DE1949369A1 - Abbildungsverfahren mit einer fotoelektrophoretischen Bildstoffsuspension und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

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

tOX CORPORATION, Rochester, ΈοΎ. H603, V. St.A.

Abbildungsverfahren mit einer fotoelektrophoretisehen Bildstoffsuspension und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abbildungsverfahren sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer fotoelektrophoretischen Bildstoffsuspension, die zwischen einer ersten als Träger für das aus der Suspension erzeugte Bild vorgesehenen Elektrode und mindestens einer weiteren Elektrode mit einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung belichtet wird·

In der U.S.-Patentschrift 3 384 565 ist ein Abbildungsverfahren beschrieben, bei dem eine oder mehrere Arten lichtempfindlicher und strahlungsabsorbierender Teilchen in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit eine Suspension bilden, die zwischen Elektroden als Bildstoffsuspension verwendet wird. Bei Einwirkung einer Strahlung und eines elektrischen Pelde 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 durch Wechselwirkung mit einer der Elektroden offenbar eine Änderung ihrer Eigenladungspolarität erfahren. Zur Aussonderung verschiedener Bildfarben werden Mischungen zweier oder mehr verschiedenfarbiger Teilchenarten mit unterschiedlichen Empfindlichkeit sspektr en verwendet. Die Teilchen solcher Mischungen haben entweder voneinander getrennte oder sich gegenseitig überlappende Empfindlichkeitsspektren und können zur subtraktiven Farbsynthese verwendet werden· Bei einem einfarbigen Abbildungsverfahren wandern die Teilchen, wenn Licht einer beliebigen Wellenlänge innerhalb des panchromatischen Empfindlichkeitsspektrums der Teilchen auf diese einwirkt.

Es können andere Verfahren bereits existieren oder aber entdeckt und erfunden werden, die zu ihrer Ausführung Suspensionen benötigen, die einige oder viele Eigenschaften der hier beschriebenen Suspensionen haben, so daß die vorliegende Erfindung auf diese Verfahren zu deren Verbesserung angewendet werden kann; eine solche Anwendung liegt daher ebenfalls noch innerhalb des Erfindungsgedankenso

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit denen bessere Bilder auf elektrophoretisohem Wege hergestellt werden können· Dabei soll besonders die Bilderzeugungsgeschwindigkeit von für die Farbgebung verwendeten Suspensionen gesteigert und die Bildqualität bestimmter Abbildungsverfahren verbessert werden,. Ferner soll bei besonderen Farbabbildungeverfahren die Farbsättigung erhöht werden·

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist die»

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se Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen den Elektroden ein periodisch, zeitveränderliches elektrisches Feld angelegt wird.

Gemäß der Erfindung wird die Bildstoffsuspension währenö der Belichtung also einem diskontinuierlichen elektrischen Feld ausgesetzte

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß Spannungsquellen zur Erzeugung eines periodisch zeitveränderlichen elektrischen Felds vorgesehen sind.

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung näher erläutert· Im einzelnen zeigen:

Fig.1 eine schematische Darstellung einer Bilderzeugungseinrichtung mit einer Spannungsquelle zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfelds innerhalb der Suspension zur besseren Bildausbeute,

Fig.2 schematisch eine andere Ausführungsform einer solchen Einrichtung,

Figo3 schematisch einen Schaltkreis zur Erzeugung eines elektrischen VTecheelfelds für die Bilderzeugungs« einrichtung,

Fig·4- eehematisch einen Schaltkreis zur Änderung der Frequenz eines elektrischen Wechselfelds,

Fig·5 eohematisch die in der Abbildungszone auftreten·»

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den Spannungen und Kräfte,

die Feldverteilung über der Bildstoffsuspension,

"Figo? die Feldverteilung über der Bildstoffsuspension bei Anwendung des in Fig«3 gezeigten Sohaltkreieee,

Fig.8 s^hematisCh eine Einrichtung zur Erzeugung eines diskontinuierlichen elektrischen Felds und

Fig>9 sowie tfig.10 Feldverteilungen über der Bildstoffsuspension bei Anwendung der in Fig.8 gezeigten Einrichtung.

In jig.1 ist eine mit 11 bezeichnete durchsichtige Elektrode äargestelltv, die hier z.B. aus einer Schicht eines optisch durchsichtigen Glases 12 besteht, das mit einer ebenfalls optisch durchsichtigen Schicht 13 aus Zinnoxyd überzogen ist und unter der Bezeichnung NESA-Glas von der Pittsburgh Plate Glass Co. erhältlich ist. Diese Elektrode wird als injizierende oder auch Bilderzeu— guhgselektrode bezeichnet. Auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode 11 wird eine dünne Schicht fein verteilte* lichtempfindlicher Teilchen, die in einer elektrisch nichtleitenden Trägerfltissigkeit aufgeeehwemmt sind, «u£getrag*n, die als Suspension oder auch BiIdötOffeuBtpeiisiöii bezeichnet wird,

Die Sezeiöhiiüiig "Stfepension'¹ soll für eine Subetan« gel·« tSn, diö in einem ^Peetetoff, einer Plussigkeit oder einem Gas verteilte feete ieilchen aufweist· Uie hier ^eschriebeiie Suspension weist in einer TrägerfIttssigkeit verteilte ^eete Teilöhea auf. f»er Attöd^uok ^ttliohteflipfi:nd-

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lieh" soll die Eigenschaft eines Teilchens bedeuten, das nach anfänglicher Bindung an der injizierenden Elektrode von dieser unter dem Einfluß eines elektrischen Felds hei Einwirkung einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung abwandert·

Über der Suspension 14 ist eine Sperrelektrode 16 angeordnet, die mit dem einen Pol einer Konstantspannungequel-Ie 17 über einen Schalter 18 verbunden ist» Der andere Pol der Spannungsquelle 17 ist mit der injizierenden Elektrode 11 verbunden, so daß bei geschlossenem Schalter 18 ein elektrisches Feld an der Bildstoffsuspension 14 zwischen den Elektroden 11 und 16 erzeugt wird·

In Serie mit der Spannungsquelle 17 und dem Schalter 18 ist eine Wechselspannungsquelle 19 geschaltet· Ein aus einer Lichtquelle 20, einem Diapositiv 21 und einer Optik 22 gebildeter Projektor dient zur Belichtung der Suspension 14 mit einem Lichtbild des zu reproduzierenden Originals 21. Die Durchsichtigkeit der Elektrode 11 ist nur eine beispielhaft angeführte Eigenschaft und hat wie auch die sonstige Bilderzeugungsanordnung keine Auswirkung auf den Erfindungsgedanken· Die dargestellte Anordnung ist lediglich als ein mögliohts Ausführungsbeispiel der Erfindung aufzufassen·

Die Elektrode 16 ist rollenförmig ausgebildet und hat einen mit der Spannungequelle 17 verbundenen leitenden Kern 24· Der Kern ist mit einer Sohicht eines Sperrelektrodenmaterial 26 bedeckt, das z.B. (Pedlar, ein von dtr Ε·Ι· DuPont de Nemours and Co· Inc. erhältliches Polyvinylfluorid, oder ein änderte Material sein kann· Bei der hier gezeigten Aueführungsform einer BiIderzeugungseinrichtung wird die Teilchensuspension alt einen zu

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reproduzierenden Bild belichtet, während bei geschlossenem Schalter 18 zwischen der Sperr- und der injizierenden Elektrode ein elektrisches Feld aufgebaut wird. Die Sperrelektrode 16 rollt über die Oberfläche der injizierenden Elektrode 11 bei geschlossenem Schalter und andauernder Belichtung. Ein geeigneter Antrieb oder Motor M-1 bewirkt diese Bewegung. Die Belichtung veranlaßt die belichteten, ursprünglich an die Elektrode 11 gebundenen Teilchen durch die Flüssigkeit hindurchzuwandern und an der Oberfläche der Elektrode 16 anzuhaften, wobei ein Teilchenbild auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode zurückbleibt, das eine Wiedergabe des Originals 21 ist.

Die elektrische Wirkung der zusätzlichen Wechselspannungsquelle 19 auf die Bildstoffsuspension beeinflußt merklich den Kontrast, die Hintergrundtönung und die Dichte der auf der Elektrode 11 erzeugten Bilder· Obwohl eine Reinigung der Elektroden und eine Fixierung des erzeugten Bilds nicht dargestellt sind, können diese Verfahrensschritte selbstverständlich mit Hilfe für sich bekannter Einrichtungen ebenfalls vorgenommen werden·

Fig·2 zeigt eine andere Ausführungeform einer Einrichtung zur Verbesserung der Bildqualität· Hier wird die Sperrelektrode 16 über die injizierende Elektrode 11 geführt, wobei ein Teil der Bildstoffsuspension 14 in Bildkonfiguration zurückbleibt. Die elektrische Spannung zwischen den beiden Elektroden wird durch eine Spannungsquelle 24 erzeugt, die über einen Sohalter 26 während des Uberstreichens der injizierenden Elektrode 11 durch die Sperrelektrode 16 eingeschaltet wird. Die Elektrode 16 wird über die Oberfläche der Elektrode 11 duroh eine geeignete AntriebsVorrichtung, wie z.B. den Motor

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M-2, bewegt. I)er Biläerzeugung durch die Sperre!ektrode 16 folgt eine dritte ebenfalls rollenförmig ausgebildete Elektrode 28, die sioh anschließend über, die Oberfläche der injizierenden Elektrode 11 und der Suspension 14 bewegt. Der Motor M-2 oder eine andere geeignete Antriebsvorrichtung kann zur Erzeugung auch dieser Bewegung benutzt werden. Die Elektrode 28 ist mit einer Konstantspannungsquelle 30 verbunden, deren Größe ausreicht, um das bereits erzeugte Bild zu erhalten· Eine zweite Spannungsquelle 32 gibt gleichzeitig eine Wechselspannung an die Elektrode 28 ab, die der Gleichspannung überlagert wird. Diese zusätzliche Potentialähderung bedingt ein verbessertes Bild mit einer minimalen Hintergrundtönung und einem besseren Dichte-und Kontrastumfango Beide in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen haben eine Beschickungsvorrichtung 34 für die Suspension 14, die der Berührungsfläche zwischen beiden Elektroden zugeführt wird·

Pig·3 zeigt schematisch einen Schaltkreis, mit dem die in Fig.1 gezeigten Spannungsquellen 17 und 19 durch eine gleichgerichtete Wechselspannung ersetzt werden. Die Wechselspannungsquelle 36 ist mit einer Konstantspannungsquelle 38 in Serie geschaltet. Zwischen diesen Spanmmgsquellen sind Gleichrichterdioden 40 und 42 geschaltet, die den ,negativen Anteil der Wechselspannung sperren. Tatsächlich erzeugt dieser Schaltkreis ein vollständig gleichgerichtetes Potential, wie es in Fig.1 dargeeteilt ist, das aus der WechBelapannungsquelle 36 stammt. Der Schaltkreis bewirkt die vorstehend beschriebenen Einwirkungen an der Berührungsfläche «wischen äB*B. den Elektroden 11 und 16, wenn er mit diesen elektrisch Verbunden lot»

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Pigs4 zeigt sehematisoh einen Schaltkreis, mit dem die Frequenz der den Elektroden 11 und 16 zugeführten Wechselspannung geändert, das zwischen den Elektroden vorhandene Sleichspannungepotential jedoch aufrechterhalten wird. Eine Konstantepannungsquelle 42 ist in Serie mit drei die Frequenzen f.·, f „ und f ^ abgebenden Wechselspannungsquellen 44, 46 und 48 geschaltet. Durch Umsohaltung eines Wahlschalters 43 kann die Frequenz des den Elektroden 11 und 16 zugeführten zeitveränderlichen Potentials vergrößert oder verkleinert werden, je nachdem welche der Wechselspannungsquellen 44« 46 oder 48 über den Sohalter 43 eingeschaltet ist· Die Frequenz " wächst entsprechend dem in Figo4 gezeigten Schaltkreis beginnend mit der niedrigsten Frequenz f.. bis zur höchsten Frequenz f,. Eine andere Möglichkeit, die Frequenz der veränderlichen Potentialquelle zu ändern, ist durch geeignete, in ihrer Frequenz änderbare Oszillatoren gegeben·

Die theoretisehen Zusammenhänge, aufgrund deren gemäß der Erfindung die verbesserten Ergebnisse erzielt werden, sind in Fig·5 veranschaulicht. Die dort dargestellten theoretischen Zusammenhänge sind experimentell nachgewiesen und bewirken eine bessere Farbentrennung bei mehrfarbigen Bildern· Selbstverständlich bedeuten diese theoretischen Erläuterungen keine Beschränkung der Erfindung gerade auf diese Erklärungen; vielmehr werden diese Erläuterungen nur dazu gegeben, um die mit der Erfindung erzielten Ergebnisse besser verstehen zu können·

Die Elektrode 11 wird als injizierende oder Bilderaeugungselektrode bezeichnet, wodurch gesagt werden soll, 4*8 die Elektrode vorzugsweise sun Ladungsaustausoh Bit den lichtempfindlichen Teilchen der Bildstoffsuspension

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H fähig ist, wenn diese belichtet wird und damit ein nutzbarer Wechsel in der Eigenladungspolarität der Teilchen auftritt. Die Elektrode 16 wird als Sperrelektrode bezeichnet, womit gemeint ist, daß sie das Bestreben hat, keine Elektronen an die !Teilchen der Suspension abzugeben oder von diesen aufzunehmen. Heben Tedlar, das als Sperrmaterial für die Elektrode verwendet werden kann, kann jedes andere geeignete Material mit einem Widerstand von etwa 1(r Ohm/cm oder größer als Sperr·* material benutzt werden.

Zwischen den Elektroden der Anordnung können innerhalb eines großen Bereiche wählbare Spannungen angelegt werden. Zur Erzielung guter Bildauflösung, hoher Bilddichte und einer geringen Hintergrundtönung wird vorzugsweise eine solche Spannung benutzt, die ein elektrisches Feld von mindestens etwa 12 kV/mm über der Bildstoffsuspension erzeugt. Das für die Erzeugung eines so starken elektrischen Feldes erforderlich· Potential wird sich natürlich in Abhängigkeit der Größe des Elektrodenabetande, der Stärke und der Art des verwendeten Sperrmaterials auf der Sperrelektrode ändern· Zur Erzielung der höoheten BildQualitäten beträgt das optimale Feld mindestens 80 kV/mm. Sie obere Grenze der Feldstärke wird allein von der Durchbruohspannung der Suspension und des Sperrelektrodenaaterials bestimmt· Bilder, die bei Feldstärken unter 12 kV/mm erzeugt werden, haben gewöhnlich «ine niedrige und/oder unregelmäßige Bilddichte· Das verwendete Feld wird durch Division der zwischen den Elektroden angelegten Spannung durch den gemessenen Elektrodenabetand bestimmt« Das so bestimmte Feld herreoht dann innerhalb dee Elektrodenepalts. Daher beträgt die bei tin·» Elektrodenabstand von etwa 0,025 «m swieehen der Sperr elektrode und der in;) lsi er enden Elektrode ansulegen-

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de Spannung etwa 300 Volt· Diese Spannung erzeugt dann zwischen den Oberflächen der beiden Elektroden eine Feldstärke von 300 V/0,025 mm oder 12 kV/mm. Werden sowohl die Konstantspannung als auch die Wechselspannung gleichzeitig an die Suspension angelegt, wird vorzugsweise dieser niedrige Spannungspegel während des gesamten Abbildungsverfahrens aufrechterhalten·

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 Feldes, bis sie einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt werden· Die an der Oberfläche der injizierenden Elektrode 11 angeordneten Teilohen sind die potentiellen Bilder— zeugungstellchen für das zu reproduzierende Bild· Werden sie von einer aktivierenden Strahlung getroffen, so wird diese durch das jeweilige liehtempfindIiehe Teilohen absorbiert und macht dieses leitfähig, wobei Loch-Elektron-Paare gebildet werden, die als beweglich angesehen werden können· Diese neu erzeugten Loch-Elektron-Paare innerhalb der Teilohen waren vor ihrer Kombination durch das das jeweilige Teilohen umgebende elektrische Feld zwischen d@n beiden Elektroden getrennt« Die negativen Ladungsträger dieser Loch»Elektron-Paare bewegen sich zur positiven Elektrode 11, während die positiven Ladungsträger sioh zur Elektrode 16 bewegen· Die negativen Ladungeträger nahe der Grenzschicht astir Elektrode 11 können eioh über den sehr kurzen Zwischenraum zwischen den Teilohen und der Oberfläche 13 bewegen und verlassen die Teilohen, wodurch diese nach auereiohende» Ladungeübergang eine positive Eigenladung erhalten· Die jetzt posi-

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tiv 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 Loch-Elektron-Paaren ermöglichen, so bewegen sie sich von der Elektrode 11 zur Elektrode 16 und las» sen lediglich Teilchen zurück, die nicht ausreichend von elektromagnetischer Strahlung ihres Empfindlichkeitsbereiches getroffen wurden·,

Sind alle Teilchen, einer derartigen Anordnung empfindlich für nur eine Mohtwellenlänge und wird eine Belichtung nur mit Licht dieser Wellenlänge vorgenommen, so wird durch Absonderung von Teilchen von der Oberfläche der injizierenden Elektrode 11 und Zurückbleiben von Teilchen in den nicht belichteten Plächenteilen auf der injizierenden Elektrode 11 ein Positivbild erzeugte Werden alle Polaritäten der Anordnung umgekehrt, so kann die Elektrode 11 bei Belichtung von den an ihr gebundenen Teilohen Injizierte Löcher aufnehmen, und die Elek·» trode 16 ist eine Sperrelektrode, die keine Löcher in die Teilohen injizieren kann, wenn diese mit ihrer Oberfläche in Berührung kommen·

Abhängig vom jeweiligen Verwendungszweck kann die BiIdetoffsuspension 14 eine, zwei oder mehr verschiedene Teilchenarten unterschiedlicher färbung und mit unterschiedlichen Empfindliohkeitsspektren enthalten. Bei einem Einfarbenverfahren haben die in der Suspension 14 verwendeten Teilchen eine beliebige Parbe und erzeugen Bilder mit dieser Farbe, wobei die Lage ihrer Empfindlichkeit innerhalb des Spektrums relativ unwichtig ist, solange sie in einem Bereich des Spektrums liegt, in dem auch

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eine Lichtquelle der üblichen Art arbeitet. Bei einem Mehrfarbenverfahren sind die Teilchen derart ausgewählt, daß sie entsprechend ihrer unterschiedlichen Färbung auf verschiedene Wellenlängen des 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 wäre·

Bei ihrer Suspension in der Trägerflüssigkeit können die Teilchen eine elektrostatische Ladung annehmen, so daß sie von einer der zwei Elektroden der Bilderzeugungsanordnung abhängig von ihrer Ladungspolarität angezogen werden. Einige der Teilchen in der Suspension können positiv, einige negativ und einige sogar bipolar sein. Die "falsche" Polarität der Teilchen in der Suspension kann das Bild dadurch beeinflussen, daß einige der Teilchen vor der bildmäßigen Steuerung der Teilohenwanderung der Anordnung entzogen werden oder eine stärkere Hintergrundtönung entsteht. Mit anderen Worten werden einige der suspendierten Teilchen der Anordnung als potentielle Bilderzeugungsteilchen entzogen, andere bleiben dagegen unbeeinflußt und bewirken einen mehr oder weniger gleichmäßigen Teilchenrückstand·

Einige weitere Teilchen erhalten während der Belichtung eine Ladung injiziert, die jedoch nur eine schwache positive Ladung ist. Sie elektrischen Kräfte sind dann zu klein, um die Bindungskräfte, wie z.B. die Van der Waal'sehen Kräfte und andere, zu Überwinden. Die dur_toh das diskontinuierliche elektrische feld bedingten Kräf-

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te bewirken ein Schwingen der Teilchen der Suspension in der Abbildungszone und eine Verschiebung der einzelnen unerwünscht festgehaltenen Teilchen, so daß sie dann unter dem Einfluß des normalen elektrischen Felds zwischen den Elektroden nach den Bedingungen der elektrophoretischen Bilderzeugung fortwandern.

Durch Einwirkung auf die Anordnung können Teilchen der "falschen" Polarität aus der Suspension entfernt oder mindestens von der injizierenden Elektrode 11 abgelöst werden· Dieses ermöglicht eine bessere, schnellere, vollständigere und intensivere Abbildung, wenn die mit einer aktivierenden Strahlung in Bildkonfiguration belichtete Suspension von der Elektrode 16 berührt und überrollt wird.

Es sei ein subtraktives Farbverfahren mit drei verschiedenen Farben betrachtet, bei dem die Bildstoffsuspension purpurrote, gelbe und cyanblaue Teilchen enthält, die gegenüber grünem, blauem und rotem Licht empfindlich sind. Es sei angenommen, daß unter optimalen Bedingungen die elektrisch leitende Glaselektrode, die die Bildetoffsuspension mit den drei Teilchensorten trägt, mit grünem Licht beliohtet wird. Die purpurroten Teilchen absorbieren und die cyanblauen und gelben Teilchen reflektieren das Licht· Durch Absorption des Lichts werden die Teilchen elektrisch leitend und tauschen mit der Glaselektrode, wie beschrieben, ihre Ladung aus· Die purpurroten Teilchen werden infolge ihrer Aktivierung duroh die Belichtung mit grünem Lioht positiv und wandern von der injizierenden Elektrode ab. Die oyanblauen und gelben Teilchen bleiben nichtleitend und werden nicht beeinflußt, da sie nur wenig oder gar nicht im grünen Bereich des Liohtepektrums empfindlich eind. Die purpurroten

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Teilchen wandern selektiv, sowie sie leitend werden, zur negativen Sperrelektrode, wenn diese über die Bildfläche läuft. Auf diese Weise ergibt sich eine Farbreproduktion des grünen Originallichtbilds in bildmäßiger Verteilung auf der injizierenden Elektrode durch subtraktiven Farbauszug. Das bedeutet, daß die zurückgebliebenen cyanblauen und gelben Teilchen bei der Betrachtung grün erscheinen. Dieses Bild kann dann übertragen werden, wobei bekannte Einrichtungen, wie sie z_oB. in der britischen Patentschrift 1 149 265 beschrieben sind, benutzt werden können»

Die theoretischen Zusammenhänge der Bilderzeugung und die durch Anwendung hochfrequenter Schwingungen zu erzielenden Vorteile, wenn mit diesen die Suspension zwischen der injizierenden Elektrode 11 und der Sperrelektrode 16 angeregt wird, werden anhand der Fig·5 erläutert. Die kleinen Kreise stellen sehr stark vergrößert einen kleinen Teil der einzelnen Pigmentteilchen innerhalb der Suspensionsflüseigkeit 50 dar. Die großen Pfeile 52 bedeuten die aktivierende elektromagnetische Strahlung, die die Abwanderung der Teilchen von der injizierenden Elektrode 11 bewirkt. Die Plus- und Minuszeiohen innerhalb der Teilchen stellen ihre Ladung nach Einwirkung der elektromagnetischen Strahlung dar. Einige Teilohen sind wahllos aneinandergebunden oder zusammengeballt· Wellenlinien 54 veranschaulichen die Bewegung der Teilchen durch die Suspension, während die geraden Linien 56 die Einwirkung der Schwingungskräfte auf die Teilchen bzw· Teilehenzusammenballungen zeigen· Gewöhnlich haben die Teilchen keine symmetrische Form. Sie neigen zu Zuian·» menballungen offensichtlich ohne Rücksicht auf die den einzelnen Teilohen eigentümliche Farbe·

Zwischen den beiden Elektroden liegt eine Spannung, so

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daß die positiv geladenen Teilchen zur Elektrode 16 wandern und dort anhaften, während die negativ geladenen Teilchen sich auf der Elektrode 11 niederlassen· Trifft die durch die Pfeile 52 dargestellte elektromagnetische Strahlung die auf der Elektrode 11 gebundenen Teilchen, so "bilden diese Loch-Elektron-Paare, geben das Elektron an die injizierende Elektrode 11 ab und wandern infolge ihrer dann positiven Ladung zur negativen Elektrode 16. Die über der Elektrode angeregten Ultraschallsohwingungen haben zwei Wirkungen: Einmal rütteln sie positiv geladene Teilchen los, die nahe oder an der injizierenden Elektrode 11 in unerwünschter Weise gehalten werden· Diese Teilchen bleiben auf der injizierenden Elektrode infolge von Bindungskräften, wie der Van der Waal'sehen Kräfte, Kapillarkräfte, der Schwerkraft sowie möglichen Molekular- und anderer kleiner Kräfte. Werden die Teilchen zu Schwingungen angeregt, so werden die infolge der kleinen Abstände zwischen ζ·Β· dem eingeschlossenen Teilchen 55 und der Elektrode 11 bestehenden Bindungskräfte stark abgeschwächt und das elektrische PeId zwischen den Elektroden 11 und 16 bewirkt eine Abwanderung der Teilchen zur negativen Spannung der Elektrode 16. Andererseits werden bestimmte zusammengeballte Teilchengruppen infolge der Schwingungen Zug- und/oder Scherungekräften ausgesetzt, wobei die Schwingungen gewöhnlich senkrecht zur Tangente an die Berührungsfläche zwischen der Bilderzeugungselektrode 11 und der Sperrelektrode 16 gerichtet sind. Die Zugkräfte bewirken eine Trennung der zusammengeballten Teilohen, wodurch die positiven Teilohen frei werden, um zur Elektrode 16 zu wandern, und die negativen Teilchen von der injizierenden Elektrode 11 gebunden werden können. Erreichen die negativen Teilchen die injizierende Elektrode, so können sie von der elektromagnetischen Strahlung getroffen und aktiviert werden· Sie

