DE1522751C - Elektrophoretofotografisches Verfahren und Vorrichtung zur Durch fuhrung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophoretofotografisches Verfahren, bei dem eine auf der Fläche einer

ao ersten Elektrode vorhandene Suspensionsschicht aus in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit suspendierten fotoelektrophoretischen Tonerteilchen sukzessive mit den Flächenbereichen einer zweiten, eine isolierende Sperrschicht aufweisenden Elektrode in Berührung gebracht und einem zwischen den Elektroden bestehenden elektrischen ..Feld ausgesetzt und gleichzeitig bildmäßig belichtet wird.

Es wurde bereits ein Abbildungsverfahren dieser Art vorgeschlagen, mit dem farbige Bilder unter Verwendung fotoelektrophoretischer Teilchen hergestellt werden können. Dieses Verfahren ist im einzelnen in der Patentanmeldung P 14 97 243.1-51 beschrieben. Zur Bilderzeugung werden dabei verschiedenartig gefärbte, lichtabsorbierende Teilchen in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit suspendiert. Die Suspension wird zwischen zwei Elektroden gebracht, einem elektrischen Feld ausgesetzt und mit einem Bild belichtet. Bei Durchführung dieser Schritte findet eine Teilchenwanderung in bildmäßiger Verteilung statt, wodurch auf einer oder beiden Elektroden ein sichtbares Bild entsteht. Ein wesentlicher Bestandteil des Verfahrens sind die suspendierten Teilchen, die fotoelektrophoretische Eigenschaften haben müssen und offenbar bei Bestrahlung mit aktivierender elektromagnetischer Strahlung durch Wechselwirkung mit einer der beiden Elektroden eine Änderung ihrer Eigenladungspolarität erfahren. Für ein monochromatisches Verfahren werden Teilehen einer einzelnen Farbe verwendet, die ein einfarbiges Bild entsprechend der üblichen Schwarzweißfotografie erzeugen. Bei einem polychromatischen Verfahren werden die Bilder in natürlichen Farben erzeugt, wenn Mischungen von Teilchen zweier oder mehrerer verschiedener Farben ver-

55.wendet werden, die jeweils nur für Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines schmalen Wellenlängenbandes empfindlich sind. Die verwendeten Teilchen müssen eine starke und reine Färbung sowie eine hohe Lichtempfindlichkeit besitzen.

Im allgemeinen wird das elektrophoretofotografische Abbildungsverfahren mit einer durchsichtigen, im folgenden als injizierend bezeichneten Elektrode durchgeführt, auf der die Suspension der Tonerteilchen in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit als

Schicht aufgebracht ist. Das zu reproduzierende Bild wird durch die injizierende Elektrode hindurch auf die Suspension projiziert. Während der Belichtung wird eine Spannung von 300 bis 2000 V zwischen der

injizierenden Elektrode und einer im folgenden als Sperrelektrode bezeichneten zweiten Elektrode an der Suspension erzeugt. Die Sperrelektrode, die normalerweise die Form einer Rolle oder eines endlosen Bandes hat, besteht aus einem leitfähigen Kern, der eine nichtleitende Oberfläche hat. Diese Sperrelektrode wird während der Belichtung über die Oberfläche der flüssigen Suspension geführt und dabei sukzessive den Flächenelementen der injizierenden Elektrode angenähert. Die für die Bilderzeugung erforderlichen Tonerteilchen wandern während der Bilderzeugung zur Oberfläche der Sperrelektrode, wobei sie ein Bild auf der injizierenden Elektrode zurücklassen, das dem Originalbild entspricht.

Es stellte sich heraus, daß die mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Bilder oft eine ungleichmäßige Tönungsdichte haben und unsauber oder fleckig aussehen. Es wird angenommen, daß diese Ungleichmäßigkeiten durch zwischen den beiden Elektroden bei deren Annäherung auftretende und sich ändernde Korona-Entladung oder durch Luftionisation hervorgerufen werden. Während das Verfahren oft die Herstellung ausgezeichneter Bilder ermöglicht, entstehen insbesondere bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit zuweilen auch Bilder mit nicht annehmbarer Qualität. Die Bildqualität muß also im Hinblick auf die verschiedenartigsten Umgebungsbedingungen verbessert werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein elektrophoretofotografisches Verfahren zu schaffen, das die beschriebenen Nachteile vermeidet und hierzu Korona-Entladungen oder Luftionisation zwischen den Elektroden bei deren gegenseitiger Annäherung verhindert.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß der zwischen den sich sukzessive nähernden Bereichen der Oberfläche der Suspensionsschicht und der Oberfläche der zweiten Elektrode sich befindende Luftspalt mit einer nichtleitenden Flüssigkeit ausgefüllt wird.

Die nichtleitende Flüssigkeit kann aus jedem Stoff bestehen, der ausreichend nichtleitend ist, um die Korona-Entladung zwischen den Elektroden zu verhindern und der mit der nichtleitenden Flüssigkeit verträglich ist, in der die Tonerteilchen suspendiert sind. Vorzugsweise soll die Flüssigkeit einen spezifischen Widerstand von etwa 10⁷Ohm · cm oder mehr haben. Ferner soll vorzugsweise eine Flüssigkeit verwendet werden, deren Zusammensetzung mit derjenigen der Trägerflüssigkeit für die lichtempfindlichen Teilchen übereinstimmt, um die Verträglichkeit beider Flüssigkeiten sicherzustellen. Eine bestimmte Menge dieser Flüssigkeit soll durch die Rollenelektrode in die Bilderzeugungszone gebracht werden. Geeignete nichtleitende Flüssigkeiten sind eine Kerosinfraktion; ein langkettiger gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff, ein Fluorkohlenwasserstoff, eine polyfhiorierte Mischung von Verbindungen mit 8 Kohlenstoffatomen, eine Dimethylsiliconflüssigkeit, Mineralöl, Decan, Dodecan, N-Tetradecan, geschmolzenes Paraffin, geschmolzenes Bienenwachs oder andere geschmolzene thermoplastische Stoffe. Jede andere geeignete nichtleitende Flüssigkeit kann gleichfalls verwendet werden.

Die Vorteile und weiteren Eigenschaften eines elektrophoretofotografischen Abbildungsverfahrens werden im folgenden an Hand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.

In der Figur ist eine durchsichtige Elektrode 1 dargestellt, die im vorliegenden Falle aus einer Schicht aus optisch transparentem Glas 2 besteht, das mit einer dünnen optisch transparenten Schicht 3 aus Zinnoxyd überzogen ist. Diese Elektrode wird im folgenden als die »injizierende Elektrode« bezeichnet. Auf der Oberfläche der injizierenden Elektrode 1 befindet sich eine dünne Schicht 4 aus feinverteilten fotoelektrophoretischen Tonerteilchen, die in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit dispergiert sind. Die Bezeichnung »fotoelektrophoretisch« bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung auf die Eigenschaften eines Teilchens, das, zunächst von der injizierenden Elektrode angezogen, von dieser unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes und einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung hinwegwandert. Eine eingehende theoretische Erklärung dieser Vorgänge findet sich in der obengenannten deutschen Patentanmeldung P 14 97 243.1-51 (auf die in der vorliegenden Beschreibung Bezug genommen wird). Nahe der flüssigen Suspension 4 befindet sich eine zweite Elektrode 5, die im folgenden als die »Sperrelektrode« bezeichnet wird·· und die mit dem einen Pol der Spannungsquelle 6 über einen Schalter 7 verbunden ist. Der andere Pol der Spannungsquelle 6 ist mit der injizierenden Elektrode 1 verbunden, so daß bei Schließen des Schalters 7 ein elektrisches Feld an der flüssigen Suspension 4 zwischen den Elektroden 1 und 5 erzeugt wird, wenn die Sperrelektrode 5 über die flüssige Suspension 4 geführt wird. Eine Projektionseinrichtung, die aus einer Lichtquelle 8, einem Diapositiv 9 und einem Objektiv 10 besteht, dient zur Belichtung der Dispersion 4 mit einem Lichtbild des zu reproduzierenden Originalbildes 9. Die Elektrode 5 hat die Form einer Rolle und besteht aus einem leitfähigen mittleren Kern 11, der mit der Spannungsquelle 6 verbunden ist. Der Kern ist mit einer Ober- flächenschicht aus nichtleitendem Material 12 überzogen, wozu Baryt-Papier oder andere ähnliche geeignete Isolierstoffe Verwendet werden können. Die Sperrelektrode kann selbstverständlich jede andere Form haben, mit der eine Berührung der Suspension ohne eine relative Bewegung am Berührungspunkt möglich ist. Andere Ausführungsformen der Sperrelektrode sind in der deutschen Patentanmeldung P 15 22 743.7-51 beschrieben. Die Teilchensuspension wird mit dem zu reproduzierenden Bild belichtet, während die Spannung über den geschlossenen Schalter 7 an den beiden Elektroden liegt. Die Rolle 5 wird über die Oberfläche der injizierenden Elektrode 1 bei geschlossenem Schalter 7 und während der Belichtung hinweggeführt. Durch die Belichtung wird eine Wanderung der belichteten Teilchen, die zunächst an der Elektrode 1 gebunden waren, durch die Flüssigkeit hindurch verursacht, wonach sie an der Oberfläche der Sperrelektrode 5 anhaften und auf diese Weise ein pigmentiertes Bild auf der injizierenden Elektrodenfläche zurücklassen, das dem Originalbild 9 entspricht. Nach der Belichtung verdunstet die relativ flüchtige Trägerflüssigkeit, wodurch lediglich noch das Bild vorhanden ist. Dieser Prozeß, bei dem lediglich die vorstehend genannten Komponenten verwendet werden, ermöglicht die Erzeugung von normalerweise guten Bildern. Unter gewissen Umständen, z. B. hoher Luftfeuchtigkeit, haben die erzeugten Bilder jedoch eine sich ändernde Dichte und ein unsau-

beres oder fleckiges Aussehen. Man fand, daß dieses Problem durch eine Einrichtung 13 vermieden werden kann, die eine nichtleitende Flüssigkeit auf die Oberfläche der Sperrelektrode 5 aufbringt, wobei diese Flüssigkeit über die Elektrodenfläche fließt und an der Stelle 14 eine Lache bildet, die den Luftspalt zwischen den sich sukzessive nähernden Oberflächenbereichen der Sperrelektrode 5 und der injizierenden Elektrode 1 bzw. der Suspensionsschicht 4 ausfüllt. Diese Flüssigkeit kann durch jedes geeignete Verfahren aufgebracht werden. Beispielsweise kann sie auf die Oberfläche der Sperrelektrode oder der injizierenden Elektrode aufgesprüht oder aufgetropft werden, und zwar an einer Stelle, an der sie den Zwischenraum zwischen den Elektroden bzw. zwischen der Sperrelektrode und der Suspensionsschicht ausfüllt. Diese nichtleitende Füllflüssigkeit verhindert eine Korona-Entladung oder Luftionisation zwischen den Elektroden 5 und 1 und damit die Zerstörung des Bildes.

Als Trägerflüssigkeit für die lichtempfindlichen Teilchen kann jede geeignete nichtleitende Flüssigkeit verwendet werden. Typische Trägerstoffe sind Decan, Dodecan, N-Tetradecan, N-Paraffin, Bienenwachs oder andere thermoplastische Stoffe, ein Petroleumanteil und langkettiger gesättigter, aliphatischer Kohlenwasserstoff.

Wie oben beschrieben, kann zur Ausfüllung des Zwischenraumes zwischen der injizierenden Elektrode bzw. der Suspensionsschicht und der Sperrelektrode jede geeignete nichtleitende Flüssigkeit verwendet werden. Mit Spannung zwischen 300 und 5000 V wurden bei der in der Figur dargestellten Einrichtung Bilder guter Qualität erzeugt.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Verwendung einer nichtleitenden Flüssigkeit zwischen den Elektroden bei einem elektrophoretischen Abbildungsverfahren. Anteile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben. Die folgenden Beispiele stellen verschiedene vorzugsweise Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.

Alle Beispiele werden mit einer Einrichtung der in der Figur dargestellten Art durchgeführt, in der sich die Teilchenmischung 4 auf einer mit einer transparenten elektrisch leitenden Oberflächenschicht versehenen Glasplatte befindet, durch die hindurch die Belichtung vorgenommen wird. Die leitende Glasplatte ist mit einem Schalter, einer Spannungsquelle und dem leitfähigen Kern einer Rolle in Reihe geschaltet, die mit einem Überzug aus Baryt-Papier versehen ist. Die Rolle hat einen Durchmesser von etwa 6,5 cm und wird über die Plattenoberfläche mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,45 cm/Sek. hinweggeführt. Die verwendete Platte hat eine Größe von etwa 7,5 · 7,5 cm und wird mit einer Beleuchtungsstärke von etwa 86100 Lux belichtet, gemessen auf der nicht überzogenen Glasplatte. Die Suspension wird mit einem üblichen Diapositiv belichtet. In den Beispielen I bis V wird ein Schwarzweißdiapositiv zur Herstellung monochromatischer Bilder verwendet. In den Beispielen VI bis X wird ein farbiges Diapositiv zur Herstellung der farbigen Bilder verwendet. Alle Pigmentstoffe, entweder kommerziell erhältlich oder selbst hergestellt, die eine relativ große Teilchengröße haben, werden in einer Kugelmühle 48 Stunden gemahlen, um ihre Größe zu reduzieren und eine stabilere Dispersion zu erhalten, wodurch die Auflösung der endgültigen Bilder verbessert wird.

Vergleichs-Beispiel I

Etwa 8 Teile 2,4,6-tris(3'-pyrenylazo)phloroglucinol werden mit etwa 100 Teilen einer Kerosinfraktion gemischt. Diese Dispersion wird als Überzug auf die leitende Glasplatte aufgebracht. In den Zwischenraum zwischen der Rollenelektrode und der Glas-

to platte wird keine Füllflüssigkeit eingebracht, wodurch ein schmaler Luftspalt zwischen beiden Elektroden besteht. Die relative Luftfeuchtigkeit wird gemessen und mit etwa 35% festgestellt. Eine Spannung von etwa 2500V wird an die Rollenelektrode während der Belichtung angelegt. Nach der Belichtung befindet sich auf der Glasplatte ein dem Originalbild entsprechendes Bild, während sich auf der Baryt-Fläche der Rollenelektrode ein negatives Bild befindet. Das positive Bild hat eine ausgezeichnete Qualität, jedoch weist es leichte Änderungen in seiner Dichte über die gesamte Bildfläche auf.

Beispiel II

Das Ausbildungsverfahren aus Beispiel I wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß auf die Rollenelektrode vor der Belichtung zur· Ausfüllung des Luftspaltes zwischen beiden Elektroden eine Kerosinfraktion aufgebracht wird, bevor die Spannung an die Elektroden angeschaltet wird. Nach der Belichtung befindet sich ein ausgezeichnetes Bild auf der Glasplatte, das dem Originalbild entspricht. Die Auflösung und der Kontrast sind dem im Beispiel I hergestellten Bild gleichwertig, während die Bilddichte über die gesamte Bildfläche etwas gleichmäßiger ist.

Vergleichs-Beispiel III

Das Abbildungsverfahren aus Beispiel I wird wiederholt, jedoch wird die relative Luftfeuchte bei etwa 85°/o gehalten. Es entsteht ein Bild guter Qualität, jedoch mit starken Änderungen der Dichte und einem unsauberen und fleckigen Aussehen.

Beispiel IV

Das Abbildungsverfahren aus Beispiel III wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß zur Ausfüllung des Luftspaltes zwischen der Rollenelektrode und der Glasplatte eine Kerosinfraktion verwendet wird, bevor die Spannung an beide Elektroden angeschaltet wird. Das erzeugte Bild hat eine ausgezeichnete Qualität, wobei die Bilddichte und Gleichmäßigkeit bedeutend verbessert ist.

Beispiel V

Das Abbildungsverfahren aus Beispiel IV wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß an Stelle der Kerosinfraktion ein langkettiger gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff auf die Sperrelektrodenfläche aufgebracht wird. Das erzeugte Bild hat eine ausgezeichnete Qualität und über seine gesamte Fläche eine sehr gleichmäßige Bilddichte.

Vergleichs-Beispiel VI

Es wird eine Tonerteilchenmischung hergestellt, die aus gleichen Anteilen eines gelben Pigmentstoffes (l,2,5,6-di(C,C'-diphenyl)-pyrazol-anthrachinon, CI. Nr. 67300), eines Mangenta-farbenen Pigmentstoffes (1 - (4'- methyl - 5'- phloroazobenzol - 2' - sulfonsäure)-2-hydroxy-3-naphthensäure, C. I., Nr. 15865) und

eines cyanfarbenen Pigmentstoffes (eine Mischung der oc- und der /3-Form metallfreiem Phthalocyanids) besteht. Etwa 8 Teile dieser Mischung werden in etwa 100 Teilen eines langkettigen gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffs dispergiert, und die Suspension wird auf die leitende Glasplatte als Überzug aufgebracht. Es wird keine Flüssigkeit auf die Rollenelektrode aufgebracht, wodurch ein Luftspalt zwischen der Rollenelektrode und der Glasplatte bleibt. Die relative Luftfeuchtigkeit beträgt etwa 40%. Eine Spannung von etwa 2500 V wird an die Rollenelektrode während der Belichtung angeschaltet. Nach der Belichtung befindet sich auf der Glasplatte ein voll gefärbtes Bild, das dem Originalbild entspricht. Dieses Bild hat eine ausgezeichnete Qualität, jedoch weist es eine bemerkenswerte Änderung der Bilddichte über die Bildfläche hinweg auf.

Beispiel VII

Das Abbildungsverfahren aus Beispiel VI wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß auf die Rollenelektrodenfläche eine Kerosinfraktion aufgebracht wird, um den Spalt zwischen der Rollenelektrode und der leitenden Glasplatte zu füllen, bevor die Spannung an die beiden Elektroden angeschaltet wird. Das erzeugte Bild hat wieder eine ausgezeichnete Qualität. In diesem Falle ist jedoch die Bilddichte über die gesamte Bildfläche gleichmäßig.

Vergleichs-Beispiel VIII

Das Abbildungsverfahren aus Beispiel VE wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß die relative Luftfeuchte bei etwa 85% gehalten wird. Das hergestellte Bild hat eine befriedigende Qualität, jedoch starke Änderungen der Bilddichte über die Bildfläche hinweg, wodurch ein unsauberes oder fleckiges Aussehen verursacht wird.

Beispiel ΓΧ

Das Abbildungsverfahren aus Beispiel VIII wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß eine Kerosinfraktion auf die Rollenelektrodenfläche aufgebracht wird, um den Luftspalt zwischen der Rollenelektrode und der leitenden Glasplatte zu füllen, bevor eine Spannung an die Elektroden angeschaltet wird. Das hergestellte Bild hat eine ausgezeichnete Qualität, jedoch sehr geringe Änderungen der Bilddichte im Verlauf über die Bildfläche.

BeispielX

Das Abbildungsverfahren aus Beispiel IX wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß als auf die RoI-lenelektrodenfiäche aufgebrachte Füllflüssigkeit Decan an Stelle der Kerosinfraktion verwendet wird. Wiederum wird ein ausgezeichnetes Bild erzeugt, das sehr geringe oder keine Dichteänderungen über die Bildfläche aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrophoretofotografisches Verfahren, bei dem eine auf der Fläche einer ersten Elektrode vorhandene Suspensionsschicht aus in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit suspendierten fotoelektrophoretischen Tonerteilchen sukzessive mit den Flächenbereichen einer zweiten, eine isolierende Sperrschicht aufweisenden Elektrode in Berührung gebracht und einem zwischen den Elektroden bestehenden elektrischen Feld ausgesetzt und gleichzeitig bildmäßig belichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den sich sukzessive nähernden Bereichen der Oberfläche der Suspensionsschicht (4) und der Oberfläche der zweiten Elektrode (5) sich befindende Luftspalt mit einer nichtleitenden Flüssigkeit (14) ausgefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Elektrode (5) eine rollenförmige Elektrode verwendet wird, die während der Bilderzeugung über die erste Elektrode (1) hinweggeführt wird und an einer die Suspensionsschicht (4) jeweils nicht berührenden Stelle ihres Umfangs mit der nichtleitenden Flüssigkeit (14) beschickt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Elektrode eine rollenförmige Elektrode verwendet wird, die während der Bilderzeugung über die zweite Elektrode hinweggeführt wird, und daß die zweite Elektrode insgesamt oder jeweils fortlaufend vor der abrollenden Elektrode mit der nichtleitenden Flüssigkeit beschickt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine nichtleitende Flüssigkeit verwendet wird, deren Zusammensetzung mit derjenigen der Trägerflüssigkeit für die Suspension übereinstimmt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine nichtleitende Flüssigkeit mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 10⁷ Ohm · cm verwendet wird.

6; Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit zwei Elektroden, von denen zumindest eine lichtdurchlässig ist und zumindest eine Elektrode rollenförmig und über die jeweils andere Elektrode abrollbar ist und von denen eine erste Elektrode mit einer Suspensionsschicht fotoelektrophoretischer Tonerteilchen in einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit beschichtbar ist und die zweite Elektrode mit einer elektrisch isolierenden Sperrschicht versehen ist, mit Einrichtungen zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen den Elektroden, zur gleichzeitigen bildmäßigen Belichtung der Suspensionsschicht zwischen den Elektroden und zur abrollenden Bewegung der einen Elektrode über die andere, gekennzeichnet durch eine Beschickungseinrichtung (13) zum Auffüllen des beim Abrollen zwischen den sich suszessive nähernden Bereichen der Oberfläche der auf der ersten Elektrode (1) vorhandenen Suspensionsschicht (4) und der Oberfläche der zweiten Elektrode (5) bestehenden Luftspaltes mit einer nichtleitenden Flüssigkeit (14).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungseinrichtung (12) für die nichtleitende Flüssigkeit (14) einer mit der Suspension (4) jeweils nicht in Berührung stehenden Stelle des Umfangs der rollenförmigen zweiten Elektrode (S) zugeordnet ist.