spannung angeschaltet, die gegenüber der Sperrelektrode 16 negativ ist«, Dies erfolgt durch Anschließen einer elektrischen Spannungsquelle 31 an die Rolle 30 oder einen leitfähigen Teil der Rolle 30, wenn diese beispielsweise mit einer nicht leitenden Gummischicht 33 überzogen isto

In Pig·2 ist eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, mit der Kraftwirkungen auf die Bildstoffsuspension vor der tatsächlichen Bilderzeugung ausgeübt W werden. Die Suspension ist auf die injizierende Elektrode 11 auf geeignete Weise in Form einer mehr oder weniger dünnen Schicht aufgebrachte Vor der Bilderzeugung wird eine Rolle 40 über sie hinweggeführt, die eine gegenüber ihrer Bewegungsgeschwindigkeit relativ schnelle Drehgeschwindigkeit hat· Die Rolle 40 berührt die Bildstoffsuspension auf der injizierenden Elektrode 11_o Ihre Oberflächengeschwindigkeit liegt in der Größenordnung von 100 cm/sec bis 760 cm/seo über der Bewegungsgesohwindig·"· keit der Rolle quer über die Elektrode· Dadurch wird die Suspension 14 zwischen der Elektrode 11 und der Oberfla«* ehe der Rolle 40 mechanisch beeinflußt· Durch Anschaltung einer negativen Spannung an die Rolle 40 mit der Span-

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nungsquelle 41 werden nicht nur Druck- und Scherungsbeanspruchungen im Bereich 42 erzeugt, sondern auch unerwünschte positiv geladene Pigmentstoffteiichen, die bei einer "löcher¹¹ injizierenden und gegenüber der Sperrelektrode 16 positiven Elektrode 11 zur Bilderzeugung nicht gebraucht werden, angezogen (weitere Einzelheiten der Bilderzeugung werden im folgenden noch beschrieben) . Die so beanspruchte Bildstoffsuspension gelangt dann im Bereich der Sperrelektrodenrolle 16 zur Bilderzeugung. Schematisch ist eine Bewegungsvorrichtung dargestellt, die eine Zahnstange 35 sowie entsprechende Zahnräder auf den Achsen der Rollen 16 und 40 umfaßt, so daß diese quer über die Elektrode 11 bewegt werden könneno Eine Halterung 36 verbindet die Rollen miteinander, so daß ihre Bewegung gleichsinnig und mit konstantem Abstand zueinander erfolgte Die Bollen können jedoch auch unabhängig voneinander bewegt werden, so daß die Halterung nicht vorhanden istβ

Es treten geringe Unterschiede zwischen einer Bilderzeugung mit einer direkt auf die Bildstoffsuspension auf der Elektrode 11 einwirkenden Rolle und einer Bilderzeugung mit einer auf die auf der Sperrelektrode 16 vorgesehene Suspension einwirkenden Rolle aufo _

In Fige3 ist eine Anordnung ähnlich derjenigen aus Fig.· 2 dargestellt, bei der gleichfalls eine Beanspruchung der Bildstoffsuspension erfolgt. Hier besteht jedoch die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah·* rens aus einem Einwirkungselement 46, dessen untere Fläche 47 schräg zur injizierenden Elektrode 11 angeordnet ist· Es bildet mit der Elektrode 11 einen sioh verengenden Kanal, so daß die durch ihn hindurchgefühlte Bild» stoffsuepension äußeren Kraftwirkungen ausgesetzt ist«

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Die schräge Fläche kann mit Federn 4-8 und 49 auf die Elektrode 11 gedrückt werden. Zur Einstellung des Winkels der Fläche 47 zur Elektrode durch unabhängiges Verstel—

len der Federn 48 und 49 oder einer anderen Druckvorrichtung ist das Sinwirkungselement schwenkbar angeordnet»

Der Motor M-2 bewirkt eine Bewegung des Elementes 46 über die Bildstoffsuspension 14, wodurch im Bereich zwischen der Fläche 47 und der Oberfläche 15 der Elektrode 11 eine Druck« und Scherungswirkung auf die Bildstoff suspension ausgeübt wird. Dadurch ergibt sich ahn- * lieh wie mit den Rollen 30 und 40 der zuvor beschriebenen Ausführungsformen eine Beanspruchung der Bildstoffsuspension und damit eine verbesserte Bilderzeugung im Bereich der Elektrodenrolle 16, die in beschriebener Weise arbeitet· Eine elektrische Spannungsquelle 45 ist mit ihrem negativen Pol mit dem Element 46 verbunden und erzeugt zusammen mit der positiven Elektrode 11 ein elektrisches Feld. Dadurch werden positiv geladene Teilchen innerhalb der Bildstoffsuspension an dem Element 46 gebunden. Wie noch beschrieben wird, ermöglicht dies eine ver— besserte Bilderzeugung mit den übrigen Teilchen der Suspension· Da zwischen dem Element 46 und der Elektrode 11 ein elektrisches Feld herrscht, kann zwischen beiden ein Luftuberschlag auftreten. Um diesen zu verhindern, ist das Element 46 mit einer Nase 43 versehen, durch die der Zwischenraum zur Elektrode 11 nicht mit Luft, sondern mit Bildstoffsuspension gefüllt wird«

In diesen Figuren sind die Winkel übertrieben dargestellt. Ferner kann das Element 46 abweichend von der gezeigten Keilform auefe jede andere Form haben, wenn sichergestellt ist, Saß seine untere Fläche die richtigen Kraftwirkun*· gen auf die Bildstoffsuspension ausüben kann«,

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Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit der ähnliche Ergebnisse wie die bereits beschriebenen erzielt werden und bei der die in Figo?, gezeigte Rolle 40 und das in lig«.3 gezeigte Element 46 kombiniert sind. Die auf die Suspension einwirkende Rolle 50 ist mit einem Einwirkungeelement 52 gekoppelt und an dessen unterer Fläche 53 angeordnet. Mit dieser Vorrichtung wird die Bildstoffsuspension beansprucht· Die Rolle 50 ist auf einer Achse 51 drehbar gelagert und dreht sioh mit einer Oberflächengeschwindigkeit, die wesentlich größer als ihre Quergeschwindigkeit über die Elektrode 11 ist«, Dadurch werden Scherungs- und Druckbeanspruchungen ähnlich wie mit der Rolle 30 in Fig«1 und der Rolle 40 in Figo2 erzeugtο Ferner arbeitet das Element 52 in derselben Weise wie das Element 46 aus Figo 3 und erzeugt eine zusätzliche Scherungs-, Druck- und elektrische Beanspruchung, wie im Zusammenhang mit Fig»3 beschrieben wurde« Die Federn 54 und 55 ermöglichen eine Einstellung und Steuerung des gesamten Einwirkungssystems« Die Bilderzeugung zwischen der Elektrodenrolle 16 und der injizierenden Elektrode 11 wurde bereits beschrieben. Auch die Hase ist aus den erläuterten Gründen vorgesehen.

Figo5 zeigt eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erzielung der Beanspruchung der Bildstoffsuspension© Diese hat die Form eines abgestuften Elementes 61, dessen untere Fläche 62 mit Stufen versehen isto Alle weiteren Einzelheiten dieser Vorrichtung entsprechen den in Figo3 gezeigten_o

In Fig.6 ist ein Einwirkungselement 60 dargestellt, das der Elektrode 16 zugeordnet ist. Die der Elektrode 16 zugewandte Oberfläche 61 dieses Elementes 60 ist gebogen und der Oberfläche der Elektrode 16 angepaßt. Diese An-

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passung soll derart sein, daß ein konvergierender Kanal gebildet ist, durch den die Bildstoffsuspension Mndurchgeführt wirdo Daher ist am Eintrittspunkt der Bildstoffsuspension der Abstand zwischen dem Element 60 und der Elektrode 16 größer als am Austrittspunkte Die Bildstoffsuspension wird mit einer Beschickungsvorrichtung 32 zugeführt und in beschriebener Weise mit einem Abstreifstab 34 in ihrer Dicke bemessene Die Elektrode 16 dreht sich in der dargestellten Pfeilrichtung und bringt die Bildstoffsuspension 14 in den Bereich zwischen der Elektrode 16 und der Oberfläche 61 des Einwirkungselementes 60o Dieses ist gegenüber der Elektrode 16 stationär angeordnet, bewegt sich jedoch gemeinsam mit dieser quer über die Bilderzeugungselektrode 11 ο An das Element 60 und an die Elektrode 16 ist eine Spannung angeschaltet, wie dies für die Rolle 30 und die Elektrode 16 in figol beschrieben wurde_e

!ig,? zeigt eine weitere Torrichtung sur Erzeugung τοη Einwirkungen der beschriebenen Art auf eine Bildstoffsuspension« In einem Behälter 70 wird Bildstoffsuspension bereitgehaltenj die zur Bilderzeugung vorgesehen ist· Eine Pumpe 72 leitet die Suspension über eine Leitung 74 .zu einer Düse 76, deren Verengungen eine Scherungsbeanspruchung auf die suspendierten Teilchen ausüben, während diese durch sie hindurchgeführt werden· Ein die Strömung steuerndes Ventil 78 ist in der leitung vorgesehen, die die Suspension den Bilderzeugmngselektroden oder einer Beschickungsvorrichtung zuführt* Das Ventil 78 bestimmt die Menge der austretenden Suspension^ farner sind leitungen vorgesehen^ die überschüssige Suspension dem Behälter wieder zuführen·

In !Fig«8 ist eine Anordnung dargestellt, mit der eine

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Druckfarbe beeinflußt wird, bevor sie in einem Druckverfahren verwendet wird. Eine Druckpresse mit einer Druckwalze 80 wird mit einer Beschickungsrolle 82 eingefärbt, wobei eine gleichmäßig verteilte und dünne Schicht einer Farbstoffsuspension aufgebracht werden muß_β Es ist wichtig, eine gleichmäßige Dispersion und eine dünne Farbschicht zu erzeugen, um einen qualitativ guten ,Druck in durchgehend getönten, halbgetönten und kontinuierlich getönten Flächen oder auch bei Strichzeichnungen zu erhalten. Durch Anwendung einer sehr schnell rotierenden Rolle 84 und einer geeigneten Bemessungeeinrichtung in Form eines schematisch dargestellten Behälters 86 mit einer Öffnung 88 sowie eines AbstreifStabes 89 ist es möglich, durch die Wechselwirkung zwischen den Rollen 82 und 84 eine gleichmäßige Teilchendispersion in der Trägerflüssigkeit zu erzeugen, wodurch eine Schicht gleichmäßig dispergierter Teilohen als Druckfarbe zur Verfügung steht· Die Dicke der Schicht ist durch den Kontaktdruck zwischen den Rollen 82 und 84» die Relativgeschwindigkeit beider Rollen zueinander und die Druckfarbenmenge bestimmt, die durch die Öffnung 88 des Behälters 36 austritt und am Abstreif stab 89 vorbeigelangt. Eine elektrische Spannung ist an die Rollen 82 und 84 angeschaltet· Ihre Höhe und Polarität hängt von der jeweils verwendeten Druckfarbe ab· Durch das so erzeugte elektrische Feld wird die Dispersion der Teilohen in der Farbstoffeohicht verbesserte Die mit hoher Geschwindigkeit rotierende Einwirkungsrolle 84 bringt die Druckfarbe elektrophoretisch auf die Besohiokungsrolle 32 auf, da zwischen beiden Hollen ein elektrisches Feld existiert, wodurch bessere Ergebnisse erzielt werden« Das Aufbringen der Farbstoffsuspension elektrophoretisch mit einer sehr sohnell rotierenden Einwirkungsrolle stellt eine neuartige Maßnahme zur Einfärbung von Druckplatten dar, die in den verschiedensten Masohi·*

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nen mit vielen Farbstoffsuspensionen angewendet werden kann, beispielsweise in Druckpressen. Die hohe Umfangsgeschwindigkeit der Einfärbungsrolle bewirkt eine Mittelung der Ungenauigkeiten der Rollenoberfläche sowie anderer Maschinenfehler und Wechselbeziehungen zwischen Einzelteilen· Die Verbesserung besteht darin, daß eine relativ gleichmäßige Farbstoffschicht zwischen der mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Rolle und einer weiteren Rolle erzeugt wird, die nahe der Oberfläche der ersten Rolle angeordnet ist». Dieses Verfahren zum Aufbringen einer Druckfarbe ermöglicht die Bildung einer gleichmäßigen Dispersion einer Farbstoffschicht sowie die Korrektur von Fehlern wie ZoB«» Exzentrizitäten innerhalb vorgegebener Toleranzen« Eine Vorrichtung der hier beschriebenen Art kann eine Vielzahl Rollen ersetzen, die bisher zum Aufbringen einer gleichmäßigen Druekfarbenschieht in Drückpressen erforderlich waren_e

Fig«9 zeigt schematisch, ein stark vergrößertes mikroskopisches Agglomerat von Teilchen innerhalb einer Suspension. Durch die Pfeile sind die Beanspruchungen dieses Teilchenagglomerats dargestellt· Die Teilchen können aus dem gleichen Stoff bestehen, gleichgroß und gleichsinnig geladen oder hinsichtlich dieser Eigenschaften unterschiedlich sein₆ Sie können beispielsweise drei verschiedenartig gefärbte Teilchenarten sein, die zur subtraktiven Farbeynthese verwendet werden« Werden eine Scherungsbeanspruehung und eine Druckbeanspruohung auf das Agglomerat ausgeübt, so verursachen die Scherungskräfte innere Spannungen in den Teilchen und im Agglomerat selbst, so daß dieses längs seinen schwächsten Mnien zerbricht· Die schwächsten Teile des Agglomerate sind im allgemeinen die Grenzflächen der Teilchen zueinander» Deshalb tritt ein Brechen zwischen den Teilchen innerhalb des

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Agglomerate auf, wodurch sich jedes Teilchen von den anderen Teilchen befreit und in einem unabhängigen Zustand bleibt, in dem es anderen Kraftwirkungen wie z.Bc den elektrischen und elektromagnetischen Kräften bei der photoelektrophoretischen Bilderzeugung ausgesetzt wird ο Das Brechen kann durch Scherungs- oder Dehnungsbeanspruchung auftreten, auch wenn nur eine Scherung, ein Druck und elektrische Kräfte auf die Suspension einwirkene

Die Scherungsbeanspruchung der Suspension wurde zwar vorstehend als unmittelbar vor der Bilderzeugung durchzuführen beschrieben, experimentell hat sich jedoch gezeigt, daß eine Pause von mindestens einigen Stunden und auch wesentlich größerer Dauer zwischen dieser Bean« spruchung und der Bilderzeugung liegen kann, ohne daß eine Rekombination der zerbrochenen Agglomerate auftritt O

Eine eingehende Beschreibung der Wirkungsweise und der Theorie einer Bilderzeugung mit einer Bildstoffsuspension zwischen den Elektroden 11 und 16, die durch das er·· findungsgemäße Verfahren wesentlich verbessert werden kann, findet -sich in der U»S.-Patentschrift 3 383 993. Eine derartige Bilderzeugung erfolgt mit einem elektrischen Feld im Bilderzeugungsbereich, wobei die injizierende Elektrode 11 positiv, die Sperrelektrode 16 negativ ist· Die Teilchen der Bildstoffsuspension, die negativ geladen sind, haften also an der löcher injizierenden Elektrode 11. -

Bleibt der Schalter 18 in der dargestellten Weise geöffnet und wird somit an die Elektroden 11 und 16 keine Spannung angeschaltet, so nehmen die suspendierten Teil-

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chen lediglich willkürliche lagen innerhalb ihrer Trägerflüssigkeit ein₀ Wird jedoch der Schalter 18 geschlossen, wodurch die leitfähige Oberfläche 13 der Elektrode 11 positiv gegenüber der Oberfläche 26 der Sperrelektrode 16 wird, so bewegen sich die negativ geladenen Teilchen auf die Elektrode 11, während positiv geladene Teilchen zur Sperrelektrode 16 wandern« Dies erfolgt jedoch ohne Einfluß einer Strahlung, wie sie zur Bilderzeugung verwendet wirdo

Dieselbe Erscheinung tritt zwischen der Einwirkungsrolle 30 und der Sperrelektrode 16 bei der in fig·1 gezeigten Anordnung oder zwischen den Einwirkungsmechanismen und der Elektrode 11 der in den anderen Figuren gezeigten Anordnungen auf« Der Einwirkungsmechanismus ist gegenüber der Elektrodenoberfläche, mit der er in Wechselwirkung steht, negativ geladen. Deshalb werden positiv geladene Teilchen innerhalb der Suspension vom Einwirkungsmechanismus angezogen, so daß sie an ihm anhaften und die spä-* tere Bilderzeugung nicht mehr stören können.

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 3?eldes, bis sie einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt werden_e 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-Elektron-

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Paare gebildet werden, die als "beweglich angesehen werden können· Diese neu erzeugten Loch-Elektron-Paare innerhalb der Teilchen waren vor ihrer Kombination duroh das das jeweilige Teilchen umgebende elektrische Feld zwischen den beiden Elektroden getrennt. Die negativen ladungsträger dieser Loch-Elektron-Paare bewegen sich zur positiven Elektrode 11, während die positiven La** dungsträger sich zur Elektrode 16 bewegen· Die negativen Ladungsträger nahe der Grenzschicht zur Elektrode 11 können sich über den sehr kurzen Zwischenraum zwischen den Teilchen und der Oberfläche 13 bewegen und verlassen die Teilchen, wodurch diese nach 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 Looh-Elektron-Paaren ermöglichen, so bewegen sie sich von der Elektrode 11 zur Elektrode 16 und lassen lediglich Teilchen zurück, die nicht ausreichend von elektromagnetisoher Strahlung ihres Empfindlichkeit sber eiche s getroffen wurden.

Sind alle Teilchen einer derartigen Anordnung empfindlich für nur eine Idohtwellenlänge und wird eine Belichtung nur mit Idoht dieser Wellenlänge vorgenommen, so wird duroh Absonderung von Teilchen von der Oberfläche der injizierenden Elektrode 11 und Zurückbleiben Yon Teilchen in den nicht belichteten tflächenteilen auf der injizierenden Elektrode 11 ein Positivbild erzeugt· Werden alle Polaritäten dec Anordnung umgekehrt, ao kann die Elektrode 11 bei Belichtung von den an ihr gebundenen Teilchen injizierte Löcher aufnehmen, und die Elektrode 16 ist eine Sperrelektrode, die keine Löcher in die Teil-

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ohen injizieren kann, wenn diese mit ihrer Oberfläche in Berührung kommen«. Die Bild erz eugungsanordnung kann mit Teilchendispersionen arbeiten, deren Teilehen zunächst eine positive oder negative Eigenladung haben oder deren Teilchen ladungen beider Polaritäten enthaltene Im letzteren 3PaIIe begünstigt die Spannung am Einwirkungsmechanisinus die Entfernung von !Teilchen der jeweils nicht erwünschten Polarität aus dem Bilder zeugungssystem.

Die bei einer derartigen Anordnung verwendeten Spannungen während der Bilderzeugung können zwischen 300 und 5000 Volt liegen. Abhängig vom jeweiligen Verwendungszweck kann die Bildstoffsuspension 14 eine, zwei oder mehr verschiedene Teilchenarten unterschiedlicher Färbung und mit unterschiedlichen Empfinäliehkeitsspektren enthalten» Bei einem Einfarbenverfahren haben die in der Suspension 14 verwendeten Teilchen eine beliebige 3?arbe und erzeugen Bilder mit dieser i"arbe, wobei die lage ihrer Empfindlichkeit innerhalb des Spektrums relativ unwichtig ist, solange sie in einem Bereich des Spektrums liegt, in dem auch eine lichtquelle der üblichen Art arbeitet. Bei einem Mehrfarbenverfahren sind die Teilchen derart ausgewählt, daß sie entsprechend ihrer unterschiedlichen !Färbung auf verschiedene Wellenlängen dee 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 wäreo

Bei ihrer Suspension in der Trägerflüssigkeit können

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die Teilchen eine elektrostatische Ladung annehmen, so daß sie von einer der Elektroden einer Bilderzeugungsanordnung abhängig von ihrer Ladungspolarität angezogen werden. Einige der Teilchen können positiv, andere negativ und weitere bipolar sein. Die "falsche" Polarität der Teilchen kann die Bilderzeugungseigenschaften beeinträchtigen, indem sie einige der "richtigen" Teilchen abschirmen oder mit einigen der "richtigen" Teilchen agglomerieren, bevor die bildmäßig verteilte Teilohenwanderung eintritt. Dieses Verhalten verursacht eine Aussonderung potentieller Bilderzeugungsteilchen aus dem System, während andere noch zur Verfugung stehen·

Durch die elektrische Vorspannung des Einwirkungsmechanismus können Teilchen der "falschen" Polarität aus der Suspension entfernt oder zumindest weitgehend Ton der mit dem Mechanismus in Wechselwirkung stehenden Elektrode getrennt werden. Durch die erzeugten Beanspruchungen zerbrechen die agglomerierten Teilchen, so daß die Vorspannung dann "falsch" geladene Teilchen vor der Bilderzeugung aus dem System aussondern kann«, Ist der Einwirkung smechanismus nicht vorgespannt, so wird trotzdem ein Zerbrechen der Agglomerate Verursacht, jedoch ohne den zusätzlichen Vorteil der Aussonderung nicht zur Bilderzeugung brauchbarer Teilchen»

Es sei ein subtraktives Mehrfarbenverfahren mit drei verschiedenen Farben betrachtet, bei dem die Bildstoffsuspension magentafarbene, gelbe und cyanfarbene Teilchen enthält, die für grünes, blaues und rotes Licht empfindlich sindβ Es sei angenommen, daß eine Belichtung mit grünem Licht vorgenommen wird«. Unter optimalen Bedingungen absorbieren die magentafarbenen Teilchen dieses

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Licht, während die cyanfarbenen und die gelben Teilchen es reflektieren. Die durch Absorption der Strahlung leitfähig gewordenen Teilchen tauschen mit der injizie-' renden Elektrode in beschriebener Weise Ladungen aus. Die magentafarbenen Teilchen werden durch ihre Aktivierung mit grünem Licht positiv und wandern von der injizierenden Elektrode ab. Die cyanfarbenen und die gelben Teilchen bleiben isolierend und werden nicht beeinflußt, da ihre Lichtempfindlichkeit für den grünen Bereich des L· Spektrums nur gering oder nicht vorhanden ist» Die magentafarbenen Teilchen wandern infolge ihrer Leitfähigkeit selektiv auf die negative Sperrelektrode. Auf diese Weise ergibt sich eine Farbreproduktion des grünen Lichtes in bildmäßiger Verteilung auf der injizierenden Elektrode durch subtraktiven !Farbauszug. Dies, bedeutet, daß die cyanfarbenen und gelben Teilchen bei Betrachtung grün erscheinen«

Eine Einschränkung einer wirksamen Farbaussonderung bei dem vorstehend beschriebenen photoelektrophoretischen Abbildungsverfahren tritt durch die Agglomeration ver-, schiedenartig gefärbter Pigmentstoffteilchen auf. Bei * Anwendung der Erfindung werden diese Agglomerate zerbrochen, so daß eine genauere Farbentrennung und damit eine bessere Bilderzeugung möglich ist. Die Theorie und Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens -gilt in gleicher Weise auch für Einfarbenverfahren und Druckverfahren, die nicht nach photoelektrophoretischem Prinzip arbeiten sowie auch für andere Abbildungsverfahren_o Die in der Suspension vorhandenen Teilchen bilden bekanntlich durch elektrostatische und (intermolekulare) Van der Waals¹sehe Kräfte sowie durch geringe mechanische Bindungskräfte Agglomerate. Diese Kräfte sind im Vergleich • zu den elektrostatischen Kräften, die auf die gesamte

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Suspension einwirken, bemerkenswert und führen zum Zusammenlagern der Teilohen in der Suspension, da zwischen den Teilchen geringe Abstände herrschen.

Bei einem Mehrfarbenverfahren bestehen die Agglomerate, die durch diese und andere Vorgänge wie z.B. Kugelmahlen bei der Herstellung gebildet werden, aus verschiedenartig gefärbten Pigmentstoffteilchen, wobei die insgesamte Eigenladung negativ oder positiv ist. Durch das Verhalten des Agglomerate als eine Einheit tritt ein fehler in der farbentrennung auf, da die nicht bestrahlten Teilchen mit den bestrahlten Teilchen fälschlicherweise wandern oder die bestrahlten Teilchen nicht wandern können, weil sie mit den nicht bestrahlten Teilchen verbunden sind ο

Bei einem Einfarbenverfahren wandern die Teilchen, wenn Energie mit einer Wellenlänge innerhalb des panchromatischen Spektrums der Teilchenempfindlichkeit die Teilchen trifft. Man nimmt an, daß die-Energieabsorption und das dadurch erfolgende Ansprechen des Teilchens von der der Strahlung ausgesetzten Oberfläche eines Teilchens abhängt. Das Verhältnis von Oberfläche zu Masse der Teilchen wird verringert, wenn einige Teilchen agglomerieren. Daher sind dann größere Energiewerte erforderlich, um eine Wanderung der agglomerierten Teilchen zu bewirken als sie zur Wanderung individueller Teilchen nötig wären, die nicht zusammenhaften.

Sind die Bindungskräfte innerhalb der Agglomerate in ihrer Stärke bestimmt, so müssen die zur Überwindung dieser Kräfte und zur Zerstörung der Agglomeratstruktur erforderlichen kritischen Spannungen erzeugt werden. Dies erfolgt duroh Erhöhung der äußeren Einwirkungen

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τ- 22 - '

wodurch der innere Spannungszustand innerhalb der Teilchenagglomerate den zu deren Zerfall erforderlichen Spannungswert übersteigt₀ Dadurch tritt eine Teilchentrennung, und damit eine bessere Bilderzeugung auf.

Die mit dem Einwirkungsmechanismus erzeugten äußeren Kraftwirkungen auf die agglomerierten !Teilchen kommen in der Kontaktzone zwischen der Oberfläche des Einwirkungsmechanismus und der ihm zugeordneten Elektrode zur Wirkungo In dieser Zone treten drei bestimmte Kraftwir— kungen auf, die auf die agglomerierte Suspension ein— wirken,. Diese Kräfte sind eine hydrodynamische Scherungskraft, eine hydrodynamische Druckkraft und eine elektrische Kraftwirkung, wenn ein elektrisches Feld erzeugt wird. Es besteht die Theorie, daß bei Überschreiten eines Schwellwertes der Kraftwirkung ein Teilohenagglomerat so beansprucht wird, daß eine Teilchentrennung und damit eine Farbtrennung auftritt_β Dieser strukturelle Zerfall muß entsprechend einer der allgemein gültigen Zerfallstheorien für Festkörper erfolgen_a Die normalerweise auf die Teilchen in der Bildstoffsuspension während der BiIderzeugung einwirkenden Kräfte sind zu gering, um einen strukturellen Zerfall der Teilchen zu. bewirken. Nur bei Vorhandensein hydrodynamischer Spannungen und Druckkräf-. te ergibt sich eine ausreichend hohe resultierende Spannung, die ein Teilchenagglomerat beeinträchtigen kann und damit eine verbesserte Bilderzeugung und Farbentrennung bei einem Mehrfarbenverfahren zur Folge hat. Diese Theorie konnte experimentell durch bessere Farbentrennung und Bildqualität bestätigt werden, die Erfindung ist darauf Jedoch nicht beschränkt, da diese Erklärung nur zur besseren Verständlichkeit der mit der Erfindung erzielbaren Vorteile dienen soll«. Die folgenden Beispiele wurden mit einer Anordnung der in Fig*1 dargestellten Art durchgeh führte Die Einwirkungsrolle 30 hatte einen Durchmesser

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von ca. 6,5 cm. Die Bilderzeugungsgeschwindigkeit, die gleich der Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrodenrolle 16 ist, betrug ca, 3,8 cm/sec. Die verwendete Bildplatte hatte eine Größe von 10 χ 10 cm und wurde mit 2150 - 3200 Lux belichtete Eine Suspension mit 845 g Teilchen pro Liter enthielt als Trägerflüssigkeit Mineralöl. Die an .die Elektroden während der Bilderzeugung angeschaltete Spannung betrug 2000 bis 4000 Volt. Die in der Suspension verwendeten Teilchen wurden in einer Kugelmühle 48 Stunden lang gemahlen, um ihre Grösse zu reduzieren und eine stabilere Dispersion zu erzeugen und damit die Auflösung der erzeugten Bilder zu verbesserno

Als Pigmentstoffe wurden verwendet: Monolite Past Blue GS (Cyan), Mischung der alpha- und der beta-Form metallfreien Phthalocyanine, Hersteller Arnold Hoffman Go., Watchung Red b (magenta) O.I. Ho, 15865,1-(4'-Methyl-5' -chlorazobenzol-2'-sulfonsäure)-2-hydroxy-3-naphthensäure, Hersteller DuPont,

gelber Pigmentstoff N-2ⁿ-Pyridyl-8,13-dioxodinaphtho-(2,1-2',3*)-furan-6-oarboxamid, hergestellt gemäß der britischen Patentschrift 1 137 885c

Die Belichtung erfolgte mit einer Lampe von 2800 bis 3400⁰K durch ein kontinuierlich getöntes Graufilter neutraler Dichte, das als Folie über mehrere primäre Farbfilter und neutrale Interferenzfilter zur Bildung eines Farbkeils und Messung der Empfindlichkeit der Suspension aufgebracht war₀ .

Die Geschwindigkeit der Einwirkungsrolle 30 relativ zu der Geschwindigkeit der Rollenelektrode 16 in der in Figd dargestellten Richtung betrug 330 cm/sec. Die Ein-

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.Wirkungsrolle führte eine Spannung von -125 Volt relativ zur Rollenelektrode 16· Der entwickelte maximale hydrodynamische Druck betrug 1,05 at» Die folgenden Ergebnisse wurden bei Verwendung einer Wolframfarbenlampe und dem vorstehend beschriebenen Testbild erhalten. Es folgt eine Aufstellung von ¥erten des Vergleichs der optimalen Ergebnisse mit Einwirkungsrolle und der Ergebnisse ohne Einwirkungsrolle, wobei AD = analytische Dichte mit Einwirkung - analytische Dichte ohne Einwirkung.

Farbe ' Änderungen der analytischen Dichte

der Pigmentstoffe ]

Δ D Cyan

Cyan +0,62

Magenta + 0,16 Selb +0,12

D min

Neutral + 0,10 +0,09 +0,12

Eine Änderung der Dichte wurde festgestellt bei einer Relativgeschwindigkeit zwischen der Einwirkungsrolle 30 und der Sperrelektrodenrolle 16 von 50 cm/sec bei einem Ladungsdifferential von - 100 Volt zwischen Einwirkungsrolle und Elektrodenrolle sowie einem hydrodynamischen Suspensionsdruck von 0,35 at.

Verbesserungen der Bilddiehte wurden ferner festgestellt mit einer Relativgeschwindigkeit zwischen der Einwirkungsrolle und der Elektrodenrolle 16 von 660 cm/sec, einem Spannungsunterschied von -600 Volt zwischen Ein« Wirkungsrolle und Elektrodenrolle 16 und einem hydrody-

AD	Magenta	10	AD	Gelb
+	0,	66	- 0	,06
+	Q,	09	- 0	,41
	■o,	+ 0	,17

namischen Suspensionsdruck von 2,1 at.

Die vorstehend genannten Parameter haben keine kritische Bedeutung und einige der experimentell erhaltenen Werte bedeuten keine notwendige Einschränkung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Einige Ergebnisse ergaben sich lediglich aus Einschränkungen des für die Experimente verwendeten Mechanismus und sollen nicht als Grenzwerte angesehen werden, über oder unter denen bei einer bestimmten Bildstoffsuspension kein Vorteil erreichbar ist.

Es werden einige Annahmen gemacht, um allgemeingültige Regeln für die Kraftwirkungen auf zu den geprüften' unterschiedliche Teilchensuspensionen festzulegen. Die zur Bildung und Beibehaltung von Agglomeraten auftretenden inneren Spannungen sind grundsätzlich sehr klein und müssen zur Teilchentrennung überwunden werden. Auch in leilchensuspensionen, die anders ausgebildet sind als die geprüften, sind die die {Teilchen bindenden Kräfte relativ gering verglichen mit den durch die erfindungsgemassen Vorrichtungen erzeugten Kräften« Wegen der vielen Variationsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Einwirkungs« vorrichtungen können die Seherungsspannungen mit dem Faktor 100 multipliziert werden, ohne ein Bilderzeugungs·* system wesentlich zu beeinträohtigeno Daher kann für je·» de gegebene Bild st off suspension, auch wenn diese !Teil« ohenbindungen mit gegenüber der geprüften Suspension hundertfacher Stärke enthält, die zur Zerstörung der Agglomerate richtige Kraftwirkung bestimmt werden» so daß die vorstehend beschriebenen Verfahrens- und Vorriehtungsar« ten zur Erzeugung dieser Kraftwirkungen angewendet werden können·

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Die vorstehend beschriebene Theorie kann auf Teilchensuspensionen für die elektrophoretische Bilderzeugung oder für Druckfarben oder für alle anderen Inwendungszweoke herangezogen werden, bei denen individuelle Teilchen zur gegenüber agglomerierten Teilchen besseren Wirkung erwünscht sind_e

Im folgenden wird ein mathematisches Modell beschrieben, das die Wechselbeziehungen zwischen der Viskosität der Suspension, den elektrischen Kraftwirkungen, der hydrodynamischen Scherungswirkung und der hydrodynamischen Druckwirkung einer Suspension darstellt« Durch Einsetzen der verschiedenen bekannten Größen eines gegebenen Systems in eine Formel können die zum Zerfall eines Teilehenagglomerats innerhalb einer Teilchensuspension erforderliche Scherungswirkung, Druckwirkung oder elektrische Kraftwirkung bestimmt werden«,

Es ist davon auszugehen, daß das erfindungsgemäße Verfahren und eine Einrichtung zu dessen Durchführung die auf die Teilchen innerhalb einer Suspension einwirkenden maximalen Kräfte verstärken., die Teilchenagglomerate zerstören und damit die Bilderzeugung, die Farbentrennung und/oder die Gleichmäßigkeit einer Bildstoffschicht beispielsweise in einem Druckverfahren verbessern_e

Die beschriebenen Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäSen Verfahrens ermöglichen eine äußere Kraft«. wirkung auf die agglomerierten Teilchen, die eine Anhebung des Spannungspegels innerhalb der agglomerierten Seilehen auf den zur strukturellen Trennung in diskrete Teilehen erforderlichen kritischen Wert verursacht* *g ■ ■/■ -.-..,-;. .-.■·■■ :. ■ υ...■■■ -.. . - ·■■-·--:■■ ^: Vi Die zur Verbesserung der Bilderzeugung und der Farben··

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trennung "bei Mehrfarbenverfahren oder der Bilderzeugung bei Einfarbenverfahren und zum Zerbrechen der Agglomerate erforderlichen Werte können auf der Grundlage der verschiedenen Variablen einer Bilderzeugungsvorrichtung und der Bildstoffsuspension selbst bestimmt werden» Das folgende mathematische Modell beschreibt die zur Erzielung der gewünschten Ergebnisse erforderlichen Parameter. Zur Erläuterung dienen die Figo9 und 10.

