DE1512650B2 - Verfahren und einrichtung zur aufzeichnung von informationen mit einer elektroviskosen tinte - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzeich- und einer durch die aufzuzeichnenden Informationen

nung von Informationen, bei dem eine unter Druck gesteuerten Lichtstrahlung ausgesetzt wird,

stehende elektroviskose Tinte aus einem Behälter auf Maßgebend für die Erfindung ist die Erkenntnis,

einen Aufzeichnungsträger aufgebracht und der dabei daß bei Einwirkung einer elektrischen Spannung auf

erzeugte Tintenstrahl durch den elektroviskosen 5 eine elektroviskose Flüssigkeit eine Flüssigkeitsströ-

Effekt entsprechend den aufzuzeichnenden Informa- mung nur dann erzeugt wird, wenn eine bestimmte mi-

tionen in seiner Stärke geändert wird. Ferner betrifft nimale Kraftwirkung auftritt, die auf die angelegte

die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des Spannung bezogen wird. Diese Eigenschaft des elektro-

Verfahrens. viskosen Effektes ermöglicht eine Steuerung der Tin-

Es ist bereits bekannt (siehe z. B. deutsche Patent- io tenströmung durch Lichteinwirkung, wenn eine Tinte schrift 509 413), zur Aufzeichnung von Informationen mit einem lichtempfindlichen Stoffanteil verwendet einen Tintenstrahl entsprechend den Informationen zu wird. Damit wird der Vorteil erzielt, daß nicht eine steuern, indem er durch die Wirkung eines elektrischen Hochspannung, sondern der Speisestrom einer Licht-Feldes abgelenkt wird. Das elektrische Feld wird dabei quelle informationsabhängig gesteuert werden kann, informationsabhängig gesteuert. Zur Erzeugung des 15 wodurch der zur Steuerung erforderliche Aufwand elektrischen Feldes können zwei Elektroden vorgesehen wesentlich verringert ist. Insbesondere werden kostsein, die an der Ausgabeöffnung eines Tintenbehälters spielige, hochspannungsfeste Steuerelemente nicht beangeordnet sind und zwischen denen hindurch ein nötigt.

Tintenstrahl auf einen Aufzeichnungsträger geleitet Gemäß der Erfindung wird nicht das elektrische wird. Durch das informationsabhängig gesteuerte 20 Feld, sondern eine auf die Tinte einwirkende Lichtelektrische Feld kann der Tintenstrahl dabei so ab- strahlung entsprechend den aufzuzeichnenden Inforgelenkt werden, daß bei entsprechend abgestimmter Be- mationen gesteuert. Durch die Änderung der Eigenwegung des Aufzeichnungsträgers eine Aufzeichnung schäften des lichtempfindlichen Stoffanteils infolge der entsteht, die der steuernden Information entspricht. informationsabhängigen Lichtstrahlung werden die Zur Ablenkung eines Tintenstrahls im elektrischen 25 Eigenschaften der elektroviskosen Tinte insgesamt geFeld sind jedoch sehr hohe Spannungen erforderlich, ändert, so daß sich eine Tintenströmung bei besonders die im Hinblick auf ihre Ionisationswirkungen und den geringer Leistung des steuernden Lichtstrahls beibesonderen Aufwand an spannungsfesten Steuerele- spielsweise dann ergibt, wenn der auf die elektroviskose menten sowie den erforderlichen berührungssicheren Tinte einwirkende Druck in seiner Stärke auf das die Aufbau von Aufzeichnungsanordnungen nicht er- 30 Strömung behindernde elektrische Feld so bezogen ist, wünscht sind. daß sie gerade noch keine Strömung erzeugt. Zur end-

Es ist ferner bereits bekannt, daß die Viskosität be- gültigen Tintenströmung reicht dann bereits eine sehr stimmter Flüssigkeiten durch Einwirkung einer elek- schwache Lichteinwirkung aus.
irischen Spannung bzw. eines elektrischen Feldes merk- Da die Erfindung die Aufzeichnung von Informalich geändert werden kann (Journal of Applied Phy- 35 tionen bezweckt, werden als Tintenflüssigkeiten vorsics 20, 1137 [1949], USA.-Patentschriften 2 417 850, zugsweise schwarze oder wenigstens sichtbar gefärbte 2 661 596, 2 661 825, 2 663 809 und 3 047 507). Solche Flüssigkeiten verwendet. Es gibt ferner homogene Flüssigkeiten bestehen aus einer Suspension sehr klei- Flüssigkeiten, die gleichfalls einen elektroviskosen ner fester Teilchen in einer Trägerflüssigkeit. Begün- Effekt zeigen und für das erfindungsgemäße Verfahren stigt wird die Viskositätsänderung durch einen be- 40 verwendbar sind. Solche Stoffe sind beispielsweise: stimmten Anteil Wasser als adsorbierte Schicht auf den Lösungen von Metallseifen in nicht polaren Kohlen-Teilchen. Wasserstoffen, Mischungen von beiderseits löslichen

