Brevet FR2008908A1 — publié le 19700130

La présente invention est relative à tin procédé pour obtenir des images, et, particulièrement, pour obtenir par effet trïboélectrique des images de charges électrostatiques développables en images visibles. La production d'images de charges électrostatiques est bien connue. On obtient une telle image, par exemple, par des prooédés éleotrophotographi-ques, dans lesquels on charge uniformément une couohe diélectrique photo-oonductrice, puis on l'expose suivant une image à une lumière ou à un autre rayonnement électromagnétique activateur qui dissipe sélectivement les char» ges portées par les plages exposées, laissant une image latente de chargea électrostatiques sur la couohe photooonductrioe. On peut alors rendre visible cette image électrostatique en déposant des particules de pigment oha?/~ gées triboéleotriquement suivant des prooédés connus utilisant un révélateur électrophotographique liquide ou en poudre. On peut aussi modifier l'aptitude d'une surfaoe & se oharger, comme il est déorit au brevet anglais 1 085 573* Un traitement uniforme par un dispositif de oharge donne une image de oharges variables due â l'aptitude différentielle de cette surface & se oharger. Un tel procédé évite la nécessité d'utiliser un dispositif d'exposition. Four rendre l'image électrostatique visible, on peut aussi utiliser des prooédés de développement électrophotographique connus. Les prooédés connus pour former des images de oharges électrostatiques néoessitent, cependant, une étape de oharge qui demande l'utilisation d1 ep*» pareils de charge gênants. 11 est aussi nécessaire pour obtenir une charge de faire une exposition ou d'autres traitements physiques. L'invention a pour objet un prooédé pour préparer des images d* oharge* électrostatiques où il n'est pas nécessaire de charger, d'exposer à la lumière ou de traiter le produit pour modifier la surfaoe chargée. Le prooédé,suivant l'invention, pour former une répartition de oharges électrostatiques, développables par un révélateur électrostatique, sur uï; produit de copie diélectrique, ayant une résistivité superficielle d'au 12 / moins 10 ohms.cm/om, par mise en oontact sous pression de ce produit avec une surfaoe d'un autre produit plat appelé original, est caractérisé en ce qu.' on utilise un original dont la surfaoe en contact avec le produit de oo-pie est au moins en partie différente triboéleotriquement du produit diélBO-trique, et on sépare physiquement les deux produits pour former sur le dit produit de oopie une image latente de oharges électrostatiques qui correspond aux plages de l'original différentes triboéleotriquement de la surfaœ du produit diélectrique. Ses produits diéleotriques, avantageusement utilisés dans l'invention, comprennent ceux qui ont une résistivité superficielle supérieure à 16211 2 2008908 10 ohms.om/cm, mesurée par le procédé de Van der Pauw décrit dans Philips Research Report, 1^, 1. 9» (1958). Les produits isolants préférés ont une 12 résistivité superficielle d'au moins 10 ohms.om/cm environ. Généralement, un produit isolant ayant la résistivité superficielle indiquée précédemment, est approprié, mais des produits isolants particulièrement appropriés sont ceux qui ont une surface très lisse. De tels produits sont formés de résines polymères hydrophobes telles que celles utilisées habituellement comme support de films photographiques. La présenoe d'une surface lisse permet un contaot intime entre l'original et le produit isolant ou diélectrique. Des substanoes polymères hydrophobes particulièrement avantageuses comprennent des dérivés de la cellulose estérifiée tels que le triacétate de cellulose et l'aoétobutyrate de cellulose, ainsi que des po-ly-a-oléfines, telles que le polystyrène, le polyéthylène et le polypropy-lène, des polyesters tels que le polytéréphtalate d'éthylèneglyool, etc. Une grande variété d'autres homopolymères ou oopolymères hydrophobes et filmogènes connu», qui ont une résistivité superficielle appropriée, peuvent être utilisés comme substanoes isolantes. Le produit isolant est en contact intime aveo un deuxième produit qui est l'original à copier. On sépare alors physiquement les deux produits, laissant une image de charges électrostatiques sur le produit isolant. On pense que les électrons se reportent du deuxième produit sur l'isolant ou dans la direction opposée. Le phénomène a été appelé "électrifioation par contaot" ou "électrifioation statique", dont la théorie est décrite en détail par lersh et Montgomery dans un article intitulé "Static Electrifioation of Filaments, Théoritical Aspects", dans Textile Research Journal, XXVI p.903, décembre 1956. Plus particulièrement, le produit isolant ou diélectrique et au moins une parti* du deuxième produit ou original ont des positions différentes dans les séries triboélectriques, configuration arbitraire qui place des produits suivant leur potentiel éleotroohimique. Pour déterminer la position d'un produit dans les séries triboéleotriques, on met en contaot deux produits, on les sépare physiquement et on en décèle la polarité de la charge à l'aide d'un électromètre ou d'un autre dispositif approprié pour mesurer les charges. On range alors les séries par ordre décroissant, du positif au négatif, de telle sorte qu'un produit appartenant à une série plus élevée s* charge positivement par rapport à celui appartenant à une série inférieur*. Un produit appartenant aux séries triboélectriques est en lui-même neutre. Cependant, quand on met en contact intime deux produits, dont les surfaocs ont des potentiels éleotrochimiques différents, c'est-à-dire sont diffé-' • ' dés/ rentes triboéleotriquement, il se crée un/équilibre, du potentiel superfi- original 69 16211 3 2008908 ficiel à l'interface de contact. Par suite de ce déséquilibre, les électrons s'écoulent du produit ayant un niveau d'énergie plus élevé vers le produit d'un niveau d'énergie inférieur, ce qui égalise le potentiel superficiel. Quand on sépare physiquement le» produits, le transfert d'électrons, 5 qui a lieu entre ces produits, n'a pas duré un temps suffisant pour se renverser et atteindre de nouveau la neutralité électrique initiale de chaque produit. Il en résulte une charge électrique sur la surface de chaque produit les charges étant d'une grandeur égale mais de polarité opposée. Le produit qui occupe la position la plus élevée dans les séries triboélec-10 triques, porte une charge positive. La présente invention est applicable à des produits qui ont des surfaces occupant des positions séparées et éloignées les unes des autres dans les séries triboélectriques. Ces positions éloignées dans les séries triboélectriques indiquent une différence des propriétés triboélectriques de la sur-15 face du produit isolant et de celle des plages d'images de l'original. Cette différence permet l'existence d'une image latente de charges électrostatiques sur la surface du produit isolant quand on a séparé physiquement les deux produits. Quand certaines parties superficielles de l'original ont des positions, dans les séries triboélectriques, suffisamment différentes de 20 celle du produit isolant, on peut rendre visible l'image de charges électrostatique , formée triboéleotriquement, par des procédés de développement électrostatiques. Ses produits occupant des positions séparées dans les séries triboélectriques, sont ceux qui sont électrifiées par contact ou chargées triboéleotriquement, positivement ou négativement, à au moins 25 50 unités électrostatiques dans les plages à développer. Quand un original a une surface qui présente plua d'un potentiel électrochimique, par exemple une feuille ordinaire imprimée contenant des images pigmentées ou encrées, ayant des potentiels superficiels différents dans les séries triboéleotriques de celui du produit isolant, mais à un degré 30 inégal, le transfert de oharges entre ces produits, dans chaque plage se fera de manière à obtenir un équilibre du potentiel superficiel à chaque interface de contact. Ainsi, des surfaces en contact, occupant des positions éloignées les unes des autres dans les séries triboélectriques, entraînent un transfert de charges plus importantque celui qui a lieu quand les deux 35 surfaces en contact occupent des positions, dans les séries triboélectriques, séparées mais moins éloignées. La séparation physique des produits en contact intime provoque un transfert de charges dans la direction opposée, tendant ainsi à rétablir la neutralité initiale de chaque produit. Cependant, quand un des produits est 40 un isolant électrique, tel que décrit précédemment, la vitesse de trans- \ &AO uflVûVMAU 69 16211 4 2008908 fert des charges est diminuée à cause de la résistivité superficielle élevée à l'interface de contact. Une répartition de charges reste sur chaque produit quand on sépare ces produits à une vitesse au moins modérée, cette répartition correspondant aux plages de contact entre les surfaces qui oc-5 cupent des positions éloignées dans les séries triboélectriques. A cause de la résistance du produit isolant, la répartition de charges, ou l'image présente, est retenue, pendant une durée importante, et il est possible de la développer en une image visible par des procédés de développement électrostatique usuels. 