Brevet FR2046887A1 — publié le 19710312

La présente invention concerne en général un système de formation d'image et plus particulièrement un matériau électrosta-tographique. L'ëlectrostatographie a pour exemple le procédé de xéro-5 graphie tel que décrit d'abord par C.F. Carlson, dans son brevet des E.U.A. N° 2.297.691. Dans ce procédé, un photoconducteur est d'abord fourni d'une charge électrostatique uniforme sur sa surface puis il est exposé à une image d'un rayonnement électromagnétique activant qui dissipe sélectivement la charge dans les 10 zônes éclairées du photoconducteur,, tandis que la charge dans les zônes non éclairées est retenue en formant une image latente électrostatique. Cette image latente électrostatique est alors développée ou rendue visible par le dépôt de particules de marquage élec-troscopiques finement divisées connues dans le métier comme 15 "toner". Le toner sera normalement attiré vers les z 30 Plusieurs méthodes sont connues pour appliquer les par ticules électroscopiques à l'image latente électroscopique qui doit être développée. Une méthode commeriale bien connue pour développer les images électrostatiques est le procédé en "cascade" divulgué par L.E. Walkup dans son brevet des E.D.A. N° 2.618.551, 35 et par E.N. Wise, dans son brevet des E.U.A. N° 2.618.552. Dans cette méthode un matériau révélateur comprenant des perles porteuses relativement grosses ayant un révêtement électrostatique de fines particules de toner est transporté vers et roulé en "cascade" par dessus la surface portant l'image électrostatique. La composi-40 tion de particules est choisie de façon à charger triboëlectrique- 70 21986 2 2046887 ment les particules de toner à la polarité désirée. Lorsque le révélateur cascade ou roule par dessus la surface porteuse d'image, les particules de toner sont déposées êlectrostatiquement et fixées à la partie chargée d'une image latente et ne sont pas déposées 5 sur la partie de fond ou non chargée de l'image. La plus grande partie des particules de toner déposées accidentellement dans les zones de fond sont enlevées par le véhicule roulant, dû apparemment à la plus forte attraction électrostatique entre le toner et le véhicule qu'entre le toner et le fond déchargé. Le véhicule et l'excédent de toner sont alors recyclés. Dans la plupart des procédés commerciaux de la technique en cascade est réalisée sur des machines automatiques. Dans ces machines de petites aubes sur une courroie sans fin recueillent le mélange révélateur comprenant des perles porteuses relativement grosses et des particules de toner plus petites et transportent le 15 tout vers un point au-dessus d'une surface porteuse d'une image électrostatique ou le mélange révélateur tombe et roule par gravité par-dessus la surface porteuse d'image. Les perles porteuses, ensemble avec les particules de toner non utilisées, sont alors retournées au carter pour être recyclées à travers lessystême de développement. De petites quantités de matériau de toner sont ajou- 20 tées périodiquement au mélange révélateur pour compenser l'épuisement en toner pendant le procédé de développement. Ce procédé est répété pour chaque copie produite dans la machine il est répété ordinairement plusieurs milliers de fois pendant la vie utilisable du mélange révélateur. Il est apparent dans ce procédé, 25 de même que dans d'autres techniques de développement, que le mélange révélateur est soumis à une guerre d'unsure qui tend à dégrader et le toner et les particules porteuses. Cette dégradation bien entendu se présente principalement comme étant le résultat des forces de cisaillement et de percussion provoquées par le ^ roulement du mélange révélateur sur la plaque portant l'image et par le mouvement du transporteur à godets à travers le matériau révélateur dans le carter. Une autre méthode pour'développer les images électrostatiques est le procédé de la "brosse magnétique" tel que divulgué par le brevet des E.U.A. Na 2.874,063. Dans cette méthode, un 35 matériau révélateur contenant des particules porteuses magnétiques et de toner est transporté par un aimant. Le champ magnétique de l'aimant provoque l'alignement du porteur magnétique en configura 70 21986 2046887 tion semblable à line brosse. Cette "brosse magnétique" est engagée avec une surfacre portant l'image électrostatique et les particules de toner sont retirées de la brosse vers l'image latente par 11attraction électrostatique. 5 Dans les procédés ,de 1'état de la technique, des perles porteuses recouvertes et nues furent employées avec plus ou moins de succès. Les perles revêtues sont soumises à la dégradation caractérisée par la séparation de parties ou de la totalité du revêtement du porteur du noyau du porteur. La séparation se présente 10 sous forme d'écaillés, de flocons ou de couches entières et elle est principalement provoquée par des matériaux de revêtement à faible adhérence qui se brisent au contact abrasif avec des parties de machines et d'autres particules porteuses. Les porteurs ayant des revêtements ont une tendance à s'écailler du noyau du porteur 15 et doivent être remplacés fréquemment augmentant ainsi les frais et le temps de. manipulation. Des ratures d'impression et une mauvaise qualité d'impression se produisent lorsque les particules ayant des revêtements endommagés ne sont pas remplacées. Les poussières formées par la désintégration du revêtement des porteurs, 20 ont une tendance â la dérive et forment des dépôts indésirables sur des parties de machine critiques. En plus, les propriétés tri-boêlectriques du matériau porteur varient avec la détérioration du revêtement résultant en une mauvaise qualité des copies. D'un autre côté, les perles nues ont trois défauts princi-25 paux. D'abord elles manquent de poids nécessaire à assurer l'adhérence du matériau porteur granulaire à la plaque chargée. La densité du matériau porteur devrait être entre environ 3 à environ 8. Des matériaux de perles porteuses plus lourds provoquent des dojflmages par percussion à la surface de la couche porteuse de 30 l'image. Deuxièmement, les matériaux porteurs nus de l'état de la technique manquent de qualités triboélectriques nécessaires à un matériau électrostatographique. Les problèmes posés par les matériaux porteurs qui n'ont pas ces propriétés seront décrits ci-après Pans la reproduction de copies à constraste violent, tel que des 35 lettres, tracés et autres, il est désirable de choisir la poudre êlectroscopique et les matériaux porteurs de façon que leur élec-trification mutuelle soit relativement grande; le degré d'une telle électrification étant déterminé, pour la plupart des cas, par la distance entre leurs positions respectives dans la série tri-40 boélectrique. Cependant, lorsque compatibles autrement, la poudre 70 21986 2046887 électroscopique et les matériaux porteurs sont retirés l'un de l'autre dans la série triboélectrique par une distance trop grande, les images résultantