<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein photoelektrophoretisches Abbildungsverfahren, bei dem eine Bildstoffsuspension von in einer Trägerflüssigkeit fein verteilten, elektrisch lichtempfindlichen Pigmentstoffteilchen zwischen zumindest zwei Elektroden, von denen eine zumindest teilweise transparent ist, einem mit einer ersten Spannung erzeugten elektrischen Feld ausgesetzt und durch die transparente Elektrode hindurch mit bildmässig verteilter elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird.
Bei der photoelektrophoretischen Bilderzeugung werden farbige und lichtempfindliche Teilchen verwendet, die in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit suspendiert sind. Diese Suspension wird zwischen zwei Elektroden gebracht, einer elektrischen Spannung ausgesetzt und mit einem zu reproduzierenden Bild belichtet.
Normalerweise ist die Bildstoffsuspension auf einer transparenten, elektrisch leitfähigen Platte in Form eines dünnen Films angeordnet, und die Belichtung erfolgt durch diese Platte hindurch, während eine zweite, zylindrische Elektrode über die Oberseite der Suspension gerollt wird. Die Bildstoffteilchen haben bei Suspension in der Trägerflüssigkeit eine Anfangsladung, durch die sie von der transparenten Elektrode angezogen werden. Bei Belichtung erfahren sie eine Polaritätsänderung durch Ladungsaustausch mit der Unterelektrode, so dass die bestrahlten Teilchen von dieser auf die zweite Elektrode abwandern, wodurch auf beiden Elektroden durch Teilchenentfernung Bilder entstehen, die einander komplementär sind. Dieses Verfahren kann zur Erzeugung mehrfarbiger oder auch einfarbiger Bilder angewendet werden.
Im letzteren Falle enthält die Suspension nur Teilchen einer einzigen Farbe, während sonst verschiedenartig gefärbte lichtempfindliche Teilchen erforderlich sind, die jeweils auf eine bestimmte Lichtwellenlänge reagieren. Eine eingehende Beschreibung des photoelektrophoretischen Abbildungsverfahrens findet sich in den USA-Patentschriften Nr. 3, 383, 993, Nr. 3, 384, 488, Nr. 3, 384, 565 und Nr. 3, 384, 566.
Beim Mehrfarbenverfahren enthält die Bildstoffsuspension zumindest zwei unterschiedlich gefärbte, in einer Trägerflüssigkeit fein verteilte Teilchenarten. Jede dieser Teilchenarten besteht aus einem elektrisch lichtempfindlichen Pigmentsotff, dessen Hauptabsorptionsband für Licht im wesentlichen mit dem Bereich seiner Hauptlichtempfmdlichkeit zusammenfällt. Der Pigmentstoff wirkt also als elektrisch lichtempfindliches Medium und als Färbungsmittel bei der Bilderzeugung. Die beim Mehrfarbenverfahren verwendeten Teilchen haben vorzugsweise intensive und reine Farben und sind sehr lichtempfindlich. Die Teilchen sollen mit minimaler Belichtung mit aktivierender elektromagnetischer Strahlung zum Wandern gebracht werden und bei untereinander gleicher Farbe bei einer bestimmten Belichtung mit der Komplementärfarbe um gleiche Beträge wandern.
Wird die Teilchenmischung mit einem Mehrfarbenbild belichtet, so wandern die Teilchen entsprechend der jeweils absorbierten Lichtmenge auf die andere Elektrode. Diese Wanderung soll mit minimaler elektrischer Wechselwirkung zwischen Teilchen unterschiedlicher Farbe erfolgen. Es wird deshalb angestrebt, dass die Teilchen selektiv auf einer der Elektroden in bildmässiger Verteilung verbleiben, wobei unerwünschte Teilchen auf die andere Elektrode abwandern. Wird beispielsweise eine Mischung aus cyanfarbenen, magentafarbenen und gelben Teilchen mit gelbem Licht belichtet, so wandern die cyanfarbenen und die magentafarbenen Teilchen, so dass ein Bild aus gelben Teilchen zurückbleibt.
In ähnlicher Weise absorbieren unterschiedlich gefärbte Teilchen bei Belichtung mit einem Mehrfarbenbild Licht ihrer jeweiligen Komplementärfarbe in den entsprechenden Bildflächenteilen und wandern zur andern Elektrode ab, so dass ein richtig gefärbtes Bild entsprechend dem Originalbild zurückbleibt.
Mit einem derartigen Verfahren können zwar gute Bilder erzeugt werden, insbesondere bei Verwendung einer relativ isolierenden"Sperrelektrode", bei der Erzeugung von Bildern mit starkem Kontrast und richtiger Farbtrennung muss man jedoch durch die Natur der Bildstoffsuspension und durch bestimmte Verfahrenserfordernisse mit Schwierigkeiten rechnen. Eine maximale Bildtönungsdichte und eine zufriedenstellende Teilchentrennung sind nur schwer zu erreichen. Teilchen bestimmter Farben wandern schneller als Teilchen anderer Farben und sammeln sich auf der Oberfläche der Elektrode, auf die sie gewandert sind, so dass die Ablagerung der langsameren Teilchen behindert wird. Dadurch wird das erzeugte Bild verschlechert, denn einige unerwünschte Teilchen bleiben doch zurück. Es zeigte sich beispielsweise, dass gelbe Teilchen oft langsamer wandern als cyanfarbene Teilchen.
In Bereichen, in denen cyanfarbene und gelbe Teilchen wandern und ein magentafarbenes Bild zurücklassen sollen, wandern also die cyanfarbenen Teilchen schneller und bilden auf der Oberfläche der andern Elektrode eine Schicht, die das einwandfreie Ablagern und Anhaften der gelben Teilchen verhindert. Das so erhaltene Bild hat deshalb in den roten Bereichen einen unerwünschten gelben oder orangefarbenen Ton. Es besteht bei der elektrophoretischen Bilderzeugung also das Problem der Entfernung nicht gewanderter Teilchen, so dass nur die für das erwünschte Bild erforderlichen Teilchen zurückbleiben.
Zur Verbesserung der Farbentrennung wurde bereits vorgeschlagen, die zylindrische zweite Elektrode zumindest noch einmal über die Oberfläche der Bildstoffsuspension unter Bedingungen des ersten Überganges hinüberzuführen, um eine grössere Menge nicht erwünschter Teilchen zu entfernen. Hiedurch können zwar die Farbeigenschaften des erhaltenen Bildes verbessert werden, eine optimale Bildqualität hinsichtlich Bildkontrast und Farbwiedergabe wird jedoch nicht erreicht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die vorstehend erläuterten Nachteile zu vermeiden und ein photoelektrophoretisches Abbildungsverfahren zu schaffen, bei dem eine Steuerung des Kontrastes und eine selektive Steuerung der Teilchenwanderung möglich ist. Dabei soll eine naturgetreue und reine Farbwiedergabe erfolgen.
<Desc/Clms Page number 2>
Für ein photoelektrophoretisches Abbildungsverfahren der einleitend angegebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Bestrahlung wiederholt und gleichzeitig an die Elektroden eine zweite
Spannung angelegt wird, die höher oder niedriger als die erste Spannung ist.
Die Bildstoffsuspension wird also selektiv mit elektromagnetischer Strahlung durch die transparente
Elektrode hindurch bestrahlt und gleichzeitig eine erste Spannung an die Elektroden angelegt. Durch die dann erfolgende Teilchenwanderung wird ein Bild auf der Oberfläche der transparenten Elektrode erzeugt, während auf der andern Elektrode ein dazu komplementäres Bild erzeugt wird. Die die komplementären und unerwünschten Teilchen tragende Elektrode kann dann entfernt werden, und eine weitere Elektrode wird zur
Wiederholung des Belichtungsvorganges in vorstehend beschriebener Weise im Abbildungssystem angeordnet.
Die für den zweiten Belichtungsschritt angelegte Spannung ist gegenüber der ersten Spannung unterschiedlich, wodurch selektiv Pigmentstoffteilchen von dem auf der transparenten Elektrode erzeugten Bild entfernt werden und eine Steuerung der Bildqualität und des Kontrastes des endgültigen Bildes möglich ist. Die nochmalige
Belichtung des Bildes mit einer"Verbesserungselektrode"bei anderer Spannung kann wiederholt werden, was von dem erwünschten Grad an Farbenreinheit abhängt.
