DE2020726C3

DE2020726C3 - Elektrophoretsches photographisches Verfahren zur Bildwiedergabe

Info

Publication number: DE2020726C3
Application number: DE2020726A
Authority: DE
Inventors: Isao Osaka Ota
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1969-04-23
Filing date: 1970-04-22
Publication date: 1982-06-24
Also published as: CA920863A; FR2046348A5; GB1299905A; DE2020726B2; NL170058C; NL170058B; NL7005938A; DE2020726A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophoretisches photographisches Verfahren zur Bildwiedergabe unter Anlegung einer elektrischen Spannung über Elektroden an eine Doppelschicht aus einer photoleitfähigtn Schicht und einer elektrophoretischen Suspensionsschicht mit einem Suspcnsionsmedmm und mindestens einem elektrophoretischen. gefärbten Material eingeprägter Polarität, das in Form eines fein zerteilten Pulvers in dem Suspensiunsmedium suspendiert s ist. wobei unter bildmaüiger Belichtung der photoleitfahigen Schicht zur Erzeugung eines geringen c'cktiischen Widerstandes in den belichteten Flächenteilen eine Bewegung des elektrophoretischen Materials eintritt und die Suspensionsschicht durch fine durch-

Mi sichtige Elektrode betrachtet wird

Es ist ein elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung einer Dauerkopie bekannt (US-PS 3 34h475). beidemeinphotoleitfähiger Film, auf dem durch elektromagnetische Wellen ein Bild mit Flächen unterschiedlicher Leitfähigkeit erzeugt worden ist. in einer dispergierte Tonerteilchen aufweisenden, lichtdurchlässigen Suspensionsflussigkeii die zwischen zwei Elektroden angeordnet ist. entwickelt wird, indem an die Elektroden ein unsymmetrischer Wechsel-

2i) strom oder Gleichstrom gelegt und durch Ausnutzung der bildmäßigen Dielektrophorese der Tonerteilchen lct/iere auf dem phoioielifahigen Film dhgeiägi-fi werden. Das auf diese Weise erzeugte Bild kann erst betrachtet werden, nachdem der photoleitfähige Film

2s aus der dielektrophoretischen Zelle entfernt worden ist und fur sich betrachtet wird. Weiteihin ändert sich die Farbe der lichtdurchlässigen Su .pensionsflüssigkeit nur geringfügig, da lediglich eine Bewegung der Teilchen von einer zur anderen Elektrode erfolgt, so

in daß sieh die Suspensionsschicht zur Bilddarstellung selbst nicht verwenden laßt

Es ist weiterhin ein photoelektrophoretisches Verfahren zur Bildung von Farbbildern bekannt (US-PS 3 3K4 5h5|. hei dem eine Suspensionsschicht, die minis destenszwei photoleitende Teilchen unterschiedlicher Farbe dispergicrt enthalt, dem elektrischen Feld zwischen zwei Elektroden ausgesetzt wird, von denen mindestens eine transparent ist. und bei deir unter Ausnutzung des I.adungszusi jndes der pliotolcitc n-

i" den ' I cilchc π sowie des ,mg·.· legte i· ick Irische η (ekles bei einer bildmäßigen Belichtung durch die transparente Elektrode ein Farbbild au ι einer Elektrode ei /eugt wird das erst sichtbar wird, wc im man die Elektrode vim der Siispeiisiunsschicht trennl Dieses

•is Verfahren henut/t kein«, teilchen fesi eingeprägter Pnlantai und benötigt ,nah keine photoleitfähige Schicht fine Bilddarstellung der Suspensionsschicht selbst ist nut diesen bekannten Verfahren nicht moe lieh, da einer Betrachtung durch die transparente

ί Elektrode stets alle teilchen infolge der durchsichtijy η Suspensionsflussigkeit sichtbar sind, gleichgültig, auf welcher Fleklmde sie abgelagert sind

Der Erfindung lugt >.\\< Aufgabe zugrunde, das elektrophorctischc photographic^.· Verfahren /ur

ss Bildwiedergabe gemäß der vorausgesetzten Art derart auszubilden, daß ein Beliehtiingsbild in der eU'ktrophoretisthen Suspensionsschicht kontrastreich hei uversibler Darstellung sichtbar, abhildhar und ...s_thbar

π Diese Aufgabe λird erfindiingsgemaß dadurch gelost, daß das Suspensionsmedium gefärbt ist daß sich die Farbe des Suspensionsmediums von der des elektrophoretischen Materials unterscheidet, und daß zunächst eine Gleichspannung an die Doppelschicht angelegt wird zur Erzeugung der elektrophoretischen Bewegung des elektrophoretischen Materials, und daß. wenn die optischen Reflexionseigcnschaften der clektrophoretischcn Schicht sich geändert haben und

anschließend die photoleitfähige Schicht in den belichteten Fläehenteilen einen niedrigen Widerstand aufweist, die Doppelschicht erneut einer Gleichspannung entgegengesetzter Polarität oder einer Wechselspannung ausgesetzt wird, wodurch das elektrophoretische Material in den belichteten Fläehenteilen sich elektrophoretisch bewegt und das Belichtungsbild in der elektrophoretischen Suspensionsschicht abbildet und letzteres durch Anlegen einer Gleich- oder Wechselspannung an die Doppelschicht bei gleichzeitiger ganzflächiger Belichtung der photoleitfähigen Schicht löschbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich dadurch als vorteilhaft, daß die Bildwiedergabe des aufprojizierten Lichtbildes in der Suspensionsschicht sowohl kontrastreich veränderbar darstellbar als auch löschbar ist.

Die Erfindung wird anhand d.-:r Zeichnung beschrieben. Es zeigen

Fig. la bis 1 d und 2 bis 4 eine Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbare, einen Flachschirm darstellende Vorrichtung mit unterschiedlich gestalteter Suspensionsschicht bzw. bei Vorsehen verschiedener elektrischer Felder, und

Fig. 5 eine Abänderung de^r Ausführunasform der Vorrichtung nach den Fig. 1 a bis Id sowie _ bis 4.

In Fig. Ia-Id ist eine einen Flachschirm bildende Vorrichtung 1 zur elektrophoretischen Wiedergabe von Lichtbildern dargestellt, die ein Gehäuse 3 mit einem Rahmen 38 aufweist, das eine elektrophoretische Suspensionsschicht 2 einschließt. Das Gehäuse 3 weist zwei gegenüberliegende Hauptgehäusewande 4 und 5 auf. deren eine - ζ B die Gehäusewand 4 - für das Lichtbild durchlassig und deren andere, die Gehäusewand 5. durchsichtig ist Auf den Innenflachen der Hauptgehausewände 4 und 5 befinden sich zwei Elektroden 8 bzw. 9. Die Elektrode 8 ist lur das Lichtbild durchlässig und weist eine photoleitfähige Schicht 50 auf; die Elektrode 9 ist durchsichtig Zwischen der photoleitfähigen Schicht 50 und der Elektrode 9 hegt die elektrophoretische Suspensionsschicht 2.

Zwischen die beiden Elektroden 8 und 9 läßt sieh mittels einer Spannunesquelie 10 ü!vr einen Schalter 11 ein elektrisches Feld anlegen. Die Suspensionsschicht 2 enthalt mindestens ein in Form fein /erteilten Pulvers in einem Suspensionsmedium 7 suspendiertes Material 6 In dieser und den folgenden Figuren sind die I eilchen des Materials 6 /weeks klarer Darstellung erheblich vergrößert dargestellt.

Ist das elektrophoretische Material 6 gleichmäßig im Suspensionsmedium 7 verteilt (vgl Fig. I a). hat die elektrophoretische Suspensionsscrwcht 2 cne Mischfarbe aus der des elektrophoretischen Materials 6 und des Suspensionsincduims 7. Ist das elektrophoretische Material 6 / B. vveiü irid das Suspensionsmedium / Fl schwär/ erscheint die elektrophoretisch«: Suspensjonsstrntrii unter Beleuchtung mit < weißem Licht an der Elektrode 9 in einer grauen Mischfarbe. Belichtet man die photoleitfähige Schicht 50, sinkt deren Widerstand an den belichteten Stellen. Legt man während der ganzflächigen Belichtung der photoleitfähigen jr-hicht SO ein elektrisches Gleich- ι feld zwischen die Elektroden 8 und 9. wandert das elektrophoretische Mtcerial 6 in der Suspensionsschicht 2 je nach Polarität des elektrophoretischen Material·. 6 und des angelegten Feldes elektrophoretisch /ur Elektrode 8 oder Elektrode 9. Ist das elcktrophoretisehe Material 6 im Medium 7 /. B. positiv und die Elektroden 8 und 9 stellen die Anode bzw. s Kathode dar. dann wandert das elektrophoretische Material 6 elektrophoretisch zur Elektrode 9, lagert sich dort ab und hat nunmehr eine räumliche Verteilung, wie sie in Fig. lh gezeigt ist. Die Änderung der räumlichen Verteilung des elektrophoretischen Mate-

in rials 6 bewirkt eine Änderung der optischen Reflexionseigenschaften dei elektrophoretischen Suspensionsschicht 2. da die Auflage des auf der Elektrode 9 abgelagerten elektrophoretischen Materials 6 das farbige Suspensionsmedium 7 verdeckt. Wenn die Auf-

I^ lage des weißen Materials 6 auf der Elektrode 9 das schwarze Suspensionsmedium 7 vollständig überdeckt, erseheint der Flachschirm 1 hei Beleuchtung mit weißem Licht an der Elektrode 9 als weiß. Das auf einer ,'esten Oberfläche elektrophoretisch abgela-

:n gerte Material 6 bleibt dort haft.. ·., auch wenn man das angelegt': elektrische Feld enttern.. Das bedeutet, daß die erfindungsgemäß verwendbare Vorrichtung das reproduzierbare Bild ohne weiteren Energieverbrauch zu speichein vermag. Ein Lichtbild wird durch die G häusewand 4 hindurch auf die photoleitfähige Schicht 50 projiziert, so daß deren belichtete Stellen einen niedrigen elektrischen Widerstand haben. Dann legt man eine entgegengesetzt gepolte Gleichspannung an die Elektrode ι 8 und 9. umüie Doppelschicht

.in aus der elektrophoretischen Suspensionsschicht 2 mit den geänderten optischen Reflexionseigenschaften und der photoleitfähigen Schicht mit dem an den belichteten Stellen niedrigen Widerstand einem entgegengesetzt gerichteten elektrischen Feld auszusetzen

*? Das starke, entgegengesetzt gerichtete elektrische Feld wirkt an den nelichteten Stellen selektiv auf das elektrophoretische Material 6. das nun /ur photoieitfähigen Schicht 50 wandert und sich auf derci, Oberflache ablager'; vgl Fig. I c. Der Flachschirm 1 zeigt

4Ii also an der Elektrode 9 das reproduzierte Negativbild D.«.· entgegengesetzt gepolte Gleichspannung leet man s<> lange an die Elektroden, bis das Bikl ei scheint Dieses bleibt dann bestehen, auch wenn man das elektrische Feld abnimmt.

i*· Legt man die erste Gleichspannung zwischen die Elektroden 8 und 9 aK Kathode bzw. Anode, um die Suspensionsschicht 2 an der Elektrode 9 schwär/ zu farben, und legt man sodann die /weite, umgekehrt gepolte Spannung wahrend der Belichtung der photu-

Vi leitfahiecn Schicht 50 an die Elektroden 8 und 9. wird an d< Elektrode 9 ein Positivhild reproduziert.

E-Jiie Wiedergabe a's Positiv- oder Negativbild an der ^r;cktrode 9 laßt sich also !eicht mittels der Polarität der angelegten Gleichspannungen bestimmen. Die

<< Änderung der op¹,sehen Reflexionseigciis :haften Jer Suspensionsschicht 2 hangt von der Dauer und Starke des angelegten "leklrischen Feldes ab. Die Feldstarke in der Suspensionsschicht hangt von der auf die photoleitfähige Schicht 50 projizierten Lichtstärke ab und

w bestimmt die. Färbung im Ckbict der Bilüwitdgrgabc. Das reproduzierte Bild kann also Halbtöne aufweisen. Der erzeugte Halbton entspricht der Farbe der Sus pensionsschichtstelle unter der Einwirkung eines schwachen, entgegengesetzt gerichteten Feldes und

.5 hat eine Mischfarbe aus der des elektrophoretischen Materials 6 und der des Suspensionsmediums 7.

Anstelle der entgegengesetzt gcpolten Gleichspannung zur Erzeugung des sichtbaren Bildes in Fig. Ic

kann man auch eine Wechselspannung verwenden. Das Anlegen einer Wechselspannung an die Doppelschicht aus der elektrophoretischcn Suspensionsschicht mit den ganzflächig geänderten optischen Reflexionseigenschaften und der photoleitfähigen Schicht mit dem an den belichteten Stellen niedrigen Widerstand bewirkt ebenfalls die Wiedergabe des Bildes auf der Suspensionsschicht.

Das so erzeugte Bild hat an den belichteten Stellen eine graue Mischfarbe.

Ist die erste Gleichspannung, die man zur ganzflächigcn Farbänderung der Suspensionsschicht (Fig 1 h) an die F.lektroden 8 und 9 legt, hoch genug, um bereits eine elektrophoretische Bewegung des elektrophoretischen Materials 6 zu bewirken, ist es nicht immer notwendig, den Widerstand der photoleitfähigen Schicht durch Belichtung zu senken

Nach Fig. Id legt man eine Gleichspannung direkt an eine Doppelschicht aus einer elektrophoretischen Suspensionsschu lit 2 mit gleichmäßig darin verteiltem elektrophoretischem Material 6. während die photoleitfähige Schicht 50 an den belichteten Stellen einen niedrigen Widerstand aufweist. Dadurch erzeugt man an der Elektrode 9 eine Abbildung. Diese Abbildung ist jedoch kontrastarm im Vergleich zu dem Bild, das man erhält, wenn man eine zweite, entgegengesetzt gepolte Gleichspannung an eine Doppelschicht aus einer elektrophoretischen Suspensionsschicht mit durch die erste Gleichspannung geänderten optischen Reflexionseigenschaften und einer photoleitfähigen Schicht mit an den belichteten Stellen niedrigem Widerstand legt.

Das an der Elektrode 9 erzeugte Bild läßt sich leicht löschen, indem man mittels der Spannungsquelle 10 eine Gleich- oder Wechselspannung an die Elektroden 8 und 9 legt, während man die photoleitfähige Schicht 50 ganzflächig belichtet. Die Vorrichtung 1 kann man also wiederholt verwenden. Legt man zur Löschung eines wiedergegebenen Bildes eine hohe Gleich- oder Wechselspannung an die Elektroden 8 und 9. ist es nicht immer erforderlich, währenddessen auch die photoleitfähige Schicht 50 zu belichten.

Das in Gehäuse 3 des erfindungsgemäß verwendeten Flachschirms 1 stellt man aus irgendeinem verfügbaren Material her. das dem Suspensionsmedium und dem elektrophoretischen Material gegenüber träge ist. Der Rahmen 38 des Gehäuses 3 - vgl. Fig. 1 a - kann z. B. ein Bogen Plastikmaterial sein, aus dem in der Mitte ein wesentlicher Teil herausgeschnitten wurde.

Die eine der beiden gegenüberliegenden Hauptgehäusewände stellt man her. indem man den Rahmen 38 mit einer durchsichtigen Platte 5 verklebt, auf der sich die durchsichtige Elektrode 9 befindet. Eine geeignete Platte besteht z. B. aus durchlässigem Glas mit einem transparenten dünnen Überzug aus Zinnoxid (SnO,) oder Kupferiodid (CuJ) oder ein Bogen aus transparentem Plastikmaterial wie z. B. Polyester. Zelluloseazetat, Polyäthylen oder Cellophan mit einem transparenten dünnen Kupferjodidüberzug (CuJ). Die andere der beiden gegenüberliegenden Hauptgehäusewände stellt man her, indem man auf den Rahmen 38 eine durchlässige Platte 4 mit transparenter Elektrode 8 und einer auf diese aufintegrierten photoleitfähigen Schicht 50 verklebt. Hierzu geeignet ist eine durchlässige Glasplatte oder ein durchlässiger Plastikbogen mit, wie oben beschrieben, einem transparenten dünnen Überzug aus Zinnoxid (SnO,) oder Kupferjodid (CuJ) und einer photoleitfähigen Schicht 50.

Die photoleitfähige Schicht 50 kann aus irgendeinem geeigneten und verfügbaren photoleitfähigen Material bestehen, dessen elektrischer Widerstand s sich unter Bestrahlung mit Licht ändert.

Geeignete Photoleiter sind Selen, Kadmiumsulfid, Kndmlumselenid. Zinkoxid. Bleioxid. Anlimontrisulfid, Anthrazen, Poly-N-Vinylcarbasol und dessen Derivate. Diese photoleitfähige Schicht kann kristallin plattiert, aufgedampft oder aufgesintert sein oder auch aus einem organischen photoleilenden Überzug oder einer Dispersionsschicht mit in Pulverform in Glas oder Harz dispergiertcn photoleitfähigem Material bestehen

Die hier als »Licht« bezeichnete Strahlung kann sichtbares Licht. Infrarot-Licht. Ultraviolett-Licht. Röntgen- oder Gammastrahlungsein. Ist das Lichtbild ursprünglich nicht sichtbar, wirkt die l.ichtbildwicdergabovorrichtung der vorliegenden Erfindung als BiIdwandler

Vorzugsweise hat die photoleilfähige Schicht 50 einen elektrischen Widerstand, der ohne Bestrahlung höher und bei intensiver Bestrahlung niedriger als der der elektrophoretischen Suspensionsschicht ist.