10 Des originaux à copier ont avantageusement des plages d'image et d* non-ima&e qui sont différentes triboéleotriquement les unes des autres. Au moins une de ces plages doit être différent* triboéleotriquement du produit isolant. De tels originaux comprennent typiquement un support portant un* distribution suivant une image de substance qui oocupe, datis la série tri-15 boélectrique, un niveau plus éloigné d* celui du produit isolant que le support. Des supports particulièrement avantageux comprennent des substances telles que d*s métaux, des supports de films photographiques, des polymères, des esters cellulosiques et du papier, y compris du papier enduit d* poly-a-oléfines telles que le polyéthylène et le polypropylène, ainsi que 20 d'autres substances bien connues utilisées pour l'impression et pour d'autres reproductions. Des substanoes qui ne sont pas habituellement utilisées pour o*s reproductions, peuvent être utilisées avantageusement comme support si la différence triboélectrique nécessaire est obtenue. De même, la subi-stance appliqué* sur le support peut varier, mais doit seulement modifier 25 les caractéristiques triboélectriques du support afin d'obtenir la différence triboélectrique souhaitable. Ainsi, la substance enduite p*ut- *tr* visible ou invisibl* et peut être, par exemple, des résines, des *ncr*s, des dispersions de pigment, des colorants, des couohes métalliques, etc. Des originaux particulièrement appropriés pour être reproduits sont, par 30 exemple, des photocopies électrostatiques contenant des images de résines ooloréès ou pigm*nté*s, des copies imprimées avec de l'encre telles qu* des livres et du papier de journal, des feuilles de papier portant d*s inscriptions de substanoes telles que de l'encre de stylo & bille, d* l'enore d* Chine, des dispersions de graphite et du orayon à mine de plomb, des 35 négatifs photographiques à oouches minces, des olichés positifs transparents et des microfilms contenant des images argentiques, etc. Quand on utilise comme originaux des négatifs photographiques et d'autres produits photographiques ayant une image argentique dans la gélatine, 1'électrifioation par contact a lieu dans les plages correspondant aux plages de non?-40 image de l'original. * 3âD original 1 i ..r.-wAii 69 16211 2008908 Les plages d'image et de non-image d'un original doivent/ euper une position, dans les séries triboélectriques, différente/de celle du produit isolant, position telle qu'elle permet de oharger avantageusement le produit isolant. Les plages de l'original peuvent occuper une posi-5 tion supérieure ou inférieure à celle du produit isolant dans les séries triboélectriques. Une des plages de l'original peut occuper la m@pe position que le produit isolant et l'autre plage une position supérieure ou inférieure à celle du produit isolant. Une des plages peut aussi ocouper uns position supérieure et l'autre une position inférieure à eolle du produit 10 isolant de manière à assurer une image électrostatique latente appropriée qui peut être développée en image visible par développement êlaetrostaiiq^w Si les plages d'image et de non-image de 19original occupent toutes deux une position supérieure ou inférieure à celle du produit isolant dans les séries triboélectriques, il est préférable que la partie à reproduire 00° 15 oupe la position la plus éloignée. Certains révélateurs électrostatiques comprennent un pigmoat chargé positivement qui est attiré par les images électrostatiques négatives. D'autosm pigments sont chargés négativement et sont attirés par des iaagaa positiver. Suivant l'invention, quand un original a une plage d'image et une plage ds 20 non-image qui sont éloignées tribcélectriquement l'une de l'auto® et oeeui" pent des positions supérieure et inférieure à celle du produit isolant &«.;• • : les séries triboélectriques, on peut foraer une image visible dans ohaque plage d'image électrostatique du produit isolant en utilisant un révélât«ut comprenant un pigment ohargé d'une manière appropriée, puisque le produit 25 isolant est ohargé positivement par contact avec des substancèc qui lui sont inférieures triboéleotriquement, et chargé négativement par contact aveo des substanoes qui lui sont supérieure^ triboéleotriquement. pour réaliser le procédé de 1 * invent ion,/deux produits doivant rester immobiles l'un par rapport & l'autre pendant la durée de contact car il ne 30 doit y avoir aucun frottement pour obtenir une image de charges eenvena'blOv Ceci est nécessaire dans tous les cas,quels que soient- les produits en contact. Une charge triboéleotrique habituelle par frottement ne permet pas d'obtenir le transfert de oharges suivant une image de l'invention. Un oontact très intime est normalement réalisé en plaçant le produit iso-35 lant et l'original à reproduire en oontaet face contre fa©e, puis en appliquant sur eux une pression par un dispositif externe, par exemple un rouleau ou une presse plate. On peut utiliser une seule main ou un rouleau, l'origi nal et le produit isolant étant maintenus sur une surfaoe plane. Il est aussi possible de passer l'ensemble formé par l'original et le produit iso-40 lant entre deux rouleaux tournant & des vitesses telles que la même vi 16211 6 2008908 tesse linéaire est maintenue entre les rouleaux à leurs surfaces superficielles incurvées. Habituellement, des pressions pouvant atteindre 1033kPa sont appropriées pour donner les images électrostatiques désirées. On peut utiliser une pression plus grande, mais cela n'est pas normalement néces-5 aaire. Une fois la pression appliquée, on sépare rapidement l'original et le produit isolant, sans déplacer les produits l'un par rapport à l'autre. On obtient alors sur le produit isolant une répartition suivant une image de charge* électrostaflques. Comme on l'a dit précédemment, lors de la séparation des deux produits: 10 an contact intime, un transfert de charges tend à se faire dans une dires™ Lion opposée. Il peut Stre accompagné d'une décharge diaruptive â 11 face de contact. Une telle décharge diaruptive provoque une oharge non ani» foras et agit d'une manière nuisible sur l'image électrostatique présente sur- le produit isolant après la séparation. Quand une décharge disruptive 15 teod à se produire, il est préférable que, pendant la séparation, la dorsale de l'original et du produit isolant soiœt ûormectées à un conducteur électrique et que les deux conducteurs soient reliés par un fil conducteur électrique. Ces mesures créent un autre moyen pour égaliser la charge par-tielle et tendent à éliminer la décharge diaruptive & l'interface de eon-20 taot. Des conducteurs appropriés sont, par exemple, des feuilles et des plaques métalliques et, particulièrement pour le produit isolant, le essduo— ieur peut Stre une couche de nickel, d'aluminium ou d'un autre métal, déposés sous vide, ou bion toute autre couche conductrice appliquée sur l'envers du produit. Lee couches conductrices, utilisées dans les produits éleotro-25 photographiques, peuvent Stre utilisées, y compris des couches conductrices nos métalliques telles que l'iodure de ouivre. On développe les image» de oharges électrostatiques obtenues en mettant en contaot le produit isolant avec un révélateur électrostatique qui contient par exemple des particules de pigment comprenant une matière coloran-30 te, comme du noir de charbon, dispersée dans un liant tel qu'une résine polymère thermoplastique, et comprenant un véhicule particulier tel que de la limaille de fer ou des billes de verre. Le frottement mutuel des granules de pigment contre les particules de véhicule orée une oharge électrostatique sur les granules de pigment. Par contact, la composition de pigment 35 ohargé adhère aux plages de polarité opposée du produit isolant pour former une image visible. Un ohauffage du produit fait fondre le liant thermoplastique, ce qui permet de fixer l'image. Oh peut aussi utiliser d'autres révélateurs, par exemple des révélateurs liquides, comprenant une résine colorée et un développateur ayant des particules de pigment dispersées dans-un 40 véhicule liquide isolant, et qui sont fixés par fusion ou évaporation du bad om&mêi 69 16211 7 2008908 du solvant. On peut aussi utiliser d'autres révélateurs secs qui contiennent une grande variété de pigments « des colorants et des résines thermo-plastiques. Au lieu de fixer l'image permanente sur le produit isolant, on peut reporter la répartition suivant une image de révélateur, par des pro-5 oédés tels que le report par contact, par exemple, sur un autre support comme le papier, puis on peut fixer l'image par des procédés cités précédemment. Les exemples suivants, non limitatifs, illustrent l'invention. EXEMPLE 1 10 On place sur une plaque métallique polie, reliée à la terre, une surface d'un support de film de polytéréphtalate d'éthylèneglyool portant sur l'autre face un film industriel pour rayons X , traité, ayant une image argenti-que visible dans la gélatine. Un support de film de polytéréphtalate d'éthy- lèkeglyool, d'une épaisseur de 101 fi, est appliqué sur le film pour rayons X 1.3./ 15 au contaot de/~surface portant l'image argentique, l'autre faoe du support étant enduit d'une oouche d'aluminium déposée sous vide. La résistance 8 électrique de cette couche d'aluminium est de 10 ohms environ. Pour maintenir un contaot intime entre le film pour rayons X et le support de polytéréphtalate d'éthylèneglyool, on applique en roulant, par l'intermédiaire 20 d'un rouleau de caoutchouc très dur, une pression de 36 kg environ. On relie alors la oouche d'aluminium, appliquée sur le support de polytéréphtalate d'éthylèneglyool, à la plaque métallique reliée à la terre. On sépare alors les deux produits. Une image latente de charges électrostatiques est présente sur le produit isolant dans les plages correspondant aux pla-25 ge« de non-image de l'original. On développe en image visible l'image de oharges électrostatiques par immersion du produit isolant dans un révélateur liquide contenant 5 ml d'une encre bleue lithographique commerciale dissous dans 80 ml environ de qyolohexane. Après évaporation du solvant, une image visible stable est présente correspondant à l'image éleotrostati-30 que. EXEMPLE 2 On prépare trois autres images électrostatiques et on les rend visibles comme à l'exemple 1, mais les originaux à copier sont respectivement (1) une image argentique dans de la gélatine sur un miorofilm traité, (2) un 35 produit photolithographique comprenant un support d'aluminium portant une répartition suivant une image d'un polymère hydrophobe isolant électriquement et (3) un produit photographique portant une image argentique dans la gélatine d'une grande définition. On obtient des reproductions d'une qualité analogue à oelle obtenue avec les produits de l'exemple 1. - A' Bau u 69 16211 8 2008908 EXEMPLE 3 On opère comme à l'exemple 1 , pour obtenir une image visible, mais le support de polytéréphtalate d'éthylène glycol a une épaisseur de 50 (i. On obtient des reproductions de qualité comparable à celle obtenue avec les pro-5 duits de l'exemple 1. EXEMPLE 4 On prépare une image électrostatique comme à l'exemple 1, mais l'original est une copie électrophotographique comprenant une image de pigment fondu sur un- papier^, obtenue avec un appareil de tirage Model 914 vendu par 10 Xerox Corporation. On rend visible l'image latente en immergeant le produit isolant dans un révélateur électrostatique comprenant 100 mg d'un mélange de une partie en masse de pigment vert phtalocyanine, vendu sous la dénomination commerciale "Solfast Green" par Sherwin-Williams Company^et quatre parties en masse de lésine alkyd modifiée par du phtalate de 15 glycéryle, vendus sous la dénomination commercial "Byax XLG-107" par Shervin-Williams Comparçy, dispersée dans 20 ml de cyclohexane et 80 ml de 1,1,2-triohloro-1,2,2-trifluoroéthane. On obtient une image visible comme à 1'exemple 1• EXEMPLE 5 • 20 On prépare six autres images électrostatiques que l'on rend visibles comme à l'exemple 4» mais on utilise les originaux suivants s a) - une feuille de papier portant des inscriptions en encre bleue d'un stylo à bille ; b) - une feuille de papier portant des inscriptions obtenues avec un 25 stylo à pointe feutre | c) - une feuille de papier portant des inscriptions en encre de Chine ("Higgins American India Ink" vendu par ïïiggins Ink Compara) \ d) - une feuille de papier portant des inscriptions obtenues avec un crayon à mine de plomb et de graphite ; 30 e) - une feuille de papier portant des inscriptions obtenues avec une dispersion de graphite colloïdal dans de l'essence minérale ("Dag Dispersion N02404" vendu par Acheson Colloid Company) ; f) - une feuille de papier journal. Les produits isolants sont du triacétate de cellulose dans le cas de 35 l'original (c) et du polystyrène pour l'original (f). On obtient des images comme à l'exemple 4j mais l'image obtenue à partir de l'original (b) est de moinB bonne qualité. Un procédé voisin de celui décrit précédemment est celui de dé—électrifioation par contact ou de décharge par contact suivant une image. Dans ce procédé, 40 011 charge une couche diélectrique, par exemple par décharge corona, charge rad original 69 16211 9 2008908 par frottement etc. La couche diélectriqu^TEolante peut comprendre un photo-conducteur ou un composé non photoconducteur. Après la charge, on met en contact la couche isolante et une seconde couche portant une répartition suivant une image d'une substance conductrice de l'électricité, telle qu'un métal par 5 exemple de l'argent. Pendant la durée de contact entre les deux couches, une décharge suivant une image a lieu sur la couche isolante qui correspond aux pla ges de contact de la substance conductrice de l'électricité. Dans les autres plages de la couche isolante, une image latente électrostatique développable de meure. On peut intensifier cette image électrostatique latente pour former une 10 image visible par traitement avec des révélateurs électrostatiques usuels liquides ou en poudre. Dans ce procédé de décharge par contact ou de dé-électrifi cation par contact, il n'y a aucune exposition à la lumière bien que l'on utili se un photoconducteur comme couche isolante. Ceci est un procédé différent des autres procédés électrostatiques qui nécessitent une exposition à la lumière 15 pour obtenir une image électrostatique. - A 69 16211 10 2008908 REVENDICATIONS 1 - Procédé pour former une image de charges électrostatiques, développable par un révélateur électrostatique, sur un produit plat diélectrique 12 ayant une résistivité superficielle d'au moins 10 ohms.cm/cir. environ, 5 appelé produit de copie, par mise en contact intime sous pression de ce produit avec la surface d'un deuxième produit plat appelé original, caractérisé en ce qu'on utilise un original dont la surface en contact avec le produit de copie est au moins en partie différente triboéleotriquement du dit produit de copie, et on sépare physiquement les deux 10 produits pour former sur le dit produit de copie diélectrique une image latente de charges électrostatiques qui oorrespond aux plages de l'original différentes triboéleotriquement de la surface du produit de copie. 2 - Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un produit de copie diélectrique constitué par une résine de polymère, 15 avantageusement une résine de polymère hydrophobe choisie dans le groupe formé par l'acétate de cellulose, le polystyrène, le butyral polyviiay-lique, le polyéthylène et le polytéréphtalate d'éthylène glycol. 3 - Procédé conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise comme original, un produit ayant une surface comportant 20 des plages d'image et des plages de non-image qui occupent des niveaux différents l'un de l'autre dans les séries triboélectriques, au moins un groupe des dites plages étant différent triboéleotriquement du produit diélectrique. 4 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3» caracté-23 risé en ce que l'on utilise un produit de copie et un original dont les faces dorsales sont conductrices de l'électricité et sont reliées par un conducteur. 5 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4» caracté risé en ce que l'on utilise, comme original, un support enduit d'une 30 substance répartie suivant une image qui est avantageusement de la gé latine, des résines, des encres ou des substanoes métalliques. 6 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5» caracté risé en ce qu'on utilise un original formé par un cliché positif tzan»-parent photographique comprenant un support de résine polymère portant 35 une image argentique dans une oouche de gélatine. 7 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5» caracté risé en ce qu'on utilise un original formé par une copie imprimée constituée par un support de papier portant une répartition d'encre suivant une image. 40 8 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5» caracté- RAu ORIGNAL 69 16211 risé en ce que l'on utilise une copie électrostatique comprenant un support de papier portant une répartition suivant une image de pigment électrostatique. 2008908