Figo9 zeigt ein agglomeriertes Teilchen, das sich innerhalb der Kontaktzone 42 in Figo 2 zwischen der Einwirkungsrolle und der ihr zugeordneten Elektrode befinden soll» Ferner sind in Figo9 auch die auf das Teilchen innerhalb der Suspension einwirkenden Kräfte dargestellte Die Kräfte F werden durch das elektrische Feld erzeugt, die Kräfte ρ stellen die Druckwirkung auf das Agglomerat dar, die gleich dem Druck innerhalb der Suspension im Bereich des Agglomerate ist. Die Kräfte T sind die auf das Agglomerat einwirkenden Seherungskräfte oder die Scherungsspannung innerhalb der Suspension in der Berührungszone O

Figo 10 zeigt ein Raumelement innerhalb des agglomerierten Teilchens sowie die darauf einwirkenden Kräfte in vereinfachter mathematischer Darstellung· Die Kräfte ρ gehen den durch die Suspension auf das Teilchen und damit auf das Raumelement im Teilchen einwirkenden Druck an. Die auf das Teilchen einwirkende elektrische Kraft ist mit q bezeichnet, während die Kraft T die Scherungsspannung am Raumelement ist©

Wird das Raumelement innerhalb eines AgglomeratS in der Kontaktzone betrachtet und die Seherungsspannung des Agglomerate und innerhalb der Suspension" in dieser Zone

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als durcli eine in einer Richtung verlaufende viskose Strömung verursacht vorausgesetzt, so ist die Scherungs-

spannung T -M-^P- , wobei /* die scheinbare Viskosität

^/ y dV

der Suspension und -τ— die Scherungsgeschwindigkeit innerhalb der Flüssigkeit ist. Die in Figo9 dargestellte Kraft F, die auf das Teilchen einwirkt, erzeugt eine

F
elektrische Beanspruchung q = —■&■ , wobei D eine charak-

IT
teristische Länge des Teilchens istβ Diese Beanspruchung wirkt in einer Richtung, da das elektrische Feld in der Kontaktzone entsprechend ausgebildet ist«

Aus den Darstellungen der Figc9 und 10 können die folgenden Beanspruchungskomponenten innerhalb des Agglomerat s bestimmt werden· Es wird angenommen, daß die Beanspruchungswerte am Schnittpunkt der vertikalen Mittellinie des Einwirkungsmechanismus mit der Tangentialebene der berührenden Elektrode maximal sind.

Ö^{5 22}T²) Cr_p+(p⁵-p²q-pT²)=O

max

t g-_p1-

In der vorstehenden Formel sind G^-V die Haupt spannung mit den drei Komponenten CTL-, (T^p und CT^₇* wobei ^t) 1 ^^n2?"·^t)S ^^ diese Komponenten innerhalb des Teilöhens auftreten. Ferner ist ^Q/.dieuioktaedrisehe. Sohe«

O O9 8 1 5 / 1 β 2 13

13 ϊ

rungsspannungskomponente innerhalb des Teilchens, ρ der dynamische Druck innerhalb der Flüssigkeit-, q die elektrische Kraftwirkung auf das Teilchen, T die dynamische Scherungsspannung innerhalb der Flüssigkeit und T die maximale Scherungsspannung, eine Scherungskomponente innerhalb des Teilchens.

Überschreitet die Spannungskomponente, die den Strukturzerfall des Teilohenagglomerats charakteristisch bestimmt, beispielsweise die Scherungsspannung, den dazu kritischen Wert, so zerfällt das Agglomerat in diskrete Teilchen.) Diese können dann in der weiter oben beschriebenen Weise individuell eine bessere Wirkung innerhalb der BildstoffSuspension erzielen.

Obwohl das mathematische Modell zur Erklärung der Zerfallstheorie eines Teilohenagglomerats auf der Theorie des Zerfalls bei maximaler Scherungsspannung basiert, können die experimentell auswertbaren Agglomeratzerfälle durch andere Zerfallstheorien, beispielsweise mit der Theorie der Hauptspannung, erklärt werden. Auch wenn eine andere Theorie zur Erklärung dieser Vorgänge anwendbar ist, bedeutet dies keine Einschränkung für das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren sowie die Einrichtungen zu dessen Durchführung, auf deren Wirkung auoh das oben erläuterte mathematische Modell anwendbar ist·

Durch die vorstehend beschriebenen Theorien und dementsprechend durchgeführten Experimente zeigt sich ein weiterer wesentlicher Vorteil der mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Rolle, wie sie beispielsweise in Ug₀1 dargestellt istc Bei Anwendung in einer der dargestellten Anordnungen wird eine relativ gleichmäßige dünne Sohioht der Suspension nahe der mit hoher Geschwindigkeit rotie-

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renden Rolle erzeugt, nachdem sie diese Rolle berührt hat· Die Gleichmäßigkeit der zurückgebliebenen Schicht ist so groß, daß Experimente wie z«B· die oben beschriebenen durch Handhabungseinwirkungen auf die Bildstoffsuspension nicht wesentlich beeinträchtigt werden können«,

Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, ist jedoch auf diese nicht beschränkte Alle im Rahmen der folgenden Ansprüche möglichen Ausführungsformen werden durch den Grundgedanken der Erfindung umfaßt·

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Claims

- 31 Pat entansprüche

1/. Verfahren zur Beseitigung von Bindungskräften zwischen suspendierten Teilchen, insbesondere agglomerierbaren Teilchen in einer Bildstoffsuspension für die photoelektrophoretische Bilderzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig eine Scherungskraft und eine Druckkraft zur Einwirkung auf die Suspension (14) gebracht werden« ·

2e Verfahren nach Anspruch·1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Suspension (14) eine hydrodynamische Scherungskraft und gleichzeitig damit eine hydrodynamische Druckkraft einwirken

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit den Kraftwirkungen ein auf die Suspension (14) einwirkendes elektrisches Feld erzeugt wird,

4· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld mit einer Spannung von 50 bis 600 VpIt erzeugt wird«,

5o'Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Seherungskräfte von 0,35 bis 2,1 at und Druckkräfte von 0,7 bis 1,4 at erzeugt werden.