Die Beeinflussungsmöglichkeit des Kontrastes beim bekannten elektrophoretischen Abbildungsverfahren ist mangelhaft, da sie lediglich durch die Einstellung der Pigmentstoffkonzentration in der Bildstoffsuspension gegeben ist ; auf andere Weise kann nämlich der Kontrast nicht geändert werden. Bei den normalen
Bilderzeugungsschritten und den üblichen Spannungswerten entfernen die zweite und die weiteren
Rollenelektroden Pigmentstoffteilchen vom Bild und auch aus den Hintergrundflächen der transparenten
Elektrode. Neben der Verringerung der Hintergrundzeichnungen verschlechterten die zweite und die nachfolgenden Elektroden also die Bildtönungsdichte und den Kontrast in nicht zu beeinflussender Weise.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann durch Änderung der Spannung an der verwendeten zweiten
Rollenelektrode eine Entfernung des Pigmentstoffes vom Bild auf der transparenten Elektrode selektiv als
Funktion der Belichtung beeinflusst werden, so dass eine Regulierung des Bildkontrastes möglich ist. Durch Erhöhung oder Verringerung der Spannungswerte zwischen dem ersten und den weiteren Rollenübergängen erfolgt also eine Beeinflussung der Bilddichte und des Kontrastes.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit stark gefärbten Pigmentstoffteilchen arbeiten, die als Färbungsmittel und als lichtempfindliches Medium arbeiten und offensichtlich eine Änderung ihrer Eigenladungspolarität bei Einwirkung aktivierender Strahlung durch Wechselwirkung mit einer der Elektroden erfahren. Es sind keine weiteren lichtempfindlichen Elemente oder Stoffe erforderlich, so dass dieses Verfahren sehr einfach und billig durchzuführen ist. Durch die Mischung zweier oder mehrerer verschiedenartig gefärbter Teilchenarten, von denen jede nur auf Licht einer bestimmten Wellenlänge reagiert, werden mehrfarbige Bilder erzeugt. Es zeigte sich, dass die Teilchen auf Strahlung ansprechen, die ihrer Hauptabsorptionseigenschaft entspricht. Die cyanfarbenen, magentafarbenen und gelben Teilchen reagieren also auf rote, grüne und blaue Strahlung.
Das Verfahren ist somit sehr gut zur subtraktiven Farbsynthese geeignet.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht einer einfachen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei welcher die Bilderzeugungselektrode zwischen den einzelnen Belichtungsschritten gereinigt und die Spannung verringert wird, und Fig. 2 eine andere Ausführungsfor, bei welcher die Bilderzeugungselektrode zwischen den einzelnen Belichtungsschritten ausgewechselt wird.
In Fig. l ist eine durchsichtige Elektrode-l-dargestellt, die aus einer Schicht optisch transparenten Glases --2-- besteht, auf der eine dünne, transparente Schicht --3-- aus Zinnoxyd vorgesehen ist. Eine derartige Elektrode ist unter der Bezeichnung"NESA-Glas"im Handel erhältlich. Sie wird im folgenden auch als injizierende Elektrode bezeichnet. Auf ihrer Oberfläche ist eine dünne Schicht --4-- einer Bildstoffsuspension vorgesehen, die aus in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit dispergierten, fein verteilten lichtempfindlichen Teilchen besteht.
Die Bezeichnung "lichtempfindlich" bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung auf die Eigenschaften eines Teilchens, nach anfänglicher Bindung an der injizierenden Elektrode von dieser unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes und aktivierender elektromagnetischer Strahlung abzuwandern. Die Bildstoffsuspension--4--kann auch ein Sensitivierungsmittel und/oder ein Bindemittel für die Pigmentstoffteilchen enthalten, das in der Trägerflüssigkeit zumindest teilweise löslich ist. über die Bildstoffsuspension wird eine Elektrode --5-- hinweggeführt, die im dargestellten Falle die Form einer Rolle mit einem leitfähigen Kern--11--hat. Sie ist mit einer Spannungsquelle--6--verbunden. Der Kern ist mit einer Schicht eines Sperrelektrodenstoffes--12--überzogen, beispielsweise mit Tedlar.
Der andere Pol der Spannungsquelle --6-- ist über den Schalter--7--mit der injizierenden Elektrode--l--verbunden, so dass bei Schliessung des Schalters --7-- ein elektrisches Feld an der Bildstoffsuspension --4-- zwischen den Elektroden--5 und l--erzeugt wird. Die Elektrode --5-- wird im folgenden auch als Bilderzeugungselektrode oder als Bildverbesserungselektrode bezeichnet. Sie hat hinsichtlich ihrer Struktur und Verwendung die Wirkung einer Sperrelektrode. Die Pigmentstoffsuspension wird mit einer Projektionsvorrichtung bestrahlt, die aus der Lichtquelle-8-, einem Diapositiv --9-- und einer Optik --10-- besteht. Während des hier beschriebenen Verfahrens wird ein Farbdiapositiv verwendet.
An die Elektroden wird bei Schliessung des
<Desc/Clms Page number 3>
schalters --7-- eine Spannung angelegt. Die Bilderzeugungselektrode-5-wird über die Oberfläche der injizierenden Elektrode--l--bzw. der Suspension--4--hinweggeroUt. Während der Bildbelichtung bleibt der Schalter--7--geschlossen. Die bestrahlten Teilchen wandern von der injizierenden Elektrode--l-- durch die Trägerflüssigkeit ab und bleiben an der Oberfläche der Sperrelektrode--12--haften, so dass ein Bild auf der injizierenden Elektrode zurückbleibt, das ein Duplikat des Originalbildes--9--ist. Die komplementären und unerwünschten Pigmentstoffteilchen befinden sich nach Durchführung dieses Schrittes auf der Oberfläche der Rollenelektrode.
Sie können von ihr mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens entfernt werden, beispielsweise durch langsames Drehen der Bürste --14-- über die Oberfläche der Rolle--5--. Die Bilderzeugungsrolle kann dann über die Oberfläche der injizierenden Elektrode zurückgeführt werden, während die Bildstoffsuspension in beschriebener Weise nochmals belichtet wird. Dabei wird jedoch die Spannung an der Bilderzeugungsrolle verringert, so dass weitere nicht erwünschte Pigmentstoffteilchen selektiv nur von den Flächen hoher Bestrahlungsstärke entfernt werden. Nach Ende dieses Zyklus kann die Bilderzeugungsrolle --5-- nochmals beispielsweise mit der Bürste --13-- gereinigt und der Zyklus wiederholt werden.
Die Reinigungsbürsten sind lediglich als Beispiele von Reinigungsvorrichtungen aufzufassen, die eine Entfernung der Teilchen von der Sperrelektrodenfläche der Bilderzeugungselektrode ermöglichen. Jede andere Reinigungsvorrichtung kann gleichfalls verwendet werden, beispielsweise ein Wischer, ein Schaber, ein Luftstrom, ein aufgesprühtes Lösungsmittel oder ein Offset-Tuch. Jede Reinigungsvorrichtung kann auf eine hohe Spannung aufgeladen werden, so dass die damit auftretenden elektrostatischen Anziehungskräfte die vollständige Teilchenentfernung begünstigen. Da viele Belichtung-un Bildverbesserungsschritte je nach Wunsch durchgeführt werden können ; hiebei bleibt die Spannung konstant und ist etwas geringer als die Spannung bei der ersten Bilderzeugung.
Da die Trägerflüssigkeit während des so verlängerten Verfahrens in gewissem Grade verdunsten kann, ist eine Sprühdüse-15--vorgesehen, mit der zusätzliche Trägerflüssigkeit zwischen den einzelnen Belichtungsschritten während der Reinigung der Rolle zugeführt wird. Dadurch wird die Bildstoffsuspension in ihrem für die Teilchenwanderung optimalen Zustand gehalten.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. Hiebei ist die Bilderzeugungsrolle --5-- aus Fig. 1 durch eine Traktoranordnung --17-- ersetzt, die im folgenden auch als Schleppelektrode bezeichnet wird. Sie besteht aus einem Rahmen --18--, der mit der Spannungsquelle--6--verbunden ist, sowie den Rollen--19 und 20--.
Der Rahmen trägt ferner eine Aufwickelrolle --21--, die zur Aufnahme des Bilderzeugungsbandes --16- dient, welches von einer Vorratsrolle--22--abgewickelt und an die Oberfläche der Bildstoffsuspension herangebracht wird.
EMI3.1
von der Vorratsrolle--22--abgewickelt und auf die Aufnahmerolle --21-- mit solcher Geschwindigkeit aufgewickelt, dass es die injizierende Elektrode ohne Relativbewegung berührt. Die gestrichelte Linie--23-- zeigt schematisch den von der Achse Rolle--19--durchlaufenen Weg. Daraus geht hervor, dass das Band --16-- die Bildstoffsuspension --4-- und damit die injizierende Elektrode-l--nur während einer Bewegungsrichtung berührt, d. h. während der Bewegung von links nach rechts.
Die Belichtung der
EMI3.2
nach rechts in bereits beschriebener Weise. Bei der Bewegung der Traktoranordnung über die Oberfläche der injizierenden Elektrode bleiben die nicht erwünschten Pigmentstoffteilchen am Band --16-- haften. Beim zweiten übergang von links nach rechts berührt neues Bandmaterial --16-- die Pigmentstoffsuspension und entfernt wieder einen Teil der unerwünschten Teilchen, die beim ersten übergang noch nicht entfernt wurden. Die Spannung an der Traktoranordnung wird in beschriebener Weise verringert, so dass die Entfernung nur der unerwünschten Teilchen erfolgt und eine Entfernung von Pigmentstoffteilchen aus den Bildflächenteilen, beispielsweise den Bereichen maximaler Dichte, verhindert wird.
Das Bandmaterial wickelt sich auf die
EMI3.3
--15-- dientübergänge der Bilderzeugungselektrode zu stark austrocknen sollte. Da bei jedem übergang weitere unerwünschte Pigmentstoffteilchen etnfernt werden, wird die Bildqualität immer mehr verbessert.
EMI3.4
1aufgefasst werden. Beispielsweise kann die in Fig. 1 dargestellte Rollenelektrode mit einem auswechselbaren Band versehen sein, das ähnlich wie das in Fig. 2 gezeigte Band wirkt. Ferner kann bei dem in Fig. 2 gezeigten Traktormechanismus ein kontinuierliches Band oder bandartiges Material verwendet werden, das auf die in Fig. 1 gezeigte Weise gereinigt werden kann.
Es sind also mehrere Möglichkeiten zur Durchführung der erfindungsgemässen Bilderzeugungsschritte gegeben, beispielsweise hinsichtlich der Reinigung der Elektrodenflächen, des Auswechselns der Bilderzeugungselektroden nach jedem übergang oder auch nur des Auswechselns der Oberfläche der Bilderzeugungselektrode zur Entfernung der unerwünschten Teilchen.
Die Bezeichnung "injizierende Elektrode" soll auf eine Elektrode zutreffen, die hauptsächlich einen Ladungsaustausch mit den lichtempfindlichen Teilchen der Bildstoffsuspension bewirkt, wenn diese mit Licht
<Desc/Clms Page number 4>
bestrahlt wird. Dadurch wird eine Änderung der Eigenladungspolarität der Teilchen bewirkt. Unter einer
Sperrelektrode soll eine Elektrode verstanden werden, die Elektroden in vernachlässigbarer Menge in die lichtempfindlichen Teilchen injiziert oder aus diesen aufnimmt, wenn die Teilchen mit ihrer Oberfläche in
Berührung kommen. Werden im beschriebenen Verfahren alle Polaritäten umgekehrt, so kehren sich auch die
Wirkungen der Elektroden um.
Die injizierende Elektrode soll vorzugsweise aus einem optisch transparenten Material wie z. B. Glas bestehen, das mit einem leitfähigen Stoff wie z. B. Zinnoxyd, Kupfer, Kupferjodid, Gold od. dgl. überzogen ist, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Andere geeignete Stoffe können jedoch gleichfalls angewendet werden, beispielsweise viele Halbleiter wie Rohzellophan, die normalerweise nicht als Leiter betrachtet werden, jedoch injizierte Ladungsträger einer Polarität unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes aufnehmen. Die Verwendung besser leitfähiger Stoffe ermöglicht jedoch eine genauere Ladungstrennung und verhindert eine mögliche
Ladungsansammlung auf der Elektrode, die das Feld zwischen den Elektroden schwächen würde.
Die
Sperrelektrode ist anderseits derart ausgewählt, dass die Injektion von Elektronen in die lichtempfindlichen
Pigmentstoffteilchen verhindert oder weitgehend eingeschränkt wird, wenn die Teilchen die Oberfläche dieser
Elektrode erreichen. Die Unterlage der Sperrelektrode besteht im allgemeinen aus einem Stoff, dessen
Leitfähigkeit sehr hoch ist. Typische leitfähige Stoffe sind leitfähiger Gummi und Metallfolien, beispielsweise
Stahl-, Aluminium-, Kupfer- und Messingfolien. Vorzugsweise hat der Kern der Sperrelektrode eine hohe elektrische Leitfähigkeit, um den zur Bilderzeugung erforderlichen Potentialunterschied zu gewährleisten. Wird jedoch ein Material geringer Leitfähigkeit verwendet, so kann eine besondere elektrische Verbindung zur
Rückseite der Sperrelektrodenschicht vorgesehen werden.
Eine Sperrelektrodenschicht muss beim erfindungsgemässen Verfahren zwar nicht unbedingt verwendet werden, sie verbessert jedoch die Bilderzeugung beträchtlich. Vorzugsweise soll die Sperrelektrodenschicht aus einem Isolator oder einem Halbleiter bestehen, der den Durchgang von Ladungsträgern unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes und damit die Beseitigung der
Bindungskraft der Teilchen an der Elektrodenoberfläche verhindert, so dass eine Teilchenoszillation innerhalb des
Systems unmöglich ist. Obwohl ein Sperrelektrodenstoff den Durchgang einiger Ladungsträger zulässt, wird er noch zu den vorzugsweise verwendeten Stoffen gerechnet, wenn die Zahl der geleiteten Ladungsträger noch nicht zur Umladung derTeilchen auf die entgegengesetzte Polarität ausreicht.
Vorzugsweise Sperrelektrodenstoffe sind Barytpapier, das aus Papier mit einem Überzug aus Bariumsulfat, suspendiert in einer Gelatinelösung, besteht, ferner Tedlar, ein Polyvinylfluorid, und Polyurethan. Jeder andere Stoff mit einem spezifischen Widerstand von zirka 107 cm oder mehr kann als Sperrelektrodenstoff verwendet werden. Typische Sotffe mit derartigen Widerstandswerten sind mit Zelluloseacetat überzogenes Papier, Polystyrol, Polytetrafluoräthylen und Polyäthylenterephthalat. Das Barytpapier, Tedlar und andere Stoffe können auf ihrer Rückseite mit Leitungswasser benetzt oder mit einem elektrisch leitfähigen Stoff überzogen werden. Die Sperrelektrodenschicht kann als besondere auswechselbare Schicht vorgesehen sein, die entweder auf den Sperrelektrodenkern aufgezogen ist oder mit mechanischen Befestigungen auf der Elektrode gehalten wird.
Die Schicht kann auch als ein integraler Teil der Elektrode selbst ausgebildet sein und entweder aufgeklebt, aufgewalzt, aufgesprüht oder anderweitig auf die Oberfläche des Elektrodenkernes aufgebracht sein.
Jede geeignete nichtleitende Trägerflüssigkeit kann zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet werden. Typische geeignete Stoffe sind Decan, Dodecan und Tetradecan, geschmolzenes Paraffinwachs, geschmolzenes Bienenwachs und andere geschmolzene thermoplastische Stoffe, Mineralöl, Sohio Odorless Solvent, ein Kerosinanteil, erhältlich von der Standard Oil Company of Ohio, und Isopar G, ein langkettiger gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff, erhältlich von der Humble Oil Company of New Jersey, sowie Mischungen dieser Stoffe.
An die Elektroden können viele Spannungswerte angelegt werden. Für gute Bildauflösung, hohe Bildtönungsdichte und geringe Hintergrundzeichnungen soll die Spannung so hoch sein, dass ein elektrisches Feld von mindestens zirka 300 V an der Bildstoffsuspension erzeugt wird. Die hiezu erforderliche Spannung hängt von dem Abstand der Elektroden und von der Dicke und der Art des Sperrelektrodenmaterials ab. Spannungen in der Grössenordnung von 5000 V ergeben Bilder guter Qualität. Die obere Grenze der Feldstärke ist lediglich durch die Überschlagsspannung der Suspension und des Sperrelektrodenstoffes bestimmt. Die an die zweite Bilderzeugungselektrode angelegte Spannung wird gegenüber der ersten verringert oder erhöht, was von den erwünschten Ergebnissen abhängt.
Allgemein soll die Spannung etwas grösser oder geringer als die Anfangsspannung sein, um den Bildkontrast abhängig von der Natur der Bildstoffsuspension und den zu reproduzierenden Bildinformationen zu verstärken oder zu schwächen. Es hat sich beispielsweise gezeigt, dass der Kontrast der beim erfindungsgemässen Verfahren erzeugten Bilder wesentlich ansteigt, wenn die erste Bilderzeugungsrolle auf zirka 4000 V und die zweite Bilderzeugungsrolle auf zirka 750 V aufgeladen ist. Es kann ferner gezeigt werden, dass bei Aufladung der ersten Bilderzeugungsrolle auf zirka 2000 V und der zweiten Bilderzeugungsrolle auf 4000 V der Kontrast des erzeugten Bildes verringert wird. Durch Voreinstellung der Spannungen an beiden Bilderzeugungselektroden oder Rolln kann praktisch jeder gewünschte Kontrastwert erreicht werden.
Bei einem Mehrfarbenverfahren sind die Teilchen derart ausgewählt, dass sie entsprechend ihrer
<Desc/Clms Page number 5>
unterschiedlichen Farbe auf unterschiedliche Wellenlängen des Lichtes im sichtbaren Spektrum entsprechend ihren Hauptabsorptionseigenschaften reagieren und dass sich ihre Kurven des Empfindlichkeitsspektrums nicht wesentlich überlappen, so dass eine Farbentrennung und subtraktive Mehrfarbenbilderzeugung möglich ist. Als unterschiedlich gefärbte Teilchen werden cyanfarbene Teilchen mit hauptsächlicher Rotempfindlichkeit, magentafarbene Teilchen mit hauptsächlicher Grünempfindlichkeit und gelbe Teilchen mit hauptsächlicher
Blauempfindlichkeit verwendet. Diese einfachste Teilchenkombination kann durch weitere Teilchen mit andern
Absorptionsmaxima zur Verbesserung der Farbsynthese ergänzt werden.
Werden die Teilchen in der
Trägerflüssigkeit miteinander vermischt, so geben sie ihr eine schwarze Farbe, und wenn eine oder mehrere
Teilchenarten von der injizierenden Elektrode zur Sperrelektrode abwandern, lassen sie Teilchen zurück, die eine der Farbe des einfallenden Lichtes entsprechende Färbung erzeugen. Beispielsweise wandern durch Rotbelichtung die cyanfarbenen Teilchen und lassen die magentafarbenen und gelben Teilchen zurück, die sich zu einer roten
Färbung kombinieren. In ähnlicher Weise werden blaue und grüne Farben durch Entfernung der gelben und magentafarbenen Pigmentstoffe erzeugt, und bei weisser Beleuchtung wandern alle Teilchen und lassen die Farbe der weissen oder transparenten Unterlage zurück. Keine Belichtung bewirkt ein Zurückbleiben aller Teilchen, die sich zu einem schwarzen Bild kombinieren.
Dieses Verfahren ist zur subtraktiven Farbbilderzeugung ideal, da die Teilchen die beiden Funktionen des Färbungsmittels und des lichtempfindlichen Mediums erfüllen. Die
Schwierigkeiten der bisherigen Verfahren zur subtraktiven Mehrfarbenbilderzeugung werden mit einem Verfahren der hier beschriebenen Art auf die günstigste Weise vermieden.
Vorteilhaft werden Pigmentstoffteilchen relativ kleiner Grösse verwendet, da sie bessere und stabilere Pigmentstoffdispersionen in der Trägerflüssigkeit bilden und Bilder grösserer Deckungskraft und höherer Auflösung erzeugen, als dies mit grösseren Teilchen möglich ist. Sind Pigmentstoffe mit kleiner Teilchengrösse nicht erhältlich, so kann die Teilchengrösse durch bekannte Verfahren, wie z. B. Kugelmahlen od. dgl, verringert werden. Werden die Teilchen in der Trägerflüssigkeit suspendiert, so erhalten sie eine elektrostatische Eigenladung, durch die sie von einer der Elektroden abhängig von der Ladungspolarität angezogen werden. Die Aufnahme von Ladungen nur einer Polarität durch die Teilchen ist nicht erforderlich, sie können auch von beiden Elektroden angezogen werden.
Einige Teilchen in der Suspension wandern zunächst auf die injizierende Elektrode, während andere auf die Sperrelektrode wandern. Diese Teilchenwanderung findet jedoch gleichmässig im gesamten Bereich der Elektroden statt, ihr wird die bildmässige und durch die Belichtung erzeugte Teilchenwanderung überlagert. Die scheinbare Bipolarität dieser Suspensionen beeinträchtigt in keiner Weise die Bilderzeugungsfähigkeit, abgesehen von der Tatsache, dass vor der bildmässigen Teilchenwanderung einige der Teilchen gleichmässig ausgesondert werden. Mit andern Worten, es wird ein Teil der suspendierten Teilchen als potentielle Bilderzeuger aus dem Bilderzeugungssystem entfernt.
Die Auswirkungen dieses Vorganges können leicht beseitigt werden, indem lediglich eine Teilchensuspension gebildet wird, deren Teilchenkonzentration so hoch ist, dass trotz der Entfernung einiger Teilchen ausreichend gute Bilder erzeugt werden. Mit Suspensionen solcher Art können Spannungen beider Polaritäten während der Bilderzeugung an die Elektroden angeschaltet werden.
Jede geeignete farbige und lichtempfindliche Pigmentstoffteilchenart mit dem erwünschten Empfindlichkeitsspektrum, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 3, 384, 488 beschrieben ist, kann zur Bildung der Pigmentstoffmischung in der Bildstoffsuspension für die Mehrfarbenbilderzeugung verwendet werden. Der lichtempfindliche Pigmentstoff kann beispielsweise polymere Eigenschaften haben. Der prozentuale Anteil des Pigmentstoffes in der nichtleitenden Trägerflüssigkeit ist nicht kritisch ; als Bezugswert zur Erzielung guter Ergebnisse gelten zirka 2 bis zirka 15 Gewied Pigmentstoff. Das erfindungsgemässe Verfahren ist insbesondere zur Mehrfarbenbilderzeugung geeignet, in gleicher Weise kann jedoch damit auch die Einfarbenbilderzeugung durchgeführt werden.
Im letzteren Falle können lichtempfindliche Teilchen einer einzigen Farbe mit den oben beschriebenen Eigenschaften in der Bildstoffsuspension verwendet werden, es können jedoch auch verschiedenfarbige lichtempfindliche Teilchen vorgesehen sein, die alle auf dieselbe Lichtwellenlänge reagieren.
Nach seiner Erzeugung kann das Teilchenbild auf der jeweiligen Elektrode mit einem geeigneten Verfahren fixiert werden, beispielsweise durch Aufsprühen eines Bindemittels auf die Bildfläche, durch Auflegen einer Folie oder durch Einlagerung eines Bindemittels in die Bildstoffsuspension selbst. Allgemein ist es günstiger, das Bild von der Elektrode auf einen andern Bildträger zu übertragen und es auf diesem zu fixieren, so dass die Elektrode erneut verwendet werden kann. Ein derartiger Übertragungsschritt kann durch klebendes Abziehen oder auch durch elektrostatische übertragung erfolgen.
Elektrostatische übertragung wird beispielsweise nach der vorstehend beschriebenen Bilderzeugung durchgeführt, indem eine übertragungsrolle über das auf der transparenten injizierenden Elektrode erzeugte Teilchenbild geführt wird, deren Polarität entgegengesetzt derjenigen der Bilderzeugungselektroden ist, die vorher über die Oberfläche der injizierenden Elektrode geführt wurden.
Es können verschiedene Elektrodenabstände verwendet werden, vorzugsweise beträgt der Abstand weniger als zirka 0, 025 mm, bis zu Werten der virtuellen Berührung durch Druckeinwirkung. Der letztere Zustand wird vorzugsweise angewendet, da dann die beste Bildauflösung und Bilddichte erreicht werden. Die damit verbundene wesentliche Qualtitätsverbesserung wird auf die infolge des geringen Abstandes hohe Feldstärke an der Bildstoffsuspension zurückgeführt.
<Desc/Clms Page number 6>
Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens dienen die folgenden Beispiele, die in keiner Weise einschränkend verstanden werden sollen. Anteile und Prozentwerte beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben. Die Beispiele zeigen die durch die Erfindung erzielbaren Verbesserungen und Beeinflussungseigenschaften des Bildkontrastes und der Färbungsdichte. In jede der Beispiele wird, falls nicht anders angegeben, eine Dreistoffmischung in Form einer Suspension gelber, magentafarbener und cyanfarbener Pigmentstoffe in Sohio Odorless Solvent 3440, ein Petroleumanteil, erhältlich von Standard Oil of Ohio, mit Licht einer bestimmten Farbe belichtet. Integrale und analytische Messungen der Dichte des auf der NESA-Glasplatte erzeugten Pigmentstoffbildes werden nach jedem vollständigen Zyklus ausgewertet.
Ein Belichtungszyklus besteht aus zumindest zwei Übergängen der Bilderzeugungsrollenelektrode über die Bildstoffsuspension, wobei nach jedem Übergang die anhaftenden Teilchen von der Rollenelektrode entfernt werden.
Die integrale Dichte wird mit der Durchlässigkeit der NESA-Glasplatte mit einem MacBeth-QuantalogDichtemesser Modell TD 100 gemessen. Die integrale Dichte ist ein Dichtewert, welcher der gesamten Absorption aller Pigmentstoffe für die Wellenlänge des bestrahlenden Lichtes entspricht. Analytische Dichtewerte werden aus der integralen Dichte mit einem Monroe-Analytical-Density Computer berechnet. Die berechneten analytischen Dichtewerte sind insgesamt auf jeden individuellen Farbstoff in der Probe zurückgeführt. Die Grundlage dafür ist das Verfahren zur Bestimmung der analytischen Dichte aus bekannter integraler Dichte, das in "Principles of Color Photography" von Evans, Hansen und Drewer, 1953, S. 441 bis 447, beschrieben ist. Die Wirkung auf den Kontrast des sich ergebenden Bildes wird in den Beispielen durch den Gamma-Wert entsprechend den jeweiligen Dichtewerten angegeben.
Der Wert Gamma bezieht sich auf die Dichteänderung eines bestimmten Bildes durch Änderung der Belichtung. Ein Ansteigen des Gamma-Wertes zeigt einen Anstieg des Bildkontrastes, ein Abfall des Gamma-Wertes einen Abfall des Bildkontrastes an. Die Beispiele werden mit einer Vorrichtung der in Fig. 1 dargestellten Art durchgeführt. Die Rollenelektrode ist mit einer 0, 05 mm starken Tedlarschicht überzogen und hat einen Durchmesser von zirka 6, 5 cm. Sie wird mit einer Geschwindigkeit von zirka 5 cm/sec über die Plattenoberfläche geführt. Die verwendete Platte hat eine Grösse von 7, 5 X 7, 5 cm und wird mit zirka 215 Lux belichtet. Die Belichtung erfolgt mit einer Lampe von 32000 K durch ein Kodachrome-Diapositiv hindurch, das zwischen der Lichtquelle und der NESA-Glasplatte angeordnet ist.
Beispiel l : Eine Bildstoffsuspension mit gleichen Anteilen Bonadur Red B, 1- (4'-Chlor-5'-Äthyl-2'- sulfonsäure) azobenzol-2-hydroxy-3-naphthensäure, erhältlich von American Cyanamide, Monolite Fast Blue G. S., die Alpha-Form metallfreien Phthalocyanins, C. I. Nr. 74100, erhältlich von der Arnold Hoffman Company, und
EMI6.1
Pigmentstoff zirka 8 Grew.-% der Suspension ausmacht. Diese Pigmentstoffe sind magentafarben, cyanfarben und gelb. Die erhaltene Mischung wird als Überzug auf eine NESA-Glasplatte aufgebracht und in vorstehend beschriebener Weise belichtet, wobei ein Farbbild auf die Dreistoffmischung projiziert wird, während die Rollenelektrode über ihre Oberfläche geführt wird. Die Rollenelektrode führt eine negative Spannung von zirka 3000 V gegenüber der NESA-Glasplatte.
Nach ihrem ersten Übergang wird die Oberfläche der Rollenelektrode gereinigt und nochmals über die Bildstoffsuspension geführt, wobei die Spannung auf zirka 1500 V verringert ist. Das auf der NESA-Glasplatte erzeugte Bild wird nach dem Kontaktverfahren auf ein Papierblatt übertragen. Der nach Ablesung berechnete Gamma-Wert ist 2, 4. Das gesamte Bilderzeugungsverfahren wird dann wiederholt, wobei die Spannung beim ersten Übergang 3000 V, beim zweiten Übergang 4000 V beträgt. Der erhaltene Gamma-Wert ist jetzt 1, 4. Der Gamma-Wert von 2, 4 zeigt einen Anstieg des Kontrastes, verglichen mit dem Gamma-Wert von 1, 4 bei erhöhter Spannung des zweiten Rollenüberganges. Auf diese Weise zeigt sich die Möglichkeit der Beeinflussung des Kontrastes durch das erfindungsgemässe Verfahren.
Beispiel 2 : Eine Bildstoffsuspension aus gleichen Anteilen von Bonadur Red B, des gelben Pigmentstoffes und von beta-Phthalocyanin wird wie in Beispiel 1 hergestellt. Die erhaltene Mischung wird als Überzug auf eine NESA-Glasplatte aufgebracht und durch Projizieren eines Farbbildes während des Überganges der Rollenelektrode belichtet. In diesem Falle führt die Rollenelektrode eine negative Spannung von zirka 1500 V gegenüber der NESA-Glasplatte. Nach diesem Übergang wird die Oberfläche der Rollenelektrode gereinigt und nochmals über die NESA-Glasplatte geführt, wobei sie eine Spannung von 4500 V führt. Das auf der NESA-Platte erhaltene Bild wird dann auf ein Papierblatt übertragen, die erforderlichen Dichteablesungen werden wie vorstehend beschrieben vorgenommen, und es ergibt sich ein Gamma-Wert von 0, 4.
Das gesamte Verfahren wird dann wiederholt mit dem Unterschied, dass die Spannungen umgekehrt werden und beim ersten Übergang 4500 V, beim zweiten Übergang 1500 V betragen. Der erhaltene Gamma-Wert beträgt 1, 0, somit zeigt sich auch hier die Möglichkeit der Beeinflussung des Kontrastes.
Beispiel 3 : Das Verfahren aus Beispiel 2 wird wiederholt mit dem Unterschied, dass die verwendeten Spannungen derart abgeändert sind, dass beim ersten Übergang der Bilderzeugungsrolle eine negative Spannung von 4000 V, beim zweiten Übergang eine Spannung von 2500 V verwendet wird. Der erhaltene Gamma-Wert beträgt 0, 4. Die Verfahrensschritte werden dann wiederholt, wobei die Spannung beim ersten Übergang-4000 V, beim zweiten Übergang nur 750 V beträgt. Der erhaltene Gamma-Wert beträgt 1, 5. Hiedurch zeigt sich die
<Desc/Clms Page number 7>
Steuerungsmöglichkeit des Bildkontrastes durch Änderung des Betrages, um den die Spannungen in der jeweiligen Richtung geändert werden.
Beispiel 4 : Eine Bildstoffsuspension wird aus Watchung Red B, C. I. Nr. 15865, 1- (4'-Me- thyl-5'-chlor-2'-sulfonsäure) azobenzol-2-hydroxy-3-naphthensäure, Monolite Fast Blue und dem gelben Pigmentstoff aus Beispiel 1 in Klearol, einem pharmazeutischen Mineralöl, hergestellt, wobei der Pigmentstoff zirka 10 Gew.-% der Suspension ausmacht. Die Pigmentstoffe sind magentafarben, cyanfarben und gelb.
Mit einer ersten Spannung von 3000 V und einer zweiten Spannung von 1000 V ergibt sich ein Gamma-Wert von 0, 9. Mit einer ersten Spannung von 3000 V und einer zweiten Spannung von 4000 V ergibt sich ein Gamma-Wert von 0, 5.
Beispiel 5 : Eine Bildstoffsuspension aus Bonadur Red B wird in Sohio Odorless Solvent 3440 hergestellt, wobei die Pigmentstoffteilchen 7 Gew.-% ausmachen. Die Suspension wird als Überzug auf die Oberfläche einer NESA-Glaselektrode aufgebracht. Mit einer negativen Spannung von 4000 V wird eine Tedlar-Sperrelektrode über die Suspension geführt und gleichzeitig eine Belichtung mit einem Schwarz-Weiss-Negativ mittels einer sichtbaren Lichtquelle durchgeführt. Nach der Reinigung wird die Tedlar-Elektrode nochmals über die injizierende Elektrode geführt, wobei ihre Spannung -2500 V beträgt. Es ergibt sich ein Gamma-Wert von 0, 4. Die Verfahrensschritte werden dann wiederholt, wobei die erste Rollenspannung 4000 V, die zweite Rollenspannung 750 V beträgt. Dabei ergibt sich ein Gamma-Wert von 1, 5.
Durch Verringerung der zweiten Spannung wird der Gamma-Wert also erhöht, wobei der Betrag der Erhöhung durch den Verringerungsgrad der Spannung bestimmt ist.
Bei vorstehend beschriebenen Beispielen sind bestimmte Stoffe und Betriebsbedingungen angewendet worden, es können bei ähnlichen Ergebnissen jedoch auch andere Stoffe und Werte verwendet werden. Ferner können zusätzliche Schritte oder auch Abänderungen des beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
Beispielsweise ist es nicht erforderlich, dass die Spannung des zweiten und der weiteren Rollenübergänge konstant bleibt, sie kann beim dritten oder bei jedem folgenden Übergang gegenüber dem Wert des jeweils vorherigen Überganges geändert werden. Ferner können auch Zusatzstoffe in die Bildstoffsuspension und die andern zur Durchführung der Erfindung erforderlichen Elemente eingebracht werden, die eine verbessernde, synergetische oder anderweitig günstige Wirkung auf die jeweiligen Eigenschaften zeigen. Beispielsweise können verschiedene Sensitivierungsmittel in der Bildstoffsuspension verwendet werden.
Dem Fachmann sind weitere Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens möglich, die insgesamt durch den Grundgedanken der Erfindung umfasst werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Photoelektrophoretisches Abbildungsverfahren, bei dem eine Bildstoffsuspension von in einer Trägerflüssigkeit fein verteilten, elektrisch lichtempfindlichen Pigmentstoffteilchen zwischen zumindest zwei Elektroden, von denen eine zumindest teilweise transparent ist, einem mit einer ersten Spannung erzeugten elektrischen Feld ausgesetzt und durch die transparente Elektrode hindurch mit bildmässig verteilter
EMI7.1
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a photoelectrophoretic imaging process in which an image suspension of electrically photosensitive pigment particles finely distributed in a carrier liquid between at least two electrodes, one of which is at least partially transparent, is exposed to an electrical field generated with a first voltage and through the transparent electrode image-wise distributed electromagnetic radiation is irradiated.
In photoelectrophoretic imaging, colored and photosensitive particles are used which are suspended in a non-conductive carrier liquid. This suspension is placed between two electrodes, exposed to an electrical voltage and exposed to an image to be reproduced.
Normally the image suspension is arranged on a transparent, electrically conductive plate in the form of a thin film and the exposure is carried out through this plate while a second, cylindrical electrode is rolled over the top of the suspension. When suspended in the carrier liquid, the image particles have an initial charge which attracts them to the transparent electrode. When exposed, they experience a change in polarity due to charge exchange with the lower electrode, so that the irradiated particles migrate from this to the second electrode, whereby images that are complementary to each other are created on both electrodes by particle removal. This method can be used to generate multicolored or monochrome images.
In the latter case, the suspension contains only particles of a single color, while otherwise differently colored light-sensitive particles are required, each of which reacts to a specific wavelength of light. A detailed description of the photoelectrophoretic imaging process is found in U.S. Patent Nos. 3, 383, 993, No. 3, 384, 488, No. 3, 384, 565, and No. 3, 384, 566.
In the case of the multicolor method, the image suspension contains at least two differently colored types of particles finely distributed in a carrier liquid. Each of these types of particles consists of an electrically photosensitive pigment whose main absorption band for light substantially coincides with the range of its main light sensitivity. The pigment thus acts as an electrically photosensitive medium and as a coloring agent in image formation. The particles used in the multicolor process preferably have intense and pure colors and are very sensitive to light. The particles should be made to migrate with minimal exposure to activating electromagnetic radiation and, if they are the same color, migrate by the same amount at a certain exposure with the complementary color.
If the particle mixture is exposed to a multicolor image, the particles migrate to the other electrode in accordance with the amount of light absorbed in each case. This migration is said to occur with minimal electrical interaction between particles of different colors. It is therefore desirable that the particles remain selectively on one of the electrodes in an image-wise distribution, with undesired particles migrating to the other electrode. For example, if a mixture of cyan, magenta and yellow particles is exposed to yellow light, the cyan and magenta particles migrate, leaving an image of yellow particles.
Similarly, when exposed to a multicolor image, differently colored particles absorb light of their respective complementary color in the corresponding image area parts and migrate to the other electrode, so that a correctly colored image remains in accordance with the original image.
Although such a method can produce good images, especially when using a relatively insulating "barrier electrode", the nature of the image suspension and certain process requirements mean that difficulties must be expected in producing images with high contrast and correct color separation. Maximum image tone density and satisfactory particle separation are difficult to achieve. Particles of certain colors migrate faster than particles of other colors and collect on the surface of the electrode on which they migrated, preventing the deposition of the slower particles. This worsens the generated image, because some unwanted particles remain behind. For example, it was found that yellow particles often migrate more slowly than cyan particles.
In areas in which cyan-colored and yellow particles migrate and are supposed to leave a magenta-colored image, the cyan-colored particles migrate faster and form a layer on the surface of the other electrode that prevents the yellow particles from properly depositing and adhering. The image thus obtained therefore has an undesirable yellow or orange tone in the red areas. Thus, there is a problem with electrophoretic imaging of removing non-migrated particles so that only the particles required for the desired image remain.
To improve the separation of colors, it has already been proposed to pass the cylindrical second electrode at least one more time over the surface of the image substance suspension under the conditions of the first transition, in order to remove a larger amount of undesired particles. Although this allows the color properties of the image obtained to be improved, an optimal image quality with regard to image contrast and color reproduction is not achieved.
The object of the invention is therefore to avoid the disadvantages explained above and to create a photoelectrophoretic imaging method in which a control of the contrast and a selective control of the particle migration is possible. Here, a true-to-life and pure color reproduction should take place.
<Desc / Clms Page number 2>
For a photoelectrophoretic imaging method of the type specified in the introduction, this object is achieved according to the invention in that the irradiation is repeated and, at the same time, a second irradiation is applied to the electrodes
Voltage is applied that is higher or lower than the first voltage.
The image suspension is thus selective with electromagnetic radiation through the transparent
Irradiated electrode through and at the same time applied a first voltage to the electrodes. The particle migration that then takes place creates an image on the surface of the transparent electrode, while an image that is complementary to it is created on the other electrode. The electrode carrying the complementary and undesired particles can then be removed and another electrode becomes the
Repetition of the exposure process arranged in the above-described manner in the imaging system.
The voltage applied for the second exposure step is different from the first voltage, which selectively removes pigment particles from the image formed on the transparent electrode and allows control of the image quality and the contrast of the final image. The repeated one
Exposure of the image to an "enhancement electrode" at a different voltage can be repeated depending on the degree of color purity desired.
The possibility of influencing the contrast in the known electrophoretic imaging process is inadequate, since it is only given by setting the pigment concentration in the image suspension; the contrast cannot be changed in any other way. With the normal
Imaging steps and the usual stress levels remove the second and further
Roller electrodes pigment particles from the image and also from the background surfaces of the transparent
Electrode. In addition to reducing the background drawings, the second and subsequent electrodes also worsened the image tone density and the contrast in a manner that could not be influenced.
In the method according to the invention, by changing the voltage on the second
Roller electrode selectively acts as a removal of the pigment from the image on the transparent electrode
Function of the exposure can be influenced so that a regulation of the image contrast is possible. The image density and the contrast are thus influenced by increasing or decreasing the voltage values between the first and the further roll transitions.
The method according to the invention can work with strongly colored pigment particles which work as coloring agents and as photosensitive medium and which obviously experience a change in their self-charge polarity when exposed to activating radiation through interaction with one of the electrodes. No further light-sensitive elements or substances are required, so that this process can be carried out very easily and cheaply. By mixing two or more differently colored types of particles, each of which only reacts to light of a certain wavelength, multicolored images are created. It was found that the particles respond to radiation that corresponds to their main absorption property. So the cyan, magenta and yellow particles react to red, green and blue radiation.
The method is therefore very well suited for subtractive color synthesis.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. 1 shows a side view of a simple arrangement for carrying out the method according to the invention, in which the image generation electrode is cleaned between the individual exposure steps and the voltage is reduced, and FIG. 2 shows another embodiment in which the image generation electrode is exchanged between the individual exposure steps.
In Fig. 1 a transparent electrode-l-is shown, which consists of a layer of optically transparent glass --2-- on which a thin, transparent layer --3-- of tin oxide is provided. Such an electrode is commercially available under the name “NESA glass”. It is also referred to below as the injecting electrode. On its surface there is a thin layer --4-- of an image suspension, which consists of finely divided light-sensitive particles dispersed in a non-conductive carrier liquid.
The term "photosensitive" as used herein refers to the properties of a particle, after initial attachment to the injecting electrode, to migrate therefrom under the influence of an electric field and activating electromagnetic radiation. The image suspension - 4 - can also contain a sensitizer and / or a binder for the pigment particles, which is at least partially soluble in the carrier liquid. An electrode --5 - is passed over the image material suspension, which in the case shown has the shape of a roller with a conductive core - 11 -. It is connected to a voltage source - 6 -. The core is covered with a layer of barrier electrode material - 12 -, for example with Tedlar.
The other pole of the voltage source --6 - is connected to the injecting electrode - l - via switch - 7 -, so that when switch --7-- is closed, an electric field is generated on the image substance suspension --4 - between the electrodes - 5 and l - is generated. The electrode --5 - is also referred to as the image generation electrode or image enhancement electrode in the following. It has the effect of a barrier electrode in terms of its structure and use. The pigment suspension is irradiated with a projection device, which consists of the light source -8-, a slide -9- and optics -10-. A color slide is used during the procedure described here.
When the
<Desc / Clms Page number 3>
switch --7-- a voltage is applied. The imaging electrode-5-is over the surface of the injecting electrode - l - or. the suspension - 4 - swept away. The switch - 7 - remains closed during the image exposure. The irradiated particles migrate from the injecting electrode - 1 - through the carrier liquid and adhere to the surface of the blocking electrode - 12 - so that an image remains on the injecting electrode which is a duplicate of the original image - 9- -is. The complementary and undesirable pigment particles are located on the surface of the roller electrode after this step has been carried out.
They can be removed from it with the help of a suitable method, for example by slowly turning the brush --14-- over the surface of the roller - 5--. The imaging roller can then be returned over the surface of the injecting electrode while the imaging material suspension is exposed again in the manner described. However, this reduces the tension on the imaging roller, so that further undesired pigment particles are selectively removed only from the areas of high irradiance. At the end of this cycle, the imaging roller --5-- can be cleaned again, for example with the brush --13--, and the cycle repeated.
The cleaning brushes are to be regarded only as examples of cleaning devices which enable the particles to be removed from the barrier electrode surface of the imaging electrode. Any other cleaning device can also be used, such as a wiper, scraper, air stream, sprayed solvent, or offset cloth. Each cleaning device can be charged to a high voltage, so that the electrostatic forces of attraction that occur with it promote the complete removal of particles. Since many exposure and image enhancement steps can be performed as desired; the voltage remains constant and is somewhat lower than the voltage during the first image generation.
Since the carrier liquid can evaporate to a certain extent during the prolonged process, a spray nozzle -15- is provided with which additional carrier liquid is supplied between the individual exposure steps during cleaning of the roller. As a result, the image suspension is kept in its optimal state for particle migration.
FIG. 2 shows a further embodiment of a device for carrying out the method according to the invention. The image forming roller --5-- from Fig. 1 has been replaced by a tractor arrangement --17--, which is also referred to below as a drag electrode. It consists of a frame --18--, which is connected to the voltage source - 6 -, and rollers - 19 and 20--.
The frame also carries a take-up roll --21--, which is used to take up the imaging tape --16-, which is unwound from a supply roll - 22 - and brought to the surface of the image material suspension.
EMI3.1
unwound from the supply roll - 22 - and wound onto the take-up roll --21 - at such a speed that it touches the injecting electrode without any relative movement. The dashed line - 23 - shows schematically the path traversed by the roller axis - 19 -. From this it can be seen that the tape --16-- only touches the image material suspension --4-- and thus the injecting electrode - 1 - during one direction of movement, i.e. H. while moving from left to right.
The exposure of the
EMI3.2
to the right in the manner already described. As the tractor assembly moves over the surface of the injecting electrode, the unwanted pigment particles stick to the belt --16--. During the second transition from left to right, new strip material --16 - touches the pigment suspension and removes some of the unwanted particles that were not yet removed during the first transition. The tension on the tractor arrangement is reduced in the manner described, so that only the undesired particles are removed and pigment particles are prevented from being removed from the image area parts, for example the areas of maximum density.
The tape material winds on the
EMI3.3
--15-- the transitions of the imaging electrode should dry out too much. Since further unwanted pigment particles are removed with each transition, the image quality is improved more and more.
EMI3.4
1 should be understood. For example, the roller electrode shown in FIG. 1 can be provided with a replaceable band which acts similarly to the band shown in FIG. Further, a continuous belt or belt-like material can be used in the tractor mechanism shown in FIG. 2 which can be cleaned in the manner shown in FIG.
There are therefore several possibilities for carrying out the imaging steps according to the invention, for example with regard to cleaning the electrode surfaces, replacing the imaging electrodes after each transition or even just replacing the surface of the imaging electrode to remove the undesired particles.
The term "injecting electrode" is intended to apply to an electrode which mainly effects a charge exchange with the light-sensitive particles of the image suspension when these are exposed to light
<Desc / Clms Page number 4>
is irradiated. This causes a change in the self-charge polarity of the particles. Under one
Blocking electrode is to be understood as an electrode which injects or picks up electrodes in negligible quantities into the light-sensitive particles when the surface of the particles is in
Come into contact. If all polarities are reversed in the process described, they are also reversed
Effects of the electrodes around.
The injecting electrode should preferably be made of an optically transparent material such as. B. consist of glass, which is coated with a conductive material such. B. tin oxide, copper, copper iodide, gold or the like. Is coated in order to achieve optimal results. However, other suitable substances can also be used, for example many semiconductors such as raw cellophane, which are normally not considered to be conductors, but which accept charge carriers of one polarity under the influence of an electric field. However, the use of more conductive materials enables a more precise charge separation and prevents a possible
Charge accumulation on the electrode, which would weaken the field between the electrodes.
The
The barrier electrode, on the other hand, is selected in such a way that the injection of electrons into the light-sensitive
Pigment particles are prevented or largely restricted if the particles hit the surface of these
Reach electrode. The base of the barrier electrode generally consists of a material, its
Conductivity is very high. Typical conductive materials are conductive rubber and metal foils, for example
Steel, aluminum, copper and brass foils. The core of the barrier electrode preferably has a high electrical conductivity in order to ensure the potential difference required for image generation. However, if a material of low conductivity is used, a special electrical connection to the
Rear side of the barrier electrode layer can be provided.
A barrier electrode layer does not necessarily have to be used in the method according to the invention, but it improves the image formation considerably. The barrier electrode layer should preferably consist of an insulator or a semiconductor, which allows the passage of charge carriers under the influence of an electric field and thus the elimination of the
Binding force of the particles on the electrode surface prevents, so that a particle oscillation within the
System is impossible. Although a barrier electrode material allows the passage of a few charge carriers, it is still counted among the substances preferably used if the number of conducted charge carriers is not yet sufficient to charge the particles to the opposite polarity.
Preference electrode materials are baryta paper, which consists of paper with a coating of barium sulfate, suspended in a gelatin solution, also Tedlar, a polyvinyl fluoride, and polyurethane. Any other material with a resistivity of approximately 107 cm or more can be used as the barrier electrode material. Typical materials with such resistance values are paper coated with cellulose acetate, polystyrene, polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate. The baryta paper, tedlar and other fabrics can be wetted on their back with tap water or coated with an electrically conductive material. The barrier electrode layer can be provided as a special replaceable layer that is either drawn onto the barrier electrode core or held on the electrode with mechanical fasteners.
The layer can also be formed as an integral part of the electrode itself and either glued on, rolled on, sprayed on or otherwise applied to the surface of the electrode core.
Any suitable non-conductive carrier liquid can be used to carry out the method according to the invention. Typical suitable materials are decane, dodecane and tetradecane, molten paraffin wax, molten beeswax and other molten thermoplastics, mineral oil, Sohio Odorless Solvent, a kerosene fraction available from the Standard Oil Company of Ohio, and Isopar G, a long chain saturated aliphatic hydrocarbon from the Humble Oil Company of New Jersey, as well as mixtures of these substances.
Many voltage values can be applied to the electrodes. For good image resolution, high density of image tones and low background drawings, the voltage should be so high that an electric field of at least approx. 300 V is generated on the image material suspension. The voltage required for this depends on the distance between the electrodes and on the thickness and type of barrier electrode material. Voltages in the order of magnitude of 5000 V produce images of good quality. The upper limit of the field strength is only determined by the flashover voltage of the suspension and the barrier electrode material. The voltage applied to the second imaging electrode is decreased or increased from the first depending on the results desired.
In general, the voltage should be somewhat greater or less than the initial voltage in order to increase or weaken the image contrast depending on the nature of the image material suspension and the image information to be reproduced. It has been shown, for example, that the contrast of the images generated in the method according to the invention increases significantly when the first image generation roller is charged to approximately 4000 V and the second image generation roller to approximately 750 V. It can also be shown that when the first imaging roller is charged to approximately 2000 V and the second imaging roller to 4000 V, the contrast of the generated image is reduced. By presetting the voltages on both imaging electrodes or rollers, practically any desired contrast value can be achieved.
In a multicolor process, the particles are selected in such a way that they correspond to their
<Desc / Clms Page number 5>
different colors react to different wavelengths of light in the visible spectrum according to their main absorption properties and that their curves of the sensitivity spectrum do not significantly overlap, so that color separation and subtractive multicolor imaging is possible. As differently colored particles, cyan particles mainly red sensitivity, magenta particles mainly green sensitivity, and yellow particles mainly
Blue sensitivity used. This simplest particle combination can be combined with other particles through further particles
Absorption maxima to improve color synthesis can be added.
Are the particles in the
Carrier liquid mixed together, so they give it a black color, and if one or more
Particle types migrate from the injecting electrode to the barrier electrode, leaving behind particles that produce a color corresponding to the color of the incident light. For example, exposure to red causes the cyan particles to migrate, leaving the magenta and yellow particles to become red
Combine coloring. Similarly, blue and green colors are created by removing the yellow and magenta colored pigments, and with white lighting all particles migrate, leaving behind the color of the white or transparent base. No exposure causes all particles to remain, which combine to form a black image.
This method is ideal for subtractive color imaging because the particles serve the dual functions of colorant and photosensitive medium. The
Difficulties with the previous methods for subtractive multicolor image generation are avoided in the most favorable manner with a method of the type described here.
It is advantageous to use pigment particles of relatively small size, since they form better and more stable pigment dispersions in the carrier liquid and produce images with greater opacity and higher resolution than is possible with larger particles. If pigment substances with a small particle size are not available, the particle size can be determined by known methods, e.g. B. ball milling od. Like, can be reduced. If the particles are suspended in the carrier liquid, they receive an inherent electrostatic charge which attracts them to one of the electrodes depending on the charge polarity. It is not necessary for the particles to accept charges of only one polarity; they can also be attracted by both electrodes.
Some particles in the suspension migrate to the injecting electrode first, while others migrate to the barrier electrode. However, this particle migration takes place uniformly in the entire area of the electrodes; the image-wise particle migration generated by the exposure is superimposed on it. The apparent bipolarity of these suspensions in no way affects the ability to form images, apart from the fact that some of the particles are evenly separated out before the image-wise particle migration. In other words, some of the suspended particles are removed from the imaging system as potential imagers.
The effects of this process can easily be eliminated by simply forming a particle suspension whose particle concentration is so high that sufficiently good images are produced despite the removal of some particles. With suspensions of this type, voltages of both polarities can be connected to the electrodes during imaging.
Any suitable colored and photosensitive pigment particle type having the desired sensitivity spectrum, such as described in U.S. Patent No. 3,384,488, can be used to form the pigment mixture in the image suspension for multicolor imaging. The light-sensitive pigment material can, for example, have polymeric properties. The percentage of pigment in the non-conductive carrier liquid is not critical; The reference value for achieving good results is about 2 to about 15 percent pigment. The method according to the invention is particularly suitable for multicolor image generation, but monochrome image generation can also be carried out with it in the same way.
In the latter case, light-sensitive particles of a single color having the properties described above can be used in the image suspension, but different-colored light-sensitive particles which all react to the same wavelength of light can also be provided.
After it has been generated, the particle image can be fixed on the respective electrode using a suitable method, for example by spraying a binding agent onto the image surface, by laying a film or by incorporating a binding agent in the image material suspension itself. In general, it is better to use the image from the electrode to transfer to another image carrier and to fix it on this so that the electrode can be used again. Such a transfer step can take place by adhesive peeling or also by electrostatic transfer.
Electrostatic transfer is carried out, for example, after the imaging described above, by passing a transfer roller over the particle image formed on the transparent injecting electrode, the polarity of which is opposite to that of the imaging electrodes previously passed over the surface of the injecting electrode.
Different electrode spacings can be used, preferably the spacing is less than approximately 0.025 mm, up to values of virtual contact through the action of pressure. The latter condition is preferably used since the best image resolution and density are then achieved. The substantial improvement in quality associated with this is attributed to the high field strength on the image substance suspension due to the small distance.
<Desc / Clms Page number 6>
The following examples, which are in no way to be understood as limiting, serve to further explain the process according to the invention. Parts and percentages are based on weight, unless otherwise stated. The examples show the improvements and influencing properties of the image contrast and the color density which can be achieved by the invention. In each of the examples, unless otherwise specified, a three-component mixture in the form of a suspension of yellow, magenta and cyan pigments in Sohio Odorless Solvent 3440, a petroleum component available from Standard Oil of Ohio, is exposed to light of a certain color. Integral and analytical measurements of the density of the pigment image produced on the NESA glass plate are evaluated after each complete cycle.
An exposure cycle consists of at least two passes of the imaging roller electrode over the image material suspension, the adhering particles being removed from the roller electrode after each pass.
Integral density is measured using the permeability of the NESA glass plate using a MacBeth Quantalog densitometer, Model TD 100. The integral density is a density value which corresponds to the total absorption of all pigment substances for the wavelength of the irradiating light. Analytical density values are calculated from the integral density with a Monroe Analytical Density Computer. The calculated analytical density values are based on each individual dye in the sample. The basis for this is the method for determining the analytical density from known integral density, which is described in "Principles of Color Photography" by Evans, Hansen and Drewer, 1953, pp. 441 to 447. The effect on the contrast of the resulting image is indicated in the examples by the gamma value corresponding to the respective density values.
The gamma value refers to the change in density of a particular image due to a change in exposure. An increase in the gamma value indicates an increase in the image contrast, a decrease in the gamma value indicates a decrease in the image contrast. The examples are carried out with an apparatus of the type shown in FIG. The roller electrode is covered with a 0.05 mm thick layer of Tedlar and has a diameter of approximately 6.5 cm. It is guided over the plate surface at a speed of about 5 cm / sec. The plate used has a size of 7.5 X 7.5 cm and is exposed to around 215 lux. The exposure takes place with a lamp of 32000 K through a Kodachrome slide which is arranged between the light source and the NESA glass plate.
Example 1: An image suspension with equal proportions of Bonadur Red B, 1- (4'-chloro-5'-ethyl-2'-sulfonic acid) azobenzene-2-hydroxy-3-naphthenic acid, available from American Cyanamide, Monolite Fast Blue GS, the alpha form of metal-free phthalocyanine, CI No. 74100, available from Arnold Hoffman Company, and
EMI6.1
Pigment makes up about 8% by weight of the suspension. These pigments are magenta, cyan, and yellow. The mixture obtained is applied as a coating to a NESA glass plate and exposed in the manner described above, a color image being projected onto the three-substance mixture while the roller electrode is passed over its surface. The roller electrode has a negative voltage of around 3000 V compared to the NESA glass plate.
After its first transition, the surface of the roller electrode is cleaned and passed over the image material suspension again, the voltage being reduced to around 1500 V. The image created on the NESA glass plate is transferred to a sheet of paper using the contact method. The gamma value calculated after the reading is 2.4. The entire imaging process is then repeated, with the voltage being 3000 V for the first transition and 4000 V for the second transition. The gamma value obtained is now 1.4. The gamma value of 2.4 shows an increase in contrast compared to the gamma value of 1.4 with increased tension of the second roll transition. This shows the possibility of influencing the contrast using the method according to the invention.
Example 2: An image suspension from equal proportions of Bonadur Red B, the yellow pigment and beta-phthalocyanine is prepared as in Example 1. The mixture obtained is applied as a coating to a NESA glass plate and exposed by projecting a color image during the transition of the roller electrode. In this case the roller electrode has a negative voltage of around 1500 V compared to the NESA glass plate. After this transition, the surface of the roller electrode is cleaned and passed over the NESA glass plate again, carrying a voltage of 4500 V. The image obtained on the NESA plate is then transferred to a sheet of paper, the required density readings are taken as described above, and the gamma value is 0.4.
The entire process is then repeated with the difference that the voltages are reversed and are 4500 V for the first transition and 1500 V for the second transition. The gamma value obtained is 1.0, so here too there is the possibility of influencing the contrast.
Example 3: The procedure from Example 2 is repeated with the difference that the voltages used are modified in such a way that a negative voltage of 4000 V is used for the first transition of the imaging roller and a voltage of 2500 V for the second transition. The gamma value obtained is 0.4. The process steps are then repeated, the voltage being -4000 V for the first transition and only 750 V for the second transition. The gamma value obtained is 1.5. This shows the
<Desc / Clms Page number 7>
Possibility of controlling the image contrast by changing the amount by which the voltages are changed in the respective direction.
Example 4: An image suspension is made from Watchung Red B, CI No. 15865, 1- (4'-methyl-5'-chloro-2'-sulfonic acid) azobenzene-2-hydroxy-3-naphthenic acid, Monolite Fast Blue and the yellow pigment from Example 1 in Klearol, a pharmaceutical mineral oil, where the pigment makes up about 10% by weight of the suspension. The pigments are magenta, cyan and yellow.
A first voltage of 3000 V and a second voltage of 1000 V results in a gamma value of 0.9. With a first voltage of 3000 V and a second voltage of 4000 V, a gamma value of 0.5 results.
Example 5: An image suspension made from Bonadur Red B is produced in Sohio Odorless Solvent 3440, the pigment particles making up 7% by weight. The suspension is applied as a coating to the surface of a NESA glass electrode. With a negative voltage of 4000 V, a Tedlar barrier electrode is passed over the suspension and, at the same time, an exposure to a black and white negative is carried out using a visible light source. After cleaning, the Tedlar electrode is passed over the injecting electrode again with a voltage of -2500 V. The result is a gamma value of 0.4. The method steps are then repeated, the first roller voltage being 4000 V and the second roller voltage 750 V. This results in a gamma value of 1.5.
By reducing the second voltage, the gamma value is increased, the amount of the increase being determined by the degree of reduction in the voltage.
In the examples described above, certain substances and operating conditions have been used, but other substances and values can also be used with similar results. Furthermore, additional steps or modifications of the method described can be carried out.
For example, it is not necessary for the voltage of the second and the further roll transitions to remain constant; it can be changed on the third or on each subsequent transition compared to the value of the respective previous transition. Furthermore, additives can also be introduced into the image suspension and the other elements required for carrying out the invention, which have an improving, synergetic or otherwise favorable effect on the respective properties. For example, various sensitizers can be used in the image suspension.
Further embodiments of the method according to the invention are possible for the person skilled in the art, all of which are covered by the basic idea of the invention.
PATENT CLAIMS:
1. Photoelectrophoretic imaging process in which an image suspension of electrically light-sensitive pigment particles finely distributed in a carrier liquid is exposed to an electrical field generated with a first voltage and is image-wise distributed through the transparent electrode between at least two electrodes, one of which is at least partially transparent
EMI7.1