Die Wirkung einer elektrischen Spannung auf Flüs- Substanzen, die in fester oder flüssiger Form bei versigkeiten dieser Art wird als Elektroviskositätseffekt schiedenen Temperaturen vorliegen und in flüssigen bezeichnet, die Flüssigkeiten selbst sind als elektro- 45 Lösungen im flüssig-kristallinen Zustand vorhanden viskose Flüssigkeiten bekannt. Der Eletroviskositäts- sein können, Lösungen von Paraffinsülfaten, die Mieffekt wird allgemein definiert als die Zunahme eines zellen bilden, und flüssige Kristalle, d. h. lange Mole-Drehmomentes, die zur Aufrechterhaltung eines vor- küle, die eine oder mehrere polare Gruppen enthalten gegebenen Scherungskoeffizienten verschiedener Flüs- und die nematische, smektische oder chole^terische sigkeiten oder Suspensionen unter dem Einfluß eines 50 Phasen bilden. Weitere Ausführungen bezüglich nicht elektrischen Feldes erforderlich ist. Wie ferner bereits teilchenförmiger elektroviskoser Stoffe finden sich in bekannt ist, kann die Viskosität elektroviskoser Flüs- der Literatur, beispielsweise von Bjornstahl und sigkeiten mit den jeweiligen Bestandteilen und deren S η e 11 m a n, Kolloidzeitschrift Vol. 78, S. 258, Vol. Mengen, jedoch auch mit der angelegten Spannung 86, S. 223 (1939), ferner von Michail off und geändert werden. Eine Viskosität von etwa 1000 Poise 55 Zwetkoff, Acta Physicochimica U. R. S. S. ist bei Fehlen einer Spannung ein günstiger Wert. Vol. 10, S. 415 (1939). Es hat sich ferner gezeigt, daß Wird an die elektroviskose Flüssigkeit eine Spannung bestimmte nichtleitende Öle oder andere dielektrische angelegt, so ändert sich die Viskosität dadurch, daß Flüssigkeiten der obengenannten Art, die noch bedie Flüssigkeit dicker oder fettähnlich wird. schrieben werden, bei Vorhandensein von Anteilen

Die Erfindung nutzt den Elektroviskositätseffekt, 60 lichtempfindlicher Stoffe bei Einwirkung einer akti-

um eine Aufzeichnung von Informationen ohne das vierenden Strahlung eine Änderung ihres elektro-

Erfordernis hoher Spannungen und der damit nötigen viskosen Effektes erfahren. Wird die Strahlung als In-

spannungsfesten Bauelemente. formationssignal auf die unter Druck stehende Flüs-

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist hierzu sigkeit bei Einwirkung eines elektrischen Feldes gegemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß eine Tinte 65 leitet, so kann deren Strömung in entsprechender Weise verwendet wird, die einen lichtempfindlichen Stoff- derart gesteuert werden, daß auf einem Aufzeichnungsanteil enthält, und daß der Tintenstrahl der gleichzeiti- träger Informationen aufgezeichnet werden,
gen Einwirkung eines konstanten elektrischen Feldes Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der