6c Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch eine mit einer Bewegungsvorrichtung (36) an die Suspension (14) heran bewegbare Vorrichtung (*40) zur Erzeugung einer Seherungsbeanspruchung der Teilchen

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und durch eine Vorrichtung (40) zur mit der Scherung sbeanspruchung gleichzeitigen Erzeugung einer Druckbeanspruchung der Teilchen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, insbesondere zur photoelektrophoretischen Bilderzeugung mit einer agglomerierbare Teilchen enthaltenden Bildstoffsuspension zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode und einer mit aktivierender elektromagnetischer Strahlung arbeitenden Belichtungsvorrichtung, da— P durch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (40) zur Erzeugung einer Scherungsbeanspruchung bzw« einer Druckbeanspruchung der Teilchen zur Überwindung des inneren Spannungszustandes innerhalb agglomerierter Teilchen und Überschreitung des den Zerfall eines Agglomerate bewirkenden Schwellwertes nahe einer der Elektroden (11, 16) in die Suspension (14) teilweise eingetaucht istο

Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung einer Scherungsbeanspruchung ein nahe einer Elektrode (11) angeordnek tes Element (52) mit einer zur Elektrode (11) schräg verlaufenden und die Suspension (14) berührenden Fläche (53) ist, daß die Fläche (53) zur Aufnahme einer Rolle (50) mit einem Schlitz versehen ist, daß die Rolle (50) zur Schnellen Rotation mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt ist und daß das Element (52) mit der Rolle (50) über die Elektrode (11) bewegbar ist.

9© Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung einer Scherungsbeanspruchung ein Element (61) mit einer abgestuften, einer (11) der Elektroden (11, 16) zugewandten Fläche

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(62) ist, das derart relativ zur Elektrode (11) beweglich ist, daß die zwischen der abgestuften Fläche (62) und der Elektrode (11) hindurohgeführ te Suspension (14) zusammengedrückt und damit Spannungen ausgesetzt wird, die die zwischen agglomerierten Teilchen herrschenden Bindungen übersteigen,.

1Oo Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung einer Scherungsbeanspruchung ein relativ zu einer (11) der Elektroden (11, 16) bewegliches Element (46) mit einer schräg zur Elektrode (11) verlaufenden fläche (47) ist, die die Suspension (14) bei der Bewegung derart zusammendrückt, daß auf sie Spannungen einwirken, die die zwischen agglomerierten Teilchen herrschenden Bindungskräfte übersteigen_o

ο Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (46, 52) an seiner der Elektrode (11) während der Bewegung naheliegenden Kante mit einem Vorsprung (43) versehen ist, der teilweise die Suspension (14) berührt oder in sie eintauchte

12s. Einrichtung nach einem der Ansprüohe 7 bis 11, daduroh gekennzeichnet, daß das Element (46, 52) schwenkbar angeordnet und mit Spannvorrichtungen (48, 49; 54, 55) versehen ist, die eine Einstellung des Winkels der zur Elektrode (11) schrägen fläche (47, 53) ermöglichen,,

13· Einrichtung nach einem der Ansprüohe 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Er-

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zeugung einer Scherungsbeanspruchung der Teilchen mit einer Anordnung zur Einstellung ihres Abstandes zu der ihr zugeordneten Elektrode gekoppelt ist.

14o Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung der Suspension (14) zwischen der Vorrichtung (40) zur Erzeugung einer Scherungsbeanspruchung und einer (11) der Elektroden (11, 16) eine Spannungsquelle * (41) an die Vorrichtung (40) zur Erzeugung einer Scherungsbeanspruchung und die Elektrode (11) anger schaltet ist, wodurch bestimmte Teilchen der Suspension (14) von der Vorrichtung (40) zur Erzeugung einer Scherungsbeanspruchung angezogen werden.

15o Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (40) zur Erzeugung einer Scherungsbeanspruchung mit dem negativen Pol der Span— nungsquelle (41) verbunden ist»

16-·- Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung (40) zur Erzeugung einer Schere rungsbeanspruchung ein relativ zur Suspension (14) bewegliches Element (40) mit endloser Oberfläche ist, das mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt ist»

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (40) eine relativ zur Suspension (14) bewegliche Holle ist» die mit einer Vorrichtung zur schnellen Rotation gekoppelt ist.

18.· Einrichtung nach Anspruoh 16 oder 17» dadurch gekennzeichnet, daß das Element (30) mit endloser

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Oberfläche (33) der zweiten Elektrode (16) zugeordnet ist und mit der zwischen ihm und der zweiten Elektrode (16) vorgesehenen Suspension (14) in Gleitbörührung steht, und daß die zweite Elektrode (16) als Zylinder ausgebildet ist, der zur Bilderzeugung über die erste Elektrode (11) abrollbar isti

19· Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich« net, daß die Gleitberührung mit einer Bewegung des Elementes (30) erfolgt, die derjenigen der zweiten Elektrode (16) entgegengesetzt gerichtet ist«

2Oo Einrichtung nach Anspruch 17 _f dadurch gekennzeichnet, daß die Holle (40) der ersten Elektrode (11) zugeordnet ist und in Gleitberührung durch die Suspension (14) relativ zur ersten Elektrode (11) bewegbar ist, bevor mit der zweiten Elektrode (16) eine Bilderzeugung erfolgt»

21« Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19» dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschickungsvorrichtung (32) für Suspension (14) sowie ein Abstreifstab (34) der zweiten Elektrode (16) zugeordnet sind.

22e Einrichtung nach Anspruch 18, 19 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (30) mit endloser Oberfläche (33) um 50 bis 760 cm/sec schneller bewegt wird als die zweite Elektrode (16)_o

23ο Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (40) mit einer um 50 bis 760 cm/ see größeren Oberflächengeschwindigkeit als ihre Relativbewegung zur ersten Elektrode (11) gedreht wird·

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