Damit das Suspensionsmedium 7 die gewünschte Farbe hat. löst man eine farbige Substanz - z. B. einen Farbstoff in einer farblosen Flüssigkeit oder man suspendiert elektrisch neutrale farbige Teilchen - wie z. B Farbstoffe oder Pigmente - in einer farblosen Flüssigkeit. Ein tiefblaues Suspensionsmedium läßt sich z. B. herstellen, indem man ütrußfarbstoffc in Äthylazetat odtr Kerosen löst. Ein violettes, braunes oder grünes Medium stellt man durch Lösen von Kobaltnaphthenat. Mangannaphthenat bzw. Nickelnaphthenat in Trichlortrifluoräthan oder Kerosen her.

Nach Fig. 2. in der gleiche Bezugszeichen gleiche

Komponenten bezeichnen wie in den Fig. Ia-Id.

enthält die elektrophoretische Suspensionsschicht 14 eine Dispersion mindestens eines elektrophorettschen Materials 6. das in einem farblosen Suspensionsmedium 13 suspendiert ist. indem sich eine farbige poröse Einlage 12befindet. Bei dem Flachschirm nach Fig. 2 kann man. bevor man ein elektrisches Gleichfeld zwischen die Elektroden 8 und 9 legt, in der transparenten Elektrode 9 eine Mischfarbe aus den Farben des elektrophoretischen Materials 6 und der farbigen porösen Einlage 12 wahrnehmen. Ist die farbige poröse Einlage 12 z. B. schwarz, zeigt der Flachschirm an der Elektrode 9 unter Beleuchtung mit weißem Licht eine

so aus dem Weiß des Materials 6 und dem Schwarz der Einlage 12 zusammengesetzte graue Mischfärbung. Legt man zwischen die beiden Elektroden 8 und 9 mit oder ohne ganzflächiger Belichtung der photoleitfähigen Schicht 50 ein elektrisches Gleichfeld, wandert das elektrophoretische Material 6 durch die farbige poröse Einlage 12 hindurch und lagert sich auf der Elektrode 9 oder auf der photcleitfähigen Schicht 50 ab - z. B. auf der Elektrode 9. wenn das elektrophoretische Material 6 und das angelegte elektrische Feld entsprechend gepolt sind. Dadurch ändert sich die Farbe der Suspensionsschicht 14. Ist das auf der Elektrode 9 abgelagerte elektrophoretische Material 6 in der Lage, die farbige poröse Einlage 12 zu verdecken, zeigt die Vorrichtung der Fig. 2 an der Elektrode 9

die Farbe des elektrophoretischen Materials 6. Projiziert man nun ein Lichtbild auf die photoleitfähige Schicht SO und legt eine entgegengesetzt gepolte Gleich- oder eine Wechselspannung an die Elektro-

den 8 und 9. während der Widerstand der photoleilfähigen Schicht 50 an den belichteten Stellen niedrig ist, dann erscheint an der Elektrode 9 das Negativbild; vgl. Fig. 2. Kehrt man die Polarität der angelegten Spannungen in dem beschriebenen Vorgang um, erscheint an der Elektrode 9 das Positivbild. Man kann also die Farbe des reproduzierten Bildes durch Wahl der Polaritäten der angelegten Spannungen bestimmen. Das wiedergegebene Bild läßt sich löschen, indem man i. B. eine hohe Gleich- oder Wechselspannung an die Elektroden 8 und 9 legt.

Desgl isl es möglich, eine clcklropfmrctischc Suspensionsschicht /u verwenden, die eine farbige poröse Einlage in einem farbigen Suspensionsmedium und mindestens ein darin suspendiertes elektrophoretisches Material aufweist Nach der vorliegenden E-.rfindung hat die farbige poröse Hinlage 12 eine andere Farbe als das clektrophoretische Material 6 und kann aus irgendeinem porösen Blattmaterial hergestellt werden iiie Forengroße muB ausreichen, um die Teilchen des elektrophonischen Materials hindurchzulassen, aber doch klein genug sein, um das elektrophoretische Material zu überdecken. Geeignete Materialien sind Tuche oder Maschengewebe aus Kunstoder Naturfasern. Blatter aus Fasermaterial mit sehr vielen unregelmäßigen Poren, dünne Platten mit sehr kleinen Lochern, und Blattmaterial mit einer zur Bildung sehr vieler Poren durch ein Harz oder einen Kleber gebundenen körnigen Substanz.

Nach Fig. 3. in der gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten wie in den vorhergehenden Figuren bei^ichnen. enthält die Suspensionsschicht 18 eine Dispersion mindestens zweier Arten 16 und 17 elektrophoretischen Materials, die in Form fein zerteilten Pulvers in einem farbigen oder farblosen Suspensionsmedium 15 suspendiert sind. Diese beiden Arten 16 und 17 elektrophoretischen Materials unterscheiden sich nach Ladungspolarität und optischen Reflexionseigenschaften im Suspensionsmedium 15.

Sind die elektrophoretischen Materialien 16 und 17 gleichmäßig im Suspensionsmedium 15 verteilt, weist die Vorrichtung nach Fig. 3 an der Elektrode 9 eine Mischfarbe aus den Farben der beiden Arten 16 und 17 elektrophoretischen Materials und des Suspensionsmediums 15 auf.

Legt man - wie in Fig. Ib gezeigt - während der Absenkung des Widerstandes der photoleitfähigen Schicht 50 durch Belichtung ein elektrisches Gleichfeld zwischen die Elektrode 8 als Anode und die Elektrode 9 als Kathode, dann wandern die beiden Arten

16 und 17 elektrophoretischen Materials elektrophoretisch in entgegengesetzter Richtung: Das positive Material wandert zur Kathode 9 und lagert sich dort ab, das negative Material wandert zur photoleitfähigen Schicht 50 und lagert sich auf deren Oberfläche ab. Im Ergebnis unterscheidet sich die räumliche Verteilung der elektrophoretischen Materialien 16 und

17 von der ursprünglich gleichmäßigen Verteilung. Ist das elektrophoretische Material 16 z. B. positiv und gelb, und das elektrophoretische Material 17 negativ und blau, dann ist die Vorrichtung an der Kathode 9 gelb.