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werden claan positiv und wandern in der bereits beschriebenen Weise zur Sperrelektrode 16. Diese zweite Wirkung auf die Teilohen ist nur während der Bilderzeugung mit senkrecht zur Bilderzeugungselektrode oder ihrer !Dangente gerichteten Schwingungen möglich· Dieses beruht darauf, daß nichtaenkrechte Kräfte zum Aufbrechen der Teilchenzusaamenballungen das Bild verschmieren und zerstören würden·

Werden die Kräfte dagegen nicht so groS gemacht, daß das Bild zerstört werden kann, so können die Sohwingun« ^ gen Kräfte in allen Richtungen erzeugen unü trotzdem das ™ Bild verbessern· Die einzige Beschränkung bei der Erzeugung verschieden gerichteter Kräfte liegt darin, daß diese keine Zusammenballungen mehr aufbrechen«

Die innerhalb der Elektrode 16 und Hst Elektrode 11 gezeigten Pfeile 58 sollen die wechselnden elektrischen Kräfte darstellen^ die auf die Suspension zwischen clen Elektroden, ausgeübt werden und auf die Teilchen einwirken.

In ]?ig_eS ist äas elektrische PeId dargestellt, das bei Verwendung eier in Pig.1 dargestellten Anordnung auf die Suspenei@a einwirkt· Die Ordinate stellt das zwischen den Eloktroden 16 uad 11 über der Suspension anliegende Wechselspannungspotaatial dar, während die Abszisse die Zeit angibt. Die niedrigste gestrichelte linie in der Dareteilung gibt.die erforderliche konstante Spannung oder den "idealen Gleichstrom" I^ an, der zur Wanderung der Teilchen innerhalb fler Suspension in Bildkonfiguration erforderlich ist« um ein annehmbares Bild zu erzeugen· Die durchgebogene Linie gibt den tatsächlichen Gleichstrom I_a an, der tos einer GHeiehepannungsquell®, wie der Spannungsquelle 17> abgegeben wird· Die Differens swisohen der oberen und der unteren gestrichelten linie stellt die

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maximale Amplitude der Wechselspannung dar und wird als Wechselstromaplitude mit I_w bezeichnet.

In Fig.7 ist das elektrische Ausgangssignal eines Schaltkreises gezeigt, wie er z.B. in Pig*3 dargestellt ist. Die Abszisse gibt wiederum die Zeit an, während die Ordinate das über der Suspension liegende Potential angibt, wenn die Ausgangespannung an die beiden Elektroden 11 und 16 gelegt wird· Die Ströme I₄, und I. bilden die gleiche Linie. Der durch I gegebene Abstand zwischen der oberen gestrichelten Linie und der unteren durchgezogenen Linie» die den tatsächlichen und den idealen Gleichstrom angibt, gibt wieder die Weohselstromamplitude an· Sin Vorteil dieses gleichgerichteten Auegangesignals besteht darin, daß bei einer Bilderzeugungsanordnung, die ein hohes Potential zur· Erzeugung annehmbarer Bilder benötigt, die Potentialänderungen nur in einer Richtung, nämlich zusätzlich zu dem zwischen den Elektroden liegenden Gleichspannungspotential auftreten· Diese Gleiohriohtungahaltung erfordert daher nur noch eine minimale Auegangsspannung der Gleiohspannungsquelle, während von dem eich ändernden Potential trotadem die erforderliehen Wirkungen ausgeübt werden, um die Kit der Erfindung bezweckten Ergebnisse zu erzielen·

Jig·8 zeigt eine Teilansioht einer anderen Ausführung*·· form der Erfindung, ua bessere BildQualitäten zu erzielen. Hier wird ein· ähnlioh der in Jig.2 gezeigten Elektrode ausgebildete Elektrode 28 tteer iie Bilderzeugungeelektroie 11 geführt, naohdee die Elektrode Bit Saepen-■ion beschickt and ein Bild duroh eine vorhergehende weiter· Elektrode erzeugt wurde· le/kürlioh kann die Anordnung auch mit der ersten Elektrode arbeiten, was eben»

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falls innerhalb des Erfindungsgedankens liegt.

Eine Spannung»quelle 60 wird zwischen die Elektroden 11 und 28 geschaltet, um zwischen ihnen ein Feld ausreichend hohen Potentials zu erzeugen» um eine elektrophoretisohe Abbildung bei eingeschalteter Spannungsquelle 60 zu erreichen· Ein Ein-Aus-Schalter 62 ist in dem Schaltkreis so vorgesehen, daß die Spannungsquelle 60 nur dann eingeschaltet ist, wenn die Elektrode 28 wirksam ist· Ein Motor M-2 bewegt die Elektrode 28 über die Elektrode 11. Eine Steuervorrichtung 64 erzeugt duroh Schließen und öffnen des Schalters 62 das intermittierende diskontinuierliche PeId zwischen den Elektroden. Eine Vorrichtung 65 zur Änderung der Periodenzeit oder der Arbeitszeit innerhalb einer festen Periode, während der die Spannung zwischen den Elektroden liegt, kann der Steuereinrichtung 64 zugeordnet werden·

Ausgangssignale, die von dieser Einrichtung abgegeben werden, sind in den Figuren 9 und 10 gezeigt. Fig»9 zeigt eine Beohteckspannung mit einem Öffnungs-Schließ-Verhältnis von 50# pro Periode. Si· Arbeitszeit innerhalb einer Periode, während der das Feld zwischen den beiden Elektroden liegt, ist der mit 68 bezeichnete Teil einer Periode, die sich über die mit 66 bezeichnete Zeit erstreckt. In Fig.10 ist eine pulsierend· Beohteokspannung dargestellt, deren Periodendauer mit 70 und deren Arbeitszeit ait 72 bezeichnet ist, während der «in tatsächliches feld zwischen den Elektroden 26 und 11 anliegt. Die Arbeitszeit 72 kann jeden beliebigen Seil timer vollen Periode uafassen, sogar I)S und weniger d«r während einer vollen Periode vtr streichend tu. Zeit·

Ein kontinuierlich erscheinendes Bild entsteht «it der

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in Pig.8 gezeigten Anordnung genauso wie «it den in den anderen Figuren, gezeigten Anordnungen} wenn die benutzte frequenz des Wecheelfeldes der später angegebenen Beziehung genügt. Die Grenze für die Arbeitszeit bei pulsierenden Gleichspannungen ist daduroh gegeben, daß sie lang genug sein muß, um die zwischen den Elektroden befind* liehen Teilchen in einer bildmäßigen Konfiguration auszurichten, die durch die den entsprechenden Heil der Elektrode 11 belichtende Lichtquelle gegeben ist· Solange die Amplitude und die Arbeitszeit der Spannung Über den erforderlichen Sohwellwerten für die fotoelektrophoretische Wanderung der in der Suspension verwendeten Teilchen liegen, beeinflußt die Anordnung die Bildstoffsuspension und damit auch das Bild in der vorstehend beschriebenen Weise.

Bei Anwendung des erfindungagemäSen Verfahrens und sei» ner Einrichtung für ein fotoelektrophoretisches Abbildungsverfahren wird bei mehrfarbigen Bildern die Abbildungsgesohwindigkeit und die Farbsättigung oder bei einfarbigen Bildern allein die Abbildungsgeschwindigkeit verbessert. TJm diese Ergebnisse ohne merkbare Streifenbildung des Bildes zu erzielen, muß die Frequenz der Schwingungen entsprechend der folgenden Beziehung gewählt werden:

f =.V₀ · R mit

f der Frequenz in Hertz

V₀ der Relativgesohwindigkeit zwischen den Elektroden in mm/ββο und

H der gewünschten Bildauflösung in Zeilenpaaren pro Millimeter.

Die verwendete Amplitude und die Frequenz hängen von der

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Empfindlichkeit der Pigmentteilohen gegenüber Potentialänderungen bei der jeweils gewählten Frequenz ab. Sie. sollten kleiner als die Werte sein, bei denen zwischen den Elektroden ein Spannungsdurchschlag in Luft auftritt·

Die Bilderzeugung mit den Suspensionsteilchen findet nur in der Abbildungszone zwischen den beiden Elektroden statt, die von Licht beaufschlagt wird und unter Einwirkung eines elektrischen Feldes steht« Bei einem diskontinuierlichen elektrischen Feld werden die !Teilchen mehrmals in einer einzigen Abbildungszone bzw· Berührungszone zwisehen den Elektroden zum Wandern gezwungen. Wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gezeigt, wird eine Elektrode mit einer bestimmten Geschwindigkeit V über die andere Elektrode bewegt. Diese Geschwindigkeit ist gewöhnlich klein gegenüber der Frequenz des diskontinzierliohen Felds Daher treten innerhalb einer einzigen Abbildungszone mehrere Perioden der wechselnden Frequenz auf. Der Abstand zwisohen den Kanten dieser durch je eine Periode gegebenen Bänder wird als die Auflösung des erzeugten Bilds bezeichnet. Bei einer schnelleren Relativbewegung zwischen den Elektroden wird daher bei fest vorgegebener Frequenz die Bildauflösung kleiner. Ähnlich wird bei einer Senkung der Frequenz des angelegten Felds und bei gleichbleibender Relativgeschwindigkeit zwischen den Elektroden die Bildauflösung ebenfalls kleiner. Infolge der gleichen Beziehung werden umgekehrte Bedingungen selbstverständlich eine höhere Bildauflösung bewirken.

Soll ein sichtbares Halb ton-Raster bild ersseugt werden, so genügt es, die Frequenz f etwas geringer als V_Q * R zu machen. Dadurch entsteht ein streifenförmig ges Bild, das so gesteuert werden kann, daß es verwendbare Halbtonzeilen aufweist«

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Offenbar ist die größere Abbildungsgeschwindigkeit eine Folge der schnelleren Teilchenwanderung. Die Teilchenwanderung wäohst dabei durch das Kleinerwerden des physikalischen Widerstands zwischen benachbarten Teilchen in der Suspension. Der physikalische Heibungewiderstand aber wird kleiner durch das Sohwingen der einzelnen Teilchen, das durch die auf sie ausgeübten elektrischen Kräfte bedingt ist.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Abbildungsverfahren mit einer fotoelektrophoretisohen Bildstoffsuspension, die zwischen einer ersten als Träger für das aus der Suspension erzeugte Bild vorgesehenen Elektrode und mindestens einer weiteren Elektrode mit einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung belichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden (11, 16, 28) ein periodisch seitveränderliche β elektrisches PeId angelegt wird·

   2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld gleichzeitig mit der Belichtung angelegt wird und daß die Frequenz des elektrischen Felde so gewählt wird, daß das Feld immer dann anliegt, wenn die Elektroden (11, 16, 28) die Suspension (14) an angrenzenden !Teilen berühren

   3· Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld in Form eines periodischen, annähernd rechteckförmigen Signals angelegt wird«

   4« Verfahren naoh Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, \ daß das Feld in Form eines periodischen, mindestens teilweise sinusförmig·η Signale angelegt wird·

   5· Verfahren naoh den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gtkennselohnet, daß als Arteitaieit (68, 72) des elek trischen Felds 5OjC der Periodendauer (66, 70) gewählt wird»

   &· Verfahren naoh den iniprüohen 3 oder 4, dadurch gekennseiohnetf daß al·· Arbeitzeit (68, 72) de· elek-

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   trischen Felds weniger als 50$ der Periodendauer (66, 70) gewählt wird.

   *?·· Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4_f dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitszeit (68, 72) des elektrischen ]?eläs mehr als 50j£ der Periodendauer (66, 70) gewählt wird.

   8. Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Änderung des elektrischen Felds in Richtung und Größe so gewählt wird, daß die minimale Amplitude des Felds oberhalb der zur elektrophoreti-HChen Bilderzeugung erforderlichen Potentialschwelle bleibt»

   9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Änderung des Potentials mit konstanter Frequenz Torgenommen wird·

   10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für das sich zeitlich ändernde Potential ein konstanter Spitzenwert gewählt wird·

   11· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein positive und negative Amplituden aufweisendes, sich zeitlich änderndes Potential gewählt wird·

   12· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum sich zeitlich ändernden Potential eine gleichgerichtete Amplitude hinzugefügt wird, die ein solches Potential aufweist, daß sie sich dem anliegenden elektrischen Feld nur additiv überlagert·

   13· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

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   daß eine selbst zeitlich änderbare Frequenz für das sich zeitlich ändernde Potential gewählt wird·

   14· Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß eine solche Frequenz gewählt wird, daß ihr Einfluß auf das entstehende Bild größer als fünf Zeilenpaare pro Millimeter beträgt.

   15· Einrichtung zur Abbildung aus einer elektrophoretischen Bildstoffsuspension mit einer ersten als Bildträger für das aus der Suspension erzeugte Bild vorgesehenen Elektrode, mindestens einer weiteren Elektrode, die die Suspension so berührt, daß sich diese zwischen den Elektroden befindet, Antriebsvorriohtungen zur Erzeugung einer vorbestimmten Eelativgeschwindigkeit zwischen der ersten und der weiteren Elektrode und einer Belichtungsvorrichtung zur Belichtung der Suspension mit einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 14» gekennzeichnet durch eine Speiseschaltung (z.B. 17» 19) sum Anlegen eines zeitveränderliohen elektrischen Felds zwischen den Elektroden (16, 11, 28).

   16. Einrichtung nach Anspruch 15» daduroh gekennzeichnet, daß die Speiseschaltung (z.B. 60) Schalteinrichtung gen (62» 64) aufweist, die ein solches diskontinuierliches Feld erzeugen, daß immer dann ein Feld zwischen den Elektroden (11, 28) herrscht, wenn mindestens eine der weiteren Elektroden (28) die Suspension (14) berührt·

   17· Einrichtung nach Anspruch 15» daduroh gekennzeichnet, daß die mit der ersten (11) und mindesten· eimer weiteren Elektrode (16, 28) verbunden· Speiseschal tang (z.B. 17, 19) eine eine leitveränderlich·

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   Spannung abgebende Wechselspannungsquelle (19) aufweist·

   18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle (19) Schalter (18) aufweist, die die Wechselspannungsquelle immer dann einsohalten, wenn auf die Suspension (14) das konstante elektrische PeId und die elektromagnetisch« Strahlung einwirken·

   19· Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle (19) eine solche Frequenz hat, die mindestens gleioh dem Produkt aus der Bildauflösung und der Relativgeschwindigkeit der Elektroden (11, 16) ist.

   20· Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Wechselspannungiquelle (19) etwas kleiner als das Produkt aus der Bildauflöaung und der Relativgesohwindigkeit der Elektroden (11, 16) ist.

   21. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Weohielspannungequelle (32) Hit mindest«ng •iner der weiteren Elektroden (28) verbunden 1st·

   22· Einrichtung naoh Anspruch 17, dadoreh gekennitiok- ntt, daJ eine dritte Jlektrede (28) »o Y«rgeiefetft irfc, dft! »ie Mioh de« Bertikre& der erite* Hektrode (1t) dttrofa dl· »weite Kefetrede (U) eeeifall· die ertte IXektrode (11) btriüxrt, und dai die dritte Blektreie (28) alt der Weehe«lepaanua«*qtt«llt (52) rertuadtn iri «ad anierde» ei» k»Mft«i-ti· tltktriieii·· fell erf·»«*, das stteaajieii Mit der leifrerMaderlleJte* SpaiuiÄftg der

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   Weohselspannungsquelle (32) ausreichend groß ist» um das von der ersten und zweiten Elektrode (11, 16) erzeugte Bild zu erhalten«

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