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Erfindung besteht darin, daß eine Tinte verwendet liehe Stoffe sind: Monastral Green B, C, I. No. 74260, wird, die einen fotoleitfähigen Stoff anteil enthält. ein Phthalocyaninpigmentstoff; Indofast Yellow To-Wenn eine Lichtstrahlung auf eine solche Tinte ein- ner, C. I. No. 70 600, Flavanthron; Quindo Magenta wirkt, so ändert diese ihre elektrische Leitfähigkeit, so RV-6803, ein substituiertes Chinakridon; Algol daß. damit durch Rückwirkung auf das elektrische 5 Yellow GC, C. I. No. 67 300, 1, 2, 5, 6-di-(C,C-Di-FeId eine besonders starke Viskositätsänderung auf- phenyl)thiazol-anthrachinon; Indofast Brilliant Scartritt. Die Tinte kann hierzu zweckmäßig aus einer Sus- let Toner, C. I. No. 71140, 3,4, 9,10-bis(n,N'-(p-Methpension eines fotoleitfähigen Pigmentstoffes in einer oxphenyl)-imido)-perylen; Skyline Blue B-4712, C. L elektrisch nichtleitenden elektroviskosen Flüssigkeit 74 160, Kupferphthalocyanin; Monolite Fast Blue GS, bestehen. io eine Mischung von α- und /3-Phthalocyanin; Phos-Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungs- phor 2225, eine gemischte Kadmiumsulfid-Zinksulfidgemäßen Verfahrens mit einem Behälter für eine unter leuchtfarbe; Phosphor 511, Zinkoxyd; l,l'-Diäthyl-Druck stehende Menge einer elektroviskosen Tinte, 2,2'-Karbocyanin-iodid; Permanent Violet Toner, der mit einer nahe der Oberfläche eines Aufzeichnungs- C. I. 42 535, Phosphor-Wolfram-Molybdänsäurepgiträgers angeordneten Tintenausgabeöffnung versehen 15 gmentstoff von Methylviolett; und Mischungen der ist, kann in weiterer Ausbildung des Erfindungsgedan- vorstehenden Stoffe.

kens derart ausgeführt sein, daß eine Spannungsquelle Die Trägerflüssigkeit kann aus jedem geeigneten di-

.zur Erzeugung eines konstanten elektrischen Feldes an elektrischen Stoff bestehen. Das lichtempfindliche Ma-

zwei die Ausgabeöffnung bildende Elektroden ange- terial wird in feinverteilter Form in der Trägerflüssig-

schaltet ist und daß eine Vorrichtung zur Überlei- so keit mit jeder geeigneten Konzentration dispergiert.

tung einer informationsgesteuerten Lichtstrahlung auf Vorzugsweise werden etwa 5 bis 20 Gewichtsprozent

, die Tinte an der Ausgabeöffnung vorgesehen ist. verwendet. Typische dielektrische Flüssigkeiten sind

■■'· Die strahlungsüberleitende Vorrichtung kann vor- Mineralöl, normales Heptan, normales Hexan, Kero-

teilhaft gleichzeitig zur Erzeugung des elektrischen sin, Petroleumäther und deren Mischungen. Ferner

Feldes verwendet werden, indem sie ein elektrisch lei- 25 können Paraffine, chlorierte Kohlenwasserstoffe und

tendes, einen Teil einer der Elektroden bildendes Glas fluorierte Kohlenwasserstoffe verwendet werden, falls

und eine informationsgesteuerte Lampe umfaßt. dies von Vorteil ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in In der Figur ist eine Einrichtung zur Durchführung der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels einer ein- des erfindungsgemäßen Verfahrens in ihrer einfachsten fachen Einrichtung zu ihrer Durchführung beschrieben. 30 Form dargestellt. Es ist ein Vorratsbehälter 1 vor-Für die vorliegende Erfindung ist die Zusammen- gesehen, der eine Menge eines mit Pigmentstoff Versetzung der Flüssigkeit oder der Aufzeichnungstinte sehenen elektroviskosen flüssigen Farbstoffes 2 entwesentlich, die insofern lichtempfindlich ist, als sie bei hält und eine vertikale Strömung ermöglicht. Der untere Anlegen eines elektrischen Feldes unter Lichteinwir- Teil des Vorratsbehälters wird aus zwei mit Abstand kung ihre Viskosität, d. h. ihre flüssigen Eigenschaften 35 zueinander angeordneten Elektroden 3 und 4 gebildet, oder die Eigenschaften der in ihr enthaltenen Teilchen die eine Öffnung 5 von etwa 0,2 bis 0,3 mm Größe biländert. Wie aus der folgenden Beschreibung hervor- den und ein konstantes elektrisches Feld, gespeist geht, befindet sich in einem vorzugsweisen Ausf üh- durch eine Spannungsquelle 6, erzeugen. Der unterste rungsbeispiel die Tinte unter Druck zwischen Elek- Teil einer der Elektroden ist längs der schlitzförmigen troden, die ein elektrisches Feld erzeugen. Der Druck 40 Öffnung mit einem durchsichtigen Teil 7 versehen, das reicht aus, um eine Strömung bei Fehlen eines Licht- vorzugsweise aus elektrisch leitfähigem Material besignals zu bewirken. Dies bedeutet, daß bei Fehlen steht oder einen elektrisch leitfähigen Überzug auf-, eines Lichtsignals eine ausreichend geringe Viskosität weist, der in Berührung mit dem Farbstoff steht. Das f / vorhanden ist, daß eine Strömung an den Elektroden handelsübliche NESA-Glas mit einer dünnen Zinnvorbei auf eine nahe angeordnete Aufnahmefläche zu- 45 oxydschicht oder normales Glas ist für diesen Zweck stände kommt. Durch Einwirkung eines Lichtsignals, geeignet.

das durch die aufzuzeichnende Information gesteuert Dem Glasteil 7 ist eine Lichtquelle 8 zugeordnet, die wird und von einem Computer, von einer abgetasteten durch eine Signalquelle 9 gesteuert wird. Die Signal-Bildfläche od. ä. stammen kann, wird die Viskosität quelle 9 kann wiederum auf verschiedene Weise ander Flüssigkeit derart geändert, daß die Strömung un- 50 gesteuert werden, beispielsweise durch ein Faksimileterbrochen wird. Diese Änderung der Viskosität, die system, einen Computer od. ä., und steuert die Ströentsprechend der aufzuzeichnenden Information her- mung der Flüssigkeit durch verursachte Änderungen vorgerufen wird, verursacht eine entsprechend ge- der Viskosität in Abhängigkeit von der einwirkenden steuerte Strömung auf einen in geringem Abstand Strahlung, auf die die Tinte reagiert. Abhängig von der angeordneten Aufzeichnungsträger, auf dem eine Re- 55 Wahl der Flüssigkeit und des Pigmentstoffes zur BiI-produktion gebildet wird. Der Zeitraum der Strö- dung der Tinte wird die Viskosität bei Auftreten einer mungsunterbrechung entspricht genau der Dauer der Strahlung entweder erhöht oder verringert, so daß sie einfallenden Strahlung, so daß die Strömung bei Un- im letzteren Falle durch die Öffnung 5 auf ein Aufterbrechung des Strahlungssignals wieder einsetzt. Die zeichnungsband 11 fließt, das von einer Vorratsrolle 15 '■ Zusammensetzung der Aufzeichnungstinte soll vor- 60 auf eine Aufnahmerolle 16 geführt wird. Das Signal j zugsweise gefärbt sein oder ein Färbungsmittel ent- der Quelle 9 soll der Empfindlichkeit der Flüssigkeit J halten oder in anderer Weise eine Zeichnung auf dem angepaßt sein, um ein Positiv- oder Negativbild auf Aufzeichnungsträger erzeugen. Ferner sollte sie Anteile dem Aufzeichnungsband zu erhalten. Dies bedeutet, lichtempfindlicher Stoffe enthalten, durch die ihre Vis- daß bei Unterbrechung der Strömung durch ein Signal kosität selektiv in Abhängigkeit von einem auftreten- 65 und einem erwünschten Positivbild das Signal die den Signal aktivierender Strahlung gesteuert wird. Das Lichtquelle während des Fehlens einer Information die Viskosität ändernde Mittel kann jedes geeignete hell steuert und bei Vorliegen einer Information dunkel lichtempfindliche Material sein. Typische lichtempfind- steuert. Dadurch entsteht bei Verwendung einer ge-

färbten Tinte auf weißem Papierband ein Bild, das als normalerweise verwendetes Positivbild dem Originalbild entspricht.

Die Wechselwirkungen der suspendierten Pigmentstoffteilchen in der nichtleitenden Trägerflüssigkeit sind nicht vollständig geklärt, jedoch wird angenommen, daß sie zumindest teilweise durch die Bildung locker gebundener Agglomerate fotoleitfähiger Pigmentstoffteilchen verursacht werden, die in Gebieten hoher Felddichte und Belichtung an der Öffnung gebildet werden. Die zur Verursachung einer Strömung verwendeten hydrostatischen Druckwerte sind nicht kritisch und ändern sich mit den jeweils verwendeten Stoffen und der benötigten Strömungsgeschwindigkeit. Abhängig von den Betriebsbedingungen soll die Tinte mit ausreichender Ablagerungsdichte fließen, um auf dem Aufzeichnungsträger lesbare Bilder zu erzeugen. Gleichzeitig soll die Strömung der Tinte abhängig von dem Auftreten bzw. dem Ende des jeweiligen Lichtsignals innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde unterbrochen bzw. eingeschaltet werden, um eine Reproduktion guter Qualität ohne Unscharfen zu erhalten.

Die von der Spannungsquelle 6 zugeführte Spannung steuert teilweise die Strömung der Tinte und kann entweder Wechselspannung oder Gleichspannung sein. Wechselspannung wird deshalb vorzugsweise verwendet, weil die Verwendung eines Gleichfeldes zur Gefahr von Überschlagen beiträgt und eine schlechtere Steuerung der Tintenströmung an der Öffnung bewirkt. Ein geeigneter Bereich der Wechselspannung liegt zwischen 600 und 1000 Volt. Als minimale Spannung gilt diejenige, die für die jeweils verwendeten Stoffe eine befriedigende Steuerungsmöglichkeit ergibt, während die maximale Spannung normalerweise durch das Auftreten von Überschlägen bestimmt ist. Bei der Verwendung von Wechselspannung stellte sich heraus, daß bei Frequenzen über 10⁴ Hz eine Verschlechterung der Steuerungsmöglichkeiten an der öffnung eintritt.

Die Lichtstärke und die Wellenlänge der Strahlungsquelle 8 ist in ähnlicher Weise von der Empfindlichkeit der verwendeten Stoffe abhängig. Mit einer Tinte aus einer Suspension von Monastral Green (5 Gewichtsprozent) in Mineralöl und einer Wechselspannung von 600 Volt zwischen den Elektroden bewirkt eine 150-Watt-Projektionsglühlampe 8 in einem Abstand von 25 cm eine Unterbrechung der Tintenströmung. Wird die Lampe ausgeschaltet, so setzt die Strömung wieder ein, so daß auf dem Aufzeichnungsband ein dem Ein-Aus-Zustand der Lichtquelle entsprechendes Muster entsteht. Ähnliche Ergebnisse wurden mit einer Suspension von Skyline Blue B-4712 (20 Gewichtsprozent) i η Mineralöl erhalten, wenn eine Wechselspannung von Volt verwendet wurde. Mit einer Suspension von Permanent Violet Toner (11 Gewichtsprozent) in Mineralöl ergab sich bei Verwendung einer Gleichspannung von 600 Volt und einer 500-Watt-Projektionslampe in einem Abstand von 30 cm ein ähnliches Resultat.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen, bei dem eine unter Druck stehende elektroviskose Tinte aus einem Behälter auf einen Aufzeichnungsträger aufgebracht und der dabei erzeugte Tintenstrahl durch den elektroviskosen Effekt entsprechend den aufzuzeichnenden Informationen in seiner Stärke geändert wird, d adurch gekennzeichnet, daß eine Tinte (2) verwendet wird, die einen lichtempfindlichen Stoffanteil enthält, und daß der Tintenstrahl der gleichzeitigen Einwirkung eines konstanten elekirischen Feldes und einer durch die aufzuzeichnenden Informationen gesteuerten Lichtstrahlung ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tinte (2) verwendet wird, die einen fotoleitfähigen Stoffanteil enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tinte (2) verwendet wird, die aus einer Suspension eines fotoleitfähigen Pigmentstoffes in einer elektrisch nichtleitenden elektroviskosen Flüssigkeit besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als fotoleitfähige Pigmentstoffe im wesentlichen organische Stoffe verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch nichtleitende elektroviskose Flüssigkeit ein Mineralöl verwendet wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Behälter für eine unter Druck stehende Menge einer elektroviskosen Tinte, der mit einer nahe der Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers angeordneten Tintenausgabeöffnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsquelle (6) zur Erzeugung eines konstanten elektrischen Feldes an zwei die Ausgabeöffnung (5) bildende Elektroden (3, 4) angeschaltet ist und daß eine Vorrichtung (7, 8) zur Überleitung einer informationsgesteuerten Lichtstrahlung auf die Tinte (2) an der Ausgabeöffnung (5) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsüberleitende Vorrichtung (7, 8) ein elektrisch leitendes, einen Teil einer der Elektroden (3, 4) bildendes Glas (7) und eine informationsgesteuerte Lampe (8) umfaßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen