Brevet FR2002905A1 — publié le 19691031

La présente invention est relative au développement des images électrostatiques ,quel que soit leur mode de formation. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé et un appareil pour développer des images électrostatiques portées par une surface isolante. 5 En électrophotographie, il est usuel de former une image de charges sur une surface isolante et de développer cette image par application d'un déve-loppateur constitué par des particules de pigment. Dans la plupart des procédés commerciaux, l'image est ensuite reportée sur une autre surface où elle est fixée, ou bien elle est fixée sur la surface isolante elle-même. Lorsque 10 l'image de pigment est reportée avant fixage, la surface isolante est généralement réutilisable. On a adapté les procédés utilisant l'effet triboélectrique au développement des images électrostatiques. Dans ces procédés, on utilise un mélange, appelé ci-après "révélateur", formé de fines particules développatrices de pigment 15 déposées sur un véhicule triboélectrique constitué par des particules beaucoup plus grosses. Lorsque le révélateur est mis au contact d'une image latente électrostatique, cette dernière attire les particules développatrices qui se séparent alors du véhicule et viennent s'appliquer sur l'image pour la rendre visible. 20 Parmi les procédés utilisant l'effet triboélectrique, les plus couramment utilisés sont le procédé de développement en cascade et le procédé de développement à la brosse magnétique. Dans le procédé de développement en cascade, on fait rouler par gravité le révélateur sur la surface portant l'image. Du fait que le révélateur se déplace uniquement par gravité, la vitesse est 25 nécessairement limitée. Dans les machines automatiques, on prévoit un dispositif de recyclage du révélateur, ce qui accroît l'encombrement de la machine. Dans le procédé de développement à la brosse magnétique, on utilise un véhicule constitué par des particules ferromagnétiques. Ces particules portant le pigment développateur sont maintenues par attraction magnétique à la surface 30 d'un dispositif applicateur, par exemple un tambour en matériau amagnétique, où elles se hérissent en formant une sorte de brosse que l'on fait passer sur la surface portant l'image électrostatique. Les particules développatrices sont attirées par l'image, se séparent du véhicule et viennent se déposer sur l'image. Les plages de l'image qui exercent sur: les particules développatri-35 ces une attraction moindre que celle exercée par le véhicule ne sont pas pigmentées lors du passage de la brosse. Pour faciliter cette opération, on communique une polarisation au véhicule par 1 » intennédiaire de la surface du dispositif applicateur. On a réalisé des brosses magnétiques pour le développement de larges aplats ou bien de contours en réglant la conductivité du véhicu-40 le. On a aussi réalisé des brosses magnétiques pour obtenir un développement V, '*"■ BAD ORW»*tAL 05252 2 2002905 par inversion, en faisant se déposer le dêveloppateur sur les plages de moindre charge alors que les plages portant une charge ne sont pas développées. Le procédé de développement à la brosse magnétique est très utilisé commercialement. Toutefois, on l'utilise surtout pour le développement d'images for-5 mées sur une surface isolante non réutilisable, par exemple du papier portant une couche d'oxyde de zinc. En ce cas, l'image de pigment n'est pas reportée mais est fixée directement sur la surface isolante portant l'image électrosta— tique. On rencontre certaines difficultés lorsqu'on utilise le procédé à la brosse 10 magnétique pour développer une image sur un support réutilisable. Par exemple, le frottement répété des touffes relativement dures formées par les particules hérissées peut rayer et maculer la surface isolante. Ces difficultés sont encore aggravées lorsque cette surface est photoconductrice, comme en xérographie, car il est difficile d'obtenir une bonne image sur une surface rayée et 15 maculée. D'autre part, dans un procédé par report, le risque de dégradation de l'image se trouve grandement accru. En effet, lors de l'opération de développement, de petites particules de véhicule sont retenues par la surface isolante et empêchent ensuite le report correct de l'image de pigment. 20 L'invention a pour but de réaliser un procédé et un appareil pour le développement, notamment par le procédé à la brosse magnétique, d'une image latente électrostatique formée sur une surface isolante'réutilisable, sans rayer ni maculer cette surface, en améliorant l'agitation du révélateur et en obtenant une image de bonne qualité et d'un noir uniforme avec une faible concentration 25 de révélateur, tout en réduisant fortement l'entraînement des particules de véhicule par la surface isolante portant l'image à développer. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on introduit 1« révélateur en continu, suivant un premier débit, dans une enceinte dont une par- et tie est accessible à la surface portant 1' image,/en ce qu'on prélève en conti-30 nu suivant un second débit ce révélateur dans cette enceinte, ces deux débits étant choisis de manière que le révélateur s'accumule dans l'enceinte et vienne au contact de la surface portant l'image. L'appareil suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour délimiter une enceinte de développement adjacente à la surface iso-35 lante, un dispositif pourvoyeur alimentant cette enceinte suivant un premier débit, un dispositif applicateur prélevant le révélateur dans cette enceinte suivant un deuxième débit, ces débits étant choisis de manière que le révélateur" s*accumule dans cette enceinte et soit en contact avec la surface isolante. Au dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple : BAD ORfetN^L 69 05252 3 2002905 - la Fig. 1 est une coupe schématique de l'appareil à brosses magnétiques suivant l'invention; - la Fig. 2 est une vue partielle de dessus montrant le dispositif d'entraînement des brosses magnétiques de l'appareil représenté à la Fig. 1 ; 5 - la Fig. 3 est une coupe schématique montrant une variante de l'appareil suivant l'invention ; - la Fig. 4 est une coupe schématique d'une variante de réalisation d'un inducteur pour l'appareil de la Fig. 3. A la Fig. 1, une bande 1 présentant une surface isolante 2 et une dorsale 10 conductrice 3 est entraînée par un tambour 53. La surface isolante 2, qui porte une image latente, défile devant une brosse magnétique applicatrice 4 et une brosse magnétique pourvoyeuse 5 montées dans un bac 11. Comme le montre la Fig. 1, chaque brosse magnétique comprend un noyau fixe 10 en matériau ama-gnétique partiellement entouré par une carcasse 25, qui peut être en fer doux 15 ou en tout autre matériau magnétisable. La carcasse 25 porte sur une partie de sa périphérie des aimants permanents 6 qui peuvent être constitués, par exemple, par des plaquettes de ferrite de baryum dans un êlastomère. Les carcasses 25 portant les aimants permanents 6 sont montées coaxialement dans des cylindres 7 et 8 animés d'un.mouvement de rotation. Chaque brosse est agencée de 20 manière que, lorsque les cylindres 7 et 8 tournent, les particules de révélateur soient maintenues à la surface des cylindres et se déplacent avec ces derniers aussi longtemps qu'elles sont dans le champ magnétique créé par les aimants permanents 6. Ces aimants sont disposés de manière qu'une partie de la surface de chaque cylindre ne soit pas suffisamment soumise à l'action du 25 champ magnétique pour retenir les particules de révélateur. Comme le montre la Fig. 1, les brosses magnétiques 4 et 5 sont disposées pour que la brosse pourvoyeuse 5 alimente en révélateur la brosse applicatrice 4. Si l'on n'utilise pas une raclette très proche pour araser les touffes de particules, ces dernières sont rejetées vers l'arrière, en une masse qui culbu-30 te sur elle-même, dans une zone 9 qui est située dans le voisinage immédiat de la zone de contact de la brosse applicatrice et de la surface isolante. Ce mouvement de culbute du révélateur peut être favorisé de diverses manières, comme le montre la Fig. 1. En premier lieu, le sens de rotation des brosses est contraire au sens de défilgnent de la surface isolante 2. En second lieu, 35 la brosse pourvoyeuse 5 tourne plus vite que la brosse applicatrice 4. Enfin, la distance séparant la brosse pourvoyeuse de la surface isolante est plus grande que celle séparant cette dernière de la brosse applicatrice. Si 1'une ou l'autre des deux dernières caractéristiques est assez accentuée, elle suffit à permettre l'accumulation et le mouvement de culbute du révélateur dans l'en-40 ceinte 15. Toutefois, on associe avantageusement lés trois caractéristiques BAD 69 05252 4 2002905 précitées pour obtenir une masee de révélateur en mouvement qui puisse emplir pratiquement l'enceinte 15 délimitée par une partie de la surface des brosses et la surface isolante. lorsqu'une masse suffisante de révélateur en mouvement est présente dans 5 l'enceinte 15, la plus grande partie du développement se fait dans la zone 9, et il y a très peu de développement dans les zones 12 et 13 (Fig. l). Dans la zone 5, les particules de la r.asse de révélateur qui culbute sur elle-même sont moins sourises au champ magnétique que les particules hérissées dans les zones 12 et 13 et, en conséquence, le révélateur est moins abrasif pour la surface 10 isolante 12. En outre, le fait que la masse de révélateur culbute constamment sur elle-même sans à-coups, permet d'obtenir un bon mélange et lui confère une bonne triboélectricité. Bien entendu, le révélateur ne peut s'accumuler indéfiniment dans l'enceinte 15. Le révélateur en excès s'échappe près des extrémités des cylindres et 15 retombe dans le bac 11 pour être réutilisé. Les particules ferromagnétiques de véhicule qui se trouvent dans la zone 9 ont parfois tendance à être entraînées par la surface isolante. On peut réduire ce défaut en disposant dans la brosse pourvoyeuse 5 un aimant puissant 19, convenablement orienté, et dont on détermine empiriquement l'aimantation 20 de manière à obtenir un compromis entre l'agitation optimale de la masse de révélateur et l'entraînement des particules de véhicule. En outre, la brosse pourvoyeuse qui est à proximité immédiate de la surface isolante après le passage de cette dernière devant la zone 9, élimine une partie des particules ferromagnétiques qui se déposent sur l'image électrostatique au cours du développe-25 ment. L'appareil suivant l'invention comprend en outre avantageusement un'récupérateur 30 pour éliminer les particules de véhicule. Ce dispositif comprend un aimant 31, puissant et fixe, disposé à proximité immédiate de la surface isolante 2, et un tambour 32 en matériau amagnétique animé d'un mouvement de rota-30 tion, qui entraîne les particules ferromagnétiques attirées par l'aimant. On peut utiliser des mécanismes divers pour entraîner les cylindres 7 et 8 à des vitesses différentes. La Fig. 2 représente un mécanisme comprenant un pignon menant 29 aacouplé à un moteur, non représenté, qui entraîne un engrenage 28 accouplé par l'intermédiaire d'un arbre 26 au cylindre 8 et un engrena-35 ge 27, dont le diamètre est plus grand que celui de l'engrenage 28, et qui est accouplé au cylindre 7 par l'intermédiaire d'un arbre 24. Les engrenages ayant des diamètres différents, le cylindre 8 tourne plus rapidement que le cylindre 7. On peut aussi utiliser des engrenages de même diamètre pour que les cylindres fassent le même nombre de tours par unité de temps, le diamètre du cylin-40 dre 8 étant toutefois plus grand que celui du cylindre 7 de manière que JV-J" BAD ORiQlNAL 69 05252 5 2002905 la vitesse tangentielle du cylindre 8 soit elle-même plus grande. On peut encore utiliser des cylindres tournant à la même vitesse, mais en augmentant la puissance des aimants dans la brosse pourvoyeuse 5, de manière que les dimensions des touffes de particules de cette brosse soient plus grandes que 5 celles des particules de la brosse applicatrice. De même, on peut utiliser des dispositifs divers pour renouveler le révélateur. Par exemple, comme le montre la Fig. 1, un distributeur 50 comprenant une trémie 51 laisse échapper le révélateur, suivant un débit régulier, sur une roue à aubes 52 qui envoie le révélateur dans le bac 11. Le révélateur neuf 10 est ensuite acheminé progressivement vers la partie inférieure de la brosse pourvoyeuse 5 par des roues à aubes 21 et 22. Les Fig. 3 et 4 montrent une variante de l'appareil suivant l'invention. Dans cette variante, 1*appareil comprend une seule brosse magnétique 63 agencée de manière analogue à chacune dqs brosses magnétiques représentées à la Fig. 1, 15 sauf qu'elle comprend une partie pourvoyeuse 68 munie d'aimants plus puissants qu'une partie applicatrice 70. Des aimants puissants 61 sont fixés sur une carcasse 67 entourant partiellement un noyau œntral 66, et des aimants plus faibles 62 sont fixés sur une carcasse 64. Les aimants puissants 61 de la partie pourvoyeuse 68 retiennent une plus grande quantité de révélateur à la 20 surface du cylindre 65 que les aimants 62 de la partie applicatrice 70, et le révélateur s'accumule dans l'enceinte 69 en formant une masse qui culbute sur elle-même. Dans ce mode de réalisation, l'enceinte 65 est délimitée par une partie de la surface du cylindre 65 et par la surface isolante 2. La Fig. 4 représente une variante d'un inducteur utilisable dans l'appareil 05 de la Fig. 3, dans lequel les aimants associés à la partie applicatrice de la brosse magnétique sont, non plus des plaquettes comme à la'Fig. 3, mais des aimants en fer à cheval encastrés dans le noyau 66. L'appareil suivant l'invention permet donc de réaliser un milieu de développement moins abrasif pour la surface isolante, et il permet en outre 30 d'obtenir des images de pigment présentant une excellente définition. Le mouvement de culbute de la masse de révélateur permet une agitation modérée du développateur et du véhicule, ce qui aide à maintenir la polarité de charge convenable du développateur. Cette agitation continue et l'efficacité du développateur permettent de fqire varier notablement les concentrations en 35 développateur tout en obtenant des images de pigment de qualité analogue. Si l'on utilise les brosses comme électrodes de développement, l'appareil suivant l'invention permet d'obtenir des aplats d'un noir uniforme. Comme exemple de réalisation, on monte un appareil analogue à celui représenté à la Fig. 1. Les cylindres 7 et 8 ont un diamètre de 75 mm environ et 40 ils sont disposés de manière que leurs génératrices les plus proches soient « BAD ORIGINAL 69 05252 6 2002905 à 6 mm environ l'une de l'autre. Les barreaux aimantés 6 créent un champ magnétique suffisant pour attirer des particules de fer dont le diamètre est compris entre 125 p et 177 p environ, qui forment une brosse dont les touffes ont une longueur de 6 mm environ. Les axes des cylindres 7 et 8 sont décalés verticale-5 ment de 1,6 mm environ, de manière que les génératrices des cylindres 7 et 8 les plus proches de la surface isolante soient, respectivement, à 4,8 mm et 3,2 mm environ de celle-ci. La vitesse de défilement de la surface isolante 2 est de l'ordre de 50 cm/s, le cylindre pourvoyeur 8 tourne à raison de 65 t/mn et le cylindre applicateur 7 à raison de 40 t/mn. Ces vitesses de rotation 10 permettent une excellente pigmentation en réglant la tension de polarisation comme dans les brosses magnétiques usuelles. Si l'on fait varier la concentration massique du développateur de 3/100 à 6/1OO, l'image de pigment ne présente pas de différences de qualité décelables à l'oeil nu. On pense que cette caractéristique remarquable et avantageuse est due au fait que le mouvement de culbu-15 te du révélateur dans l'enceinte 15 permet de bien le mélanger et de conférer une bonne triboélectricité aux particules. Les vitesses de rotation de 65 t/mn et 40 t/mn précitées paraissent être des vitesses optimales, mais l'on note peu de différence si les cylindres 8 et 7 tournent à d'autres vitesses, par exemple 40 t/mn et 30 t/mn, respectivement. Il est préférable de déterminer empirique-20 ment les paramètres dormant les meilleurs résultats, suivant l'appareillage et le révélateur qu'on utilise, et le type d'image à développer. On a décrit ci-dessus un appareil de développement pourvu de brosses magnétiques pour alimenter une enceinte en révélateur et y puiser ce dernier tout en formant une masse qui culbute sur elle-même sans à-coups, mais on peut avoir 25 recours à d'autres dispositifs pour obtenir un effet analogue, par exemple des brosses de fibres, des cylindres cannelés, etc. BAD ORIGINAL 69 05252 2002905 rsve:idicatic"3. 1. Procédé de développement d'une Lv.age électrostatique portée par une surface isolante en défilement, au moyen d'un révélateur constitué de particules de véhicule et de particules développatrices, caractérisé en ce qu'on ~ introduit le révélateur en continu, suivant un premier débit, dans une en- ceinte dont une partie est accessible à la surface portant l'image,.'en ce qu'on prélève en continu suivant un second débit ce révélateur dans cette enceinte, ces deux débits étant choisis de manière que le révélateur s'accumule dans l'enceinte et vienne au contact de la surface portant l'image. 10 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait continuellement culbuter sur elle-même, sans à-coups, la masse de révélateur accumulée dans l'enceinte. 3. Appareil pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme aux revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour délimiter une en- 15 ceinte adjacente à la surface isolante, portant l'image à développer, un dispositif pourvoyeur alimentant cette enceinte en révélateur suivant un ^t premier débit,/un dispositif applicateur prélevant le révélateur dans cette enceinte suivant un deuxième débit, ces débits étant choisis de manière que le révélateur s'accumule dans cette enceinte et soit en contact avec la sur-20 face isolante. 4. Appareil conforme à la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour agiter la masse de révélateur accumulée dans l'enceinte de développement. 5. Appareil conforme aux revendications 3 ou 4» caractérisé en ce que le dispo-25 sitif pourvoyeur et le dispositif applicateur constituent au moins une partie des moyens délimitant l'enceinte de développement et au moins une partie du dispositif d'agitation. 6. Appareil conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'agitation comprend des moyens pour que la masse de révélateur accumulée 30 dans l'enceinte de développement culbute sur elle-même suivant une trajec toire qui la met en contact avec la surface isolante en défilement. 7. Appareil conforme à 1'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour entraîner la surface isolante. 8. Appareil conforme à 1'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé 35 en ce que le dispositif pourvoyeur et le dispositif applicateur sont des brosses magnétiques. 9. Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir pour contenir un révélateur constitué par un mélange de particules de pigment portées par un véhicule constitué de 40 particules ferromagnétiques. 0AD original 69 05252 Q 2002905 10. Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour entraîner le dispositif pourvoyeur et 2e dispositif applicateur. 11. Appareil conforme à la revendication S, caractérisé en ce qu'une partie = de la brosse magnétique pourvoyeuse est disposée assez près de la surface isolante pour éliminer les particules ferromagnétiques déposées sur cette surface par la brosse applicatrice et par le révélateur accumulé dans l'enceinte de développement. 12. Appareil conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que la brosse 1C pourvoyeuse est munie d'un moyen pour créer un champ magnétique puissant qui canalise les lignes de force au travers de la masse de révélateur en mouvement dans l'enceinte de développement. 13. Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif magnétique auxiliaire disposé après la 15 brosse pourvoyeuse, dans le sens de défilement de la surface isolante, et destiné à éliminer les particules ferromagnétiques déposées sur la surface isolante. 14. Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que chaque brosse magnétique comprend, d'une part, un dispositif 20 pour créer un champ magnétique et, d'autre part, un cylindre en matériau amagnétique animé d'un mouvement de rotation et dont une partie est sous l'influence de ce champ magnétique de manière à attirer le révélateur, le dispositif créant le champ magnétique étant disposé dans chaque brosse de manière que le révélateur soit attiré par la brosse pourvoyeuse et soit 25 maintenu sur le cylindre en rotation de cette dernière pour être ensuite attiré par le champ magnétique de la brosse applicatrice et être maintenu sur le cylindre en rotation de cette dernière jusqu'à ce qu'il vienne en contact avec la surface isolante. 15. Appareil conforme à la revendication 14, caractérisé en ce que les généra-3C trices du cylindre de la brosse pourvoyeuse sont plus éloignées de la sur face isolante que celles de la brosse applicatrice. "■?. Appareil conforme à la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif auxiliaire comprend un moyen pour créer un champ magnétique, disposé pour attirer les particules ferromagnétiques portées par la couche iso-35 lante, et un dispositif pour entraîner ces particules. 17. Appareil conforme à la revendication 15, caractérisé en ce que le dispositif pour entraîner les particules est un tambour en matériau amagnétique animé d'un mouvement de rotation, et en ce que le moyen pour créer le champ magnétique est un aimant permanent disposé à l'intérieur de ce tambour. 3-4D-. _ 1?. Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé §AD ORIGINAL 69 05252 9 2002905 en ce que le dispositif pourvoyeur et le dispositif applicateur sont constitués par une seule brosse magnétique comprenant une partie pourvoyeuse et une partie applicatrice. 19.Appareil conforme à la revendication 18, caractérisé en ce que la brosse 5 magnétique est munie d'un dispositif agencé pour créer un champ plus faible dans la partie applicatrice que dans la partie pourvoyeuse. 20.Appareil conforme à l'une des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que le dispositif pour créer le champ magnétique est constitué par des aimants permanents disposés à proximité immédiate de chacune des deux parties de la 10 brosse, les aimants de la partie pourvoyeuse étant plus puissants que ceux de la partie applicatrice. BAD OPJGINAÈ.