Es wird ein Lichtbild auf die photoleitfähige Schicht 50 projiziert und eine entgegengesetzt gepolte Gleichspannung an die Elektrode 8 als Kathode und die Elektrode 9 als Anode gelegt, während die photoieitfähige Schicht 50 an den belichteten Steilen einen niedrigen Widerstand aufweist. Wie in Fig. 3 gezeigt.

wird ein blaues Abbild auf gelbem Hinlergrund an der Anode 9 sichtbar. Ein gelbes Abbild auf blauem Hintergrund an der Elektrode 9 erhält man durch Umpolen der anzulegenden Spannungen. Das reproduzierte Bild läßt sich löschen, indem man eine Gleich- oder Wechselspannung an die Elektroden 8 und 9 legt. In diesem Fall erleichtert es eine Bestrahlung der photoleitfähigen Schicht 50 das Bild zu löschen. Legt man anstatt der umgekehrt gepolten

in Gleichspannung eine Wechselspannung an die Elektroden 8 und 9 und damit an die Doppelschicht aus der gelben oder blauen Suspcnsionsschicht und der photoleitfähigen Schicht mn dem an den belichteten Stellen niedrigen Widerstand, dann hat das reproduzierte Bild eine Mischfärhungausdetn (ielb des Materials 16 und dem Blau des Materials 17. wenn das Suspensionsmedium 15 farblos ist. während der nicht belichtete Hintergrund gelb oder blau erscheint
Nach Fig. 4. in der gleiche Bezugs/eichen gleiche

ZU K*nVl|""MTC mc Γι riC/.LiCimCn WiC iii uCit VVVriiCrgCiiCiidcri

Figuren, enthält ein farbloses oder farbiges Suspensionsmedium 15 mindestens zwei Arten 19 und 20-elektrophoretischen Materials in Form fein zerteilten Pulvers. Das Suspensionsmedium 15 und die Materialien 19 und 20 bilden zusammen die elektrophoretische Suspensionsschicht 21. Die beiden Arten 19 und 20 elektrophoretischen Materials haben die gleiche Ladungspolarität, unterscheiden sich aber nach elektrophoretischer Beweglichkeit und optisehen Reflexionseigenschaften. Im Anfangszustand zeigt eine Vorrichtung nach Fig. 4 an der Elektrode 9 eine Mischfarbe aus den Farben der beiden Arten 19 und 20 elektrophoretischen Materials und des Suspensionsmediums 15. Sind die beiden elektrophoretisehen Materialien 19 und 20 z. B. weiß bzv/. schwarz und ist das Suspensionsmedium 15 farblos dann erscheint die Vorrichtung an der Elektrode 9 grau. Legt man wie in Fig. Ib während des infolge bildmäßiger Belichtung verringerten Widerstandes der photoleitfähigen Schicht 50 ein elektrisches Gleichfeld zwischen die Elektroden 8 und 9. bewegen sich die beiden Arten 19 und 20 elektrophoretischen Materials elektrophoretisch in die gleiche Richtung.

Sind die beiden elektrophoretischen Materialien 19 und 20 positiv geladen und ist die elektrophoretische Beweglichkeit des Materials 19 höher als die des Materials 20. dann bewegt sich das Material 19 unter der Wirkung des elektrischen Gleichfeldes in der Suspensionsschicht 21 schneller als das Material 20. Folglich ist die Menge des an der Kathode 9 abgelagerten Materials 19 größer als die Menge des Materials 20, und die Vorrichtung zeigt eine von der ursprünglich gleichmäßigen verschiedenen Verteilung der elektrophoretischen Materialien 19 und 20. Die Vorrichtung ist an der Elektrode 9 weiß. Man projiziert nun ein Lichtbild auf die photoleitfähige Schicht 50 und eine entgegengesetzt gepolte Gleich- oder eine Wechselspannung an die Elektroden 8 und 9, während die photoleitfähige Schicht 50 an den belichteten Stellen einen niedrigen Widerstand hat. Dadurch entsteht an der Elektrode 9 ein negatives Bild; vgl. Fig. 4 Das positive Bild erzeugt man. indem man erstens eine Gleichspannung an die Doppelschicht legt, um die Suspensionsschicht 21 an der Elektrode 9 schwarz zu färben, und man zweitens eine entgegengesetzt gepolte Gleich- oder eine Wechselspannung an die Doppcischicht legt, nachdem die clcktrophorctiscbc Saspensionsschicht die Farbe ganzflächig geändert hat

und der Widerstand der phololeitfähigen Schicht an den belichteten Stellen gesunken ist. Das so erzeugte Bild läßt sich löschen, indem man eine Gleich- oder Wechselspannung an die Elektroden 8 und 9 legt.

Wie oben dargelegt ist. sind die zur Durchführung < des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbaren Vorrichtungen nach den Fig. 1,2,3 und 4 in der Lage, ein dem auf die photoleitfähige Schicht gestrahlten Lichtbildinustcr entsprechendes sichtbares Bild zu erzeugen. Das reproduzierte Bild entsteht aus einer in elektrophonischen Suspensionsschicht heraus, und zwar auf folgende Art und Weise: Man legt eine Gleichspannung an die elektrophoretische Suspensionsschicht. um die ursprüngliche Farbe der Suspensionsschicht, die ein gleichmäßig in einem Suspensionsmedium suspendiertes elektrophoretisches Material enthält, ganzflächig zu ändern. Sodann projiziert man ein Lichtbild auf die photoleitfähige Schicht, um deren Widerstand an den belichteten Stellen herabzusetzen. Nurs legt man, während der Widerstand an den zs belichteten Stellen der photoleitfähigen Schicht niedrig ist. ein entgegengesetzt gerichtetes Gleich- oder ein Wechselfeld an die Doppelschicht, um in der ganzflächig farbveränderten Suspensionsschicht ein elektrisches Feldbild zu erzeugen. Das elektrophoretische Material an den belichteten Stellen der photoleitfähigen Schicht wird dadurch einem starken elektrischen Feld ausgesetzt, das von der aufprojizierten Lichtstärke abhängt und eine elektrophoretische Wanderung verursacht, wonach das elektrophoretische Material in der Suspensionsschicht dem Lichtbildmuster entsprechend räumlich verteilt ist. Durch ein angelegtes Feld ändern sich die Farbreflexionseigenschaften der Suspensionsschicht. da das angelegte elektrische Feld die räumliche Verteilung des elektrophoretisehen Materials in dem Suspensionsmedium ändert und die Auflage des mindestens einen, an der einen Elektrode oder der photoleitfähigen Schicht abgelagerten Materials die restliche Farbkomponente in der Suspension verdeckt oder von dieser verdeckt wird -wie z. B. das farbige Suspensionsmedium, die farbige poröse Einlage oder das andere elektrophoretische Material. Die Suspensionsschicht zeigt also ein dem Lichtbild entsprechendes sichtbares Bild.

Die obenerwähnte etektrophoretische Suspensionsschicht läßt sich herstellen, indem man kolloidale Teilchen irgendeiner bekannten Art in einem Suspensionsmedium suspendiert wie z. B. kolloidalen Graphit in Mineralöl. Außer kolloidalen Teilchen kann man als elektrophoretisches Material auch fein zerteilte Partikel von Titandioxid. Zinkoxid, Litophon. Magnesiumoxid. Ruß, schwarzes Eisenoxid, Phthalozyaninblau. Preußischblau. Phthalozyaningrün. MaIachit-Seegrün. Hansagelb, Bendizingelb, Kadmiumgelb, Seerot-C oder Watchungrot verwenden, die man stabil in einem Medium wie Kerosen. Zyklohexan, Trichlortrifluoräthan. Isopropyialkohol. flüssigem Paraffin oder Olivenöl suspendiert. Ein in einem Suspensionsmedium suspendiertes elektrophoretisches Material hat im allgemeinen eine je nach den Eigenschäften des elektrophoretischen Materials selbst und des Suspensionsmediums positive oder negative Ladung.

Die elektrophoretische Suspensionsschicht 2 oder 14 der Fig. 1 a—1 d bzw. 2 besteht aus nur einem elektrophoretischen positiven oder negativen Material in einem farbigen oder farblosen SuspensionsmediuM mit einer farbigen porösen Einlage. Die ftiektrophoretische Suspensionsschicht 18 oder 21 der Fig 3 bzw. 4 muß mindestens zwei Arten elektmphoretischen Materials in einem Suspensionsmedium enthalten. Diese zwei Arten elektrophoretischen Materials müssen sich nach optischen Rcflexionseigenschaften und weiterhin nach Ladungspolaritaf oder elektrischer Beweglichkeit unterscheiden. Bei der Herstellung der elektrophoretischen Suspensionsschicht 18 oder 21 muß man daher mindestens ein Paar elektrophoretischer Materialien nach den optischen Reflexionseigenschaften und elektrophoretischer Beweglichkeit auswählen und sie in einem Suspensionsmedium suspendieren.

Die geeignete durchschnittliche Größe der Teilchen hängt von der Stabilität und der Deckkraft der elektrophoretischen Suspensionsschicht ab und bewegt sich im allgemeinen zwischen 0.1 und 50 Mikrometer.

Vorzugsweise wird man geeignete und verfügbare Mitte! zur LSdUn⁰SrS⁰SlUn⁰, Dis^efieru!!⁰ und Stabilisierung, wie z. B. oberflächenaktive Substanzen. Metallseife. Harz oder öl zur elektrophoretischen Suspensionsschicht hinzufügen, um entsprechend dem Stand der Technik auf dem Gebiet der Kolloidchemie für eine stabile Suspensionsschicht und die Einstellung der elektrophoretischen Eigenschaften des elektrophoretischen Materials zu sorgen. Um die Ladungseigenschaften der im Suspensionsmedium suspendierten Teilchen zu regeln, verwendet man vorzugsweise Teilchen mit einem Überzug aus einem Harz, das in dem Suspensionsmedium nicht oder nur teilweise löslich ist. Ist das Überzugsharz im Suspensionsmedium teilweise löslich, kann es auch als Fixiermittel für das reproduzierte Bild dienen.

Als Suspensionsmedium ist jede verfügbare und. geeignete Flüssigkeit verwendbar, die dem elektrophoretischen Material, dem Gehäuse, den Elektroden und der photoleitfähigen Schicht gegenüber träge ist. Um eine zeitweilige Wiedergabe eines Bildes zu bewirken, verwendet man ein Suspensionsmedium, das bei Raumtemperatur, i.e. von 0-35° C. flüssig ist.

Um eine dauernde Wiedergabe, d h. eine harte Kopie, zu erreichen, kann man ein Suspensionsmedium verwenden, das bei Raumtemperatur fest und darüber, d. h. bei mehr als 35 ° C. flüssig ist Für diesen Zweck geeignete Suspensionsmedien sind z. B. thermoplastische Harze oder Wachse wie Bienenwachs. Pflanzenwachs. Paraffin oder Kunstwachs. Bei Verwendung eines solchen Mediums muß die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Zweck der Wiedergabe oder Aufzeichnung bei einer über der Raumtemperatur liegenden Temperatur behandelt werden.

Nachdem man die Vorrichtung zur Änderung der räumlichen Verteilung des elektrophoretischen Materials bei höherer Temperatur den elektrischen Feldern ausgesetzt und belichtet hat. kühlt man sie auf Raumtemperatur ab. um das wiedergegebene Bild festzuhalten. Will man das aufgezeichnete Bild löschen, setzt man die Vorrichtung bei der höheren Temperatur einem Gleich- oder Wechselfeld aus. Zur Herstellung einer harten Kopie ist auch ein Suspensionsmedium brauchbar, das ursprünglich flüssig ist, sich aber durch Erwärmen, Oxidieren, Ultraviolettstrahlung oder Reaktion mit einem Härter härten läßt.

Ist das Suspensionsmedium z. B. ein bei Raumtemperatur flüssiges wärmehäribares Material, kann man eine dauerhafte Bildwiedergabe erreichen, indem man

das Suspensionsmedium nach der bildmäßigen Bewegung des elektrophoretischen Materials erwärmt.

Für die Verwendung in Suspensionsmedien geeignete warrnehärtende Substanzen sind Trockenole wie Leinsamenöl. Sojaöl und Tungöl. Enthält ein flüssiges Suspensionsmedium ein Bindemittel wie Polystyrol. Vinylazetatharz oder Leinsamenöl. das das fein pulverisierte elektrophoretische Material fixiert, erhält man eine harte Kopie mit einer dauernd sichtbaren Reproduktion des Bildes, wenn man das restliche flüssige Suspensionsmedium verdunsten läßt oder auszieht. Dies geschieht z. B. durch Evakuieren des das elektrophoretische Material im Suspensionsmedium enthaltenden Gehäuses durch eine Auslaßöffnung in der Gehäusewand.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die beiden Elektroden 8 und 9 an den Innenflächen der Gehäusewände 4 und 5 angeordnet. Es ist jedoch möglich, eine Wiedergabe- und/oder Aufzeichnungsvorrichtung 7iir Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens herzustellen, in der die beiden Elektroden auf den Außenflächen der Gehäusewände liegen In einem besonderen Fall kann man die von der I ichtquelle abgewandte Elektrode durch eine von der Oberfläche der Gehäusewand entfernt angeordnete Koronaentladungselektrode ersetzen.

Die photoleitfähige Schicht 50 kann für sichtbares Licht durchlässig sein. Geeignete durchsichtige Photoleiter sind Poly-N-Vinylcarbusol und dessen Derivate. Sind die photoleitfähige Schicht 50. die Gehausewand 4 und die Elektrode 8 allesamt durchsichtig (vgl. Fig. 1-4). kann man außer dem Bild an der Elektrode 9 auch ein Bild an der Elektrode 8 sehen. Beide entstehen gleichzeitig Die beiden gleichzeitig an den beiden Elektroden erzeugten Bilder unterscheiden sich nach der Farbe; das eine ist positiv, das andere negativ. Desgl kann man ein Bild an der Gehäusewand 32. wenn die photoleitfähige Schicht 50 und die Gehäusewand durchsichtig sind. Mit einer solchen durchsichtigen photoleitfähigen Schicht kann man eine Vorrichtung herstellen, in der das reproduzierte Bild nur nach einer Seite durch die photoleitfähige Schicht sichtbar ist. indem man die Gehäusewand 5 mit der Elektrode 9 durch eine undurchsichtige Elektrode - wie z. B. ein Blech - ersetzt. Eine Vorrichtung dieser Art zeigt Fig. 5.

Nach Fig. 5 ist eine Suspensionsschicht 22 in ein Gehäuse 3 mit zwei gegenüberliegenden Hauptgehäusewänden 70 und 73 eingeschlossen. Die Gehäusewand 70 und die daran angebrachte Elektrode 71 sind für das Lichtbild und für sichtbares Licht durchlässig. Die Elektrode 71 trägt einen photoleitfähigen Überzug72, der durchsichtig ist. Die zweite Hauptgehäusewand 73 besteht beispielsweise aus einem Blech. Während die photoleitfähige Schicht 72 ganzflächig belichtet wird, legt man eine Gleichspannung zwischen die Elektrode 71 und 73, um die Färbung der Suspensionsschicht 22 an der Gehäusewand 70 zu ändern. Dann projiziert man durch die Gehäusewand 70 ein Lichtbild auf die photoleitfähige Schi-At 72 und legt an die Elektroden 71 und 73 eine entgegengesetzt gepolte Gleichspannung, während die photoleitfähige Schicht 72 an den belichteten Stellen einen niedrigen Widerstand aufweist. An der Gehäusewand 70 läßt sich nun das reproduzjertt Bild beobachten. Dieses kann man wieder löschen, indem man eine Gleichoder Wechselspannung an die Elektroden 71 und 73 legt.

Zum Anlegen eines Feldes an die Suspensmnsschicht und die photoleitfähige Schicht zwischen den beiden Elektroden läßt sich jedes verfügbare und geeignete Gerät verwenden - wie z. B. ein Impulsgenerator. eine Batterie oder andere Gleich- oder Wechselspannungsquellen.

Die Menge des elektrophoretischen Materials in dem Suspensionsmedium und die Dicke der elektrophoretischen Suspensionsschicht wählt man je nach

in der Deckkraft oder den elektrophoretischen Hig vschaften des elektrophoretischen Materials, der von der Vorrichtung geforderten Dichte bzw. dem geforderten Kontrast des reproduzierten Bildes, der Verfügbarkeit der Spannungsquelle usw.

Da die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens reflektiv arbeitet, muß die Suspensionsschicht undurchsichtig sein, um eine große Farbänderung zuzulassen. Je dicker die Suspensionsschicht, desto höher ist im allgemeinen die erforderli- ehe anzulegende Spannung. Je dünner die SuspensionsschichT. desto größer muß die Konzentration des elektrophoretischen Materials sein, um eine große Farbänderung zu bewirken. Die Dicke der Suspensionsschicht liegt im allgemeinen zwischen einigen Mikrometern bis einigen Millimetern. Der elektrische Widerstand der Suspensionsschicht richtet sich nach dem Hell- und dem Dunkelwiderstand der photoleitfähigen Schicht.

Beispiel

Eine Teilchenmischung nach Tabelle I wird mit 200 ml Olivenöl versetzt und in einer Kugelmühle zu einer grauen Paste vermengt, die weiße und schwarze Teilchen in Olivenöl suspendiert enthält. In dieser grauen Paste sind die Titandioxidteilchen positiv und die schwarzen Tonerteilchen negativ.

Tabelle I

Titandioxidteilchen:

•to 15g (Typ R-680 der Ishihara Industrial Com

pany, Japan; aus Rutil, Teilchengröße 0,15 bis 0,3 Mikrometer)

Schwarze Tonerteilchen:

15 g (Typ 10 für Zwecke der Elek? ophoto-

graphie der Rank Xerox Company, England)

Zur Herstellung der photoleitfähigen Lösung werden bromiertes PoIy-N-Vinylcarbazol als wesentlicher photoempfindlicher organischer Bestandteil sowie kleine Mengen eines Sensibilisierers und eines Weich machers in einem Lösungsmittel gelöst. Die Lösung wird auf die durchlässige Elektrode (Elektrode 1) aus EC-Glas aufgebracht (EC-Glas ist ein elektrisch leitendes Glas, bestehend aus einem durchlässigen

SnOj-überzug auf einer durchlässigen Glasscheibe).

Die organische photoleitfähige Schicht auf dem EC-Glas ist ca. 10 Mikrometer dick und durchsichtig.

Die graue Paste wird zwischen die photoleitende

ω Schicht auf der Elektrode 1 und eine weitere EC-Glas-EIektrode (Elektrode 2) eingebracht, wobei sich bei Verwendung eines 25 Mikrometer dicken Rahmens nach Fig. 3 eine 25 Mikrometer dicke elektrophoretische Suspensionsschicht ergibt. Die Stimfiächen der Sandwichzelle werden mit einem Kleber abgedichtet, während jede Elektrode teilweise offen bleibt, urn elektrische Leitungen anscbl:e£ nen.

Wahrend der Belichtung der organischen photoleitfahigen Schicht wird einige Sekunden lang eine Gleichspannung von 300 V an die Elektrode 1 als Kathode und die Elektrode 2 als Anode gelegt.

Unter der Befeuchtung mit weißem Licht erscheint die Sandwichzelle an der Elektrode 2 schwarz und an der Elektrode 1 weiß. Die Zelle speichert die weiße und schwarze Farbe an den Elektroden auch nach dem Entfernen der angelegten Spannung.

Nunmehr legt man eine Gleichspannung von 300 V drei Sekunden lang an die Elektrode 1 als Anode und an die Elektrode 2 als Kathode, während ein schwarzwsißes Positiv-Lichtbild mittels eines Projektors mit Glühlampe durch die Elektrode 1 hindurch auf die photoleitfähige Schicht projiziert wird. Unter weißem

Licht zeigt die Sandwich/eile nun an der Elektrode ein Positivbild und an der Elektrode lein Negativbilt Die reproduzierten Bildei werden gelöscht, inder man einige Sekunden lang 300 V Wechselspannun zwischen die Elektroden legt und die photoleitfahig Schicht gleichmäßig mit weißem Licht bestrahlt.

In gleicher Weise erzeugt die Zelle ein Positivbil an der Elektrode 1 und ein Negativbild an der Elek trade 2, wenn man ein Negativbild auf die photolen

πι fähige Schicht projiziert oder die angelegten Spar nungen umpolt.

Um das reproduzierte Bild an der Eelektrode se tenrichtig sehen zu können, muß das Lichtbild seiter verkehrt durch die Elektrode 1 hindurch auf die phi toleitfähige Schicht projiziert werden

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrophoretisches photographisches Verfahren zur Bildwiedergabe unter Anlegung einer elektrischen Spannung über Elektroden an eine Doppelschicht aus einer photoleitfahigen Schicht und einer elektrophoretischen Suspenstonsschicht mit einem Suspensionsmedium und mindestens einem elektrophoretischen. gefärbten Material eingeprägter Polarität, das in Form eines fein zerteilten Pulvers in dem Suspensionsmedium suspendiert ist. wobei unter bildmäßiger Belichtung der photoleitfahigen Schicht zur Erzeugung eines geringen elektrischen Widerstandes in den belichteten Flächenteilen eine Bewegung des elektrophoretischen Materials eintritt, und die Suspensionsschicht durch eine durchsichtige Elektrode betrachtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Suspensionsmedium gefärbt ist und sich von u?r Farbe des elektrophoretischen Materials unterscheidet, daß zunächst eine G'eichspannung zur Erzeugung der elektrophoretischen Bewegung des elektrophoretischen Materials an die Doppelschicht angelegt wird und daß, wenn die optischen Reflexionseigenschaften der elektrophoretischen Schicht sich g-ändert haben und anschließend die photoleitfähige Schicht in den belichteten Flächenteilen einen niedrigen Wider-Stand aufweist, die Doppelschicht erneut einer Gleichspannung entgegengesetzter Polarität oder einer Wec -seilspannung ausgesetzt wird wodurch da^r, elektrophoretisrhe M^'erial an den belichteten Flächenteilen sich elektrophoretisch bewegt und das Belicntungsbüd in der elektrophoretischen Suspensionsschicht abnildet und letzteres durch Anlegen einet Gleich- oder Wechselspannung an die Doppelschicht bei gleichzeitiger ganzflächiger Belichtung der photoleitfahigen Schicht löschbar ist

2. FJektrophcirdisches phot«!graphisches Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in das Suspcnsmnsiiicdium eine poröse I ·η-lage eingeführt ist

V Elektrophonisches photographisches Verfahren nach Anspruch 1 .dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiteres elektrophoretisches Material, das sich nach I adungspolarital iind opti sehen ReflcMiins'-igcnsehaften von dem anch rci unterscheidet, in dem Suspensionsmedium sus pendiert vorgesehen ist

4 Elektrophorcttsches photographisches Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet daß mindestens ein weiteres elektrophorctischc· Material, das sich von dem anderen nach elektro phoretischer Beweglichkeit und optisch"n Reflexionseigenschaften unterscheidet, in dem Suspensuspendicrt vorgesehen ist.