DE2325678A1

DE2325678A1 - Verwendung sublimierbarer dispersionsfarbstoffe bei der photoelektrophoretischen bilderzeugung

Info

Publication number: DE2325678A1
Application number: DE2325678A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Moeckli; Georgeos Dr Zographos
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1972-05-23
Filing date: 1973-05-21
Publication date: 1973-12-06
Also published as: IL42235A0; GB1381225A; JPS4951949A; BE799890A; FR2185814A1; US3900318A; AU5553373A; FR2185814B1; CH552231A

Description

Anwaltsakte 23 778 21. Mai 1973

Verwendung subliniierbarer Dispersionsfarbstoffe eel der photoelektrophoretischen Bilderzeugung.

Es ist bekannt, dass man auf elektrophore ti schein Wege durch Verwendung photoleitender organischer Pigmente ein- und mehrfarbige Reproduktionen erzeugen kann. Dieses Verfahren wird beispielsweise in den U.S.-Patentschriften No. 3 384 565, 3 384 566 und 3 385 480 beschrieben. In einem derartigen Bildererzeugungssysrem werden verschieden gefärbte, elektrisch lichtempfindliche Farbstoffteilchen in einem nichtleitenden flüssigen Träger fein suspendiert. Die Suspension wird zwischen Elektroden, von denen eine zumindest teilweise transparent ist, einem elektrischen Feld ausgesetzt und durch die transparente Elektrode mit einem Bild bestrahlt.

Durch selektive Wanderung der Farbstoffteilchen im elektrischen Feld entsteht auf einer oder beiden Elektroden ein Bild.

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Eine wesentliche Komponente des Systems sind die suspendierten Teilchen, die elektrisch lichtempfindlich sein müssen. Diese Teilchen erleiden offensichtlich bei der Bestrahlung mit einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung einen Ladungswechsel, wahrscheinlich durch Wechselwirkung mit einer der Elektroden. In einem monochromatischen System werden Teilchen einer einzigen Farbe verwendet, wobei ein einfach gefärbtes Bild erzeugt wird, das einem üblichen

Sehwarz-Weiss-Bild äquivalent ist. In einem polyi

chromatischen System werden die Bilder in natürliche? Farbe erzeugt, da Mischungen aus Teilchen aus zwei oder mehreren verschiedenen Farben, die jeweils gegenüber Licht einer spezifischen Wellenlänge oder eines engen Wellenlängenbereiches empfindlich sind, verwendet werden.

Bisher sind nur wenige Pigmente bekannt, welche-den hohen Anforderungen der elektrophoretischen Reproduktionstechnik genügen. Die inbetracht kommenden Farbstoffe müssen sich nämlich durch folgende Eigenschaften auszeichnen :

reiner Farbton, hohe Farbstärke und genügende Lichtechtheit, Unlöslichkeit in Wasser und organischen Lösungsmitteln und starke Photosensibilität. Ferner

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ist es wichtig, dass das Maxiraum der Photosensibilität möglichst im gleichen Wellenbereich wie das Maximum der Lichtabsorption liegt. Die Farbstoffe müssen auch genügend transparent sein, sodass bei der Uebereinanderschichtung von drei Tonern ein intensives, tiefes Schwarz entsteht.

Es wurde nun'gefunden, dass man zu ausgezeichneten Resultaten gelangt, wenn man die folgenden, zwischenl60° C und 220° C sublimierbaren Dispersionsfarbstoffe verwendet :

0 NH₂

K3- Rot

0 OH

Blau 0 NH-

0 NHCH,

Blau

NHCH

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CO-O-C H₀ _ η 2η+1

η= 3 oder

Blau

0 OH

Cl

HO 0 NH.

H₀N O OH

I!

HO 0 NH, Blau

Blau

0 OH

HO	Il O NH₂	NO₂	H	Il C-OH'
(JH₃	C C—N=N-<^
Il N

Blau Gelb

Gelb

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_r)

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2-Hydroxy-c-n.ethyl-4' -acetylamlroazobenzene

ITO,

C-OH

I
CHL

GeIb

NC

.H, 2 4

Cl

GeIb

i¹ 13: E 14:

E 15: E 16:

Έ 17:

18:

Cl

J3HCH,

ff

OH

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O NH,

ωό

0 EEGH.

KHOH₂CH₂OH

0 HH.

0 KIICH.

0 KH.

KH.

OH_n KH ff

-Br

OH

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Die Farbstoffe liegen vorzugsweise in fein verteilter Form vor, wobei die durchschnittliche Teilchengrösse zweckmässig unter 10 μ und vorteilhaft zwischen 0,1 bis 5 μ liegt. Es ist von Vorteil, wenn die Teilchen von gleichmässiger Grosse sind. ,

Die Toner können ein Bindemittel enthalten, welches die Fixierung der Farbstoffteilchen auf dem endgültigen Bildträger ermöglicht. Der spezifische Widerstand des Bindemittels soll höher als 10 Ohm cm, zweckmässig

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höher als 10 Ohm cm betragen. Für diesen Zweck eignen sich natürliche, halbsynthetische oder synthetische Harze, wie Abietinsäureester, Tetrahydroabietinsäureester, Celluloseester, Celluloseäther, Chlorkautschuk, Vinylharze, wie " z.B. Polyvinylchlorid,

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Polyvinylacetat, !Copolymerisate aus Vinylchlorid und Vinylacetat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohole, Polyvinyläther, Polyvinylcarbazol, Polyisobutylen, Polybutadien, Polyacryl- oder Polymethacrylester, Polystyrol, Polyacrylnitril oder Silikonharze. Aus der Reihe der Kondensationsharze seien beispielsweise genannt : Phenol-Formaldehydharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Melamin-Formaldehydharze, Aldehyd- oder Ketonharze, Polyamide, Polyurethane oder Epoxyharze.

Es erweist sich als vorteilhaft,

beispielsweise beim Vermählen oder Kneten des Toners mit dem Bindemittel eine möglichst inninge Durchmischung der beiden zu erreichen. Dabei kann gleichzeitig bei Verwendung eines Rohpigmentes die gewünschte Verkleinerung der Teilchengrösse erzielt werden.

Die erfindungsgemasse Verwendung der obenerwähnten Farbstoffe in photoelektrophoretischen Bilderzeugungssystemen geht aus den nachstehenden Ausführungen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die ein Beispiel für ein solches System zeigt, näher hervor.

Aus der Zeichnung ist eine transparente, plattenförmige Elektrode 1 zu ersehen, die in diesem Falle aus einer Schicht aus einem optisch transparenten Glas 2 besteht, das mit einer dünnen optisch transparenten und leit-

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entweder 'oder SnO-In ₀O^ oder Sr.-SCpO fähigen Schicht 3 aus/ Zinnoxyq/ überschichtet ist. "

Dieses Material ist im Handel unter der Bezeichnung "NESA-Glas" erhältlich. Diese Elektrode wird nachstehend als "Injektorelektrode" bezeichnet. Auf der Oberfläche der InjektoisLektrode 1 ist eine dünne Schicht 4 aus feinteiligen, elektrisch lichtempfindlichen Farbstoffteilchen, dispergiert in einem isolierenden Flüssigkeit sträger, aufgeschichtet. Unter dem Eegriff "lichtempfindlich" soll erfindungsgemäss die Eigenschaft eines Teilchens verstanden werden., durch Einwirkung von Licht

einen Ladungsweehsel durch Wechselwirkung mit einer oder mit der unmittelbaren Umgebung/

Elektrode /zu erleiden. Nachdem es einmal von der Injektorelektrode, angezogen worden ist., wande.rt es von der Elektrode unter dem Einfluss eines angelegten elektrischen Feldes wegj, wenn eine Bestrahlung mit einer aktiniscnen elektromagnetischen Strahlung erfolgt. Eine nähere theoretische Erläuterung des wahrscheinlich ablaufenden Mechanismus findet sich in den US.-Patent-

und FR I 38

Schriften 3 384 565, 3 384 566, 3 385 488/ Die flüssige Suspension 4 kann ferner ein Sensibilisierungsmittei und/oder ein Bindemittel für die Farbstoffteilchen enthalten, wobei diese Mittel wenigstens teilweise in der Suspendierungs- oder Trägerflüssigkeit löslich sind ₃ wie nachstehend noch näher dargelegt werden wird.

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Angrenzend an die flüssige Suspension befindet sich eine zweite aus Metall bestehende Elektrode 5, "die als Gegenelektrode zur Elektrode 1 zur Herstellung des elektrischen Feldes dient. Sie wird nachstehend als "Blockierungselektrode" bezeichnet. Diese Elektrode ist mit einer Seite der Spannungsquelle 6 durch einen Schalter J verbunden. Die entgegengesetzte Seite der Spannungsquelle β ist mit der Injektorelektrode 1 verbunden, so dass, sobald eine Belichtung erfolgt, der Schalter 7 geschlossen wird und ein elektrisches Feld quer zu der flüssigen Suspension H- zwischen den Elektroden 1 und 5 angelegt wird. Ein Abbildungssystem aus einer

z.B./ Lichtquelle 8, einem Diapositiv 9 und/ einer Linse 10 bestrahlt die Dispersion 4 mit einem Lichtbild des zu reproduzierenden Diapositivs 9· Die Elektrode 5 ist in Form einer Walze mit einem leitenden zentralen Kern 11, der mit der Spannungsquelle 6 verbunden ist, ausgebildet. Der Kern ist mit einer Schicht aus einem

Isoliermaterial 12, bei dem es sich um Barytpapier handeln kann, bedeckt, Die Farbstoffsuspension wird mit dem zu reproduzierenden Bild bestrahlt, wobei eine Spannung quer zu der Blockierungs- und Injektorelektrode durch Schliessen des Schalters 7 angelegt wird. Die Walze 5 wird über die obere Oberfläche der Einspritzelektrode 1 in geschlossenem Zustand des Schalters 7 während der Bildbestrahlung gerollt.

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Die Lichtbestrahlung hat zur Folge, dass exponierte

z.B./ Farbstoffteilchen, die ursprünglich⁷ von der Elektrode 1 angezogen worden sind, durch die Flüssigkeit wandern und an der Oberfläche der Blockierungselektrode festhaften, wobei sie ein Farbstoffbild auf der Injektor elektrodenoberflache zurücklassen, das ein Duplikat des Diapositivs 9 ist. -

Nach der Be-

Strahlung wird durch Oeffnen des Schalters J das elektrische Feld abgeschaltet. Die relativ flüchtige Träger flüssigkeit verdampft, wobei ein Pulverfarbstoffbild zurückbleibt. Dieses Farbstoffbild kann anschliessend an Ort und Stelle fixiert werden, beispielsweise durch Aufbringen einer Ueberzugsschicht auf die obere Oberfläche oder mittels eines gelösten Bindematerials in der Trägerflüssigkeit, wie beispielsweise Paraffinwachs. Es kann auch ein anderes geeignetes Bindemittel verwendet werden, das aus der Lösung austritt, wenn die Trägerflüssigkeit verdampft.

Die Trägerflüssigkeit selbst kann

ein flüssiges Paraffinwachs oder ein anderes geeignetes Bindemittel sein. Gemäss einer anderen Ausführungsform kann das Farbstoffbild, das auf der Injektorelektrode

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oder/und Blockelektrode/
/zurückbleibt, auf eine andere Oberfläche übertragen und auf dieser fixiert werden,, beispielsweise durch Erhitzen auf den Sublimat ions "be reich der verwendeten Farbstoffe. Wie weiter unten noch näher erläutert werden wird., kann dieses System entweder monochromatische oder polychromatische Bilder erzeugen, und zwar je nach dem Typ sowie je nach der Anzahl der Farbstoffe, die in der Trägerflüssigkeit suspendiert sind, sowie je nach der Farbe des Lichts, mit welchem diese Suspension bei der Durchführung des Verfahrens bestrahlt wird. Jede geeignete Isolationsflüssigkeit kann als Träger für die Farbstoffteilchen in dem System verwendet werden. Typische Trägerflüssigkeiten sind Decan, Dodecan, N-Tetradecan, Paraffin, Bienenwachs oder andere thermoplastische Materialien, Sohio Odorless Solvent 3^0 (eine Kerosinfraktion, die von der Standard Oil Company,

Isopar-m, Isopar-H, Isopar-L, Isopar-G

Ohio, in den Handel gebracht wird) 'und Isöpar-EV ^e"^ verzweigtkettiger gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff, der von der Esso Oil Company, New Jersey, in den Handel gebracht wird). Bilder mit guter Qualität werden bei Spannungen zwischen 100ö und 5000 Volt, weiche bei Verwendung der in der beigefügten Zeichnung geschilderten Vorrichtung angelegt werden, erzielt. Der Färbstoffanteil in der Isolationsflüssigkeit- beträgt zweekmässig 2 - 10$. Die Zugabe kleinerer Mengen,

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an Elektronendonatoren

oder -akzeptoren zu den Suspensionen hat.eine merkliche Verbesserung der Lichtempfindlichkeit des Systemes zur Folge.

In einem monochromatischen System werden Teilchen der gleichen Zusammensetzung in der Trägerflüssigkeit dispergiert und mit einem Schwarz-Weiss-Bild bestrahlt.

Kopie des Originals/

Dabei wird eine einfarbige/ erhalten, und zwar entsprechend einem üblichen Schwarz-Weiss-Bild <> In einem polychromatischen System werden die Teilchen derartig ausgewählt, dass die Teilchen mit verschiedenen Farben auf die verschiedenen Wellenlängen in den sichtbaren Spektrum entsprechend ihrer Hauptabsorbtionsbanden ausprechen. Ferner sollten Farbstoffe derart ausgewählt werden, dass ihre spektralen Ansprechkurven sich nicht im wesentlichen überlappen, so dass eine Farbtrennung und eine subtraktive Vielfarben-Bilderzeugung möglich ist. In einem typischen Vielfarben-System sollte die Teilchendispersion blau-grün gefärbte Teilchen, die hauptsächlich gegenüber rotem Licht empfindlich sind, purpur gefärbte Teilchen, die hauptsächlich gegenüber grünem Licht empfindlich sind, sowie gelb gefärbte Teilchen, die hauptsächlich gegenüber blauem Licht empfindlich sind, enthalten. Beim Vermischen in einer Trägerflüssigkeit erzeugen diese Teilchen eine schwarz

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aussehende Flüssigkeit. Wandert eines oder mehrere diese⁰ Teilchen von der Elektrode 1 in Richtung auf die obere Elektrode, dann bleiben Teilchen zurück, die eine Farbe erzeugen, welche der Farbe des auftreffenden Lichts äquivalent ist. Beispielsweise hat eine Bestrahlung mit rotem Licht zur Folge, dass die blau-grün gefärbten Teilehen wandern, wobei die purpur gefärbten sowie die gelb gefärbten Teilehen zurückbleiben. Die Kombination dieser Farben ergibt ein rotes fertiges Bild. Auf die gleiche Weise werden blaue und grüne Farben durch Entfernung gelber bzw. purpur gefärbter Teilchen reproduziert. Trifft weisses Licht auf die Mischung auf, dann wandern alle Teilchen, so dass das transparente Substrat zurückbleibt. Erfolgt keine Bestrahlung, dann bleiben alle Teilchen zurück, die zusammen eine schwarze Farbe ergeben. Dies ist eine ideale Methode einer subtraktiven Farberzeugung, da die Teilchen jeweils nicht nur aus einer einzigen Komponente bestehen, sondern zusätzlich noch die doppelte Funktion eines Bildfarbmittels und eines lichtempfindlichen Mediums erfüllen.

Die erfindungsgemäss verwendeten Farbstoffe eignen

Photo/.

sich hervorragend in einem/elektrophoretisehen Ein- oder Vielfarben-Bilderzeugungssystem. Ihr gutes spektrales Ansprechvermögen sowie ihre hohe Lichtempfindlichkeit haben die Bildung dichter sowie brillanter

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Bilder zur Folge.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Die Teil_r und Prozentarigaben beziehen sieh,, sofern nicht anders angegeben, auf das Gewicht. Diese Beispiele er-

Photo-/ läutern verschiedene Ausführungsformen des/elektrophoretischen Bilderzeugungsverfahrens, ohne jedoch die Erfindung darauf zu beschränken.

Die folgenden Beispiele werden in einer Vorrichtung durchgeführt, welche dem Typ entspricht, der.durch die' beigefügte Zeichnung erläutert wird. Die Bilderzeugur-gsmischurig 4 xvird auf ein NESA-Glas-Substrat aufgebracht..

Durch dieses Glas hindurch erfolgt die bildkoniorms Belichtung Die NESA-Glas-Oberfläche ist in Reihe mit einem Schalter, einer Spannungsquelle und dem leitenden Kern einer Walze, die einen Ueberzug aus Baryt -Papier auf ihrer Oberfläche aufweist, geschaltet. Die WaLze besitzt einen Durchmesser von ungefähr 6? mm (2,6 inches) und wird über die Plattenoberfläche mit einer -Gesehvrir.-

• digkeit von ungefähr 1,45 cm pro Sekunde bewegt. Die

Ne s&-/_
verwendete Platte besitzt eine Grosse von etwa 10 χ 15 .em

und wird mit einer Lichtintensität von 2000 Lux "(ca"20C0 Fusskerzen), ■· . gemessen auf der nicht-beschichteten NESA-Glas-Oberfläche, bestrahlt. Die Grosse der angelegten Spannung beträgt 2500 Volt. Die Bestrahlung erfolgt mit einer 32OO.K-Lampe durch ein

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neutrales dichtes Keilfilter zur Messung der Empfindlichkeit der Suspensionen gegenüber weissem Licht sov;ie durch Wratten-Pilter 2.Q, 6l und 47b, die jeweils für sieh vor die Lichtquelle gebracht werden, um in getrennten Tests die'Empfindlichkeit der Suspensionen gegenüber rotem, grünem bzw. blauem Licht zu messen.

Die erfindungsgemäss verwendeten Farbstoffe eignen sich auch für andere photoelektrophoretische Abbildungsverfahren beispielsweise, für das in der schweizerischen ■ Priorität s anme ldung Ges. Nr. I8618/7O '(Case 7307) beschriebene .

Beispiel 1

l-Amino-4-hydroxy-2-phenoxy-anthrachinon mit einer mittleren Teilchengrösse von höchstens 1 μ werden in 90 g Isopar E, einem gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoff, erhältlich bei ESSO Standard, suspendiert. Der erhaltene Teig wird tel quel .oder mit weiterem Isopar E verdünnt, für das oben beschriebene Verfahren eingesetzt. Man erhält brillante, rote Bilder von hervorragender Transparenz und Schärfe.

Beispiel 2

Verfährt man wie im Beispiel 1, verwendet aber als Toner einen der weiter oben angegebenen Farbstoffe F₀ - Fpu, oder ein Gemisch aus gleichen Teilen der Farbstoffe F_,

Pg und F₇ so erhält man brillante, transparente, gelbe bzw. blaue Bilder. 3Q98A9/1 134

Claims

CIBA-GEIGY AG

PATENTANSPRUECHE

1.) Verwendung von zwischen ΐβθ und 220 C unter

atmosphärischen Druck in den Dampfzustand überführbaren Dispersionsfarbstoffen bei der photoelektrophoretischen Bilderzeugung.

2. Vervrendung gernäss Anspruch 1 eines subllrr.ier-

baren Dispersionsfarbstoffes, der einer der Formeln F^ bis Fpu entspricht, bei der photoelektrophoretischen Bilderzeugung.

5. Verwendung gemäss den Ansprüchen 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Farbstoffteilchen eine Grosse von 0,1 bis 5 μ haben.

4. Verwendung eines gemäss Ansprüchen 1 und 2 erhaltenen Bildes zur Erzeugung eines symmetrischen Bildes auf einer anderen Oberfläche als die Injektorelektrode oder Blockelektrode, oder beides, dadurch gekennzeichnet, dass man dieses in Kontakt mit der erwähnten Oberfläche auf den Sublimationsbereich der eingesetzten Farbstoffe erhitzt.

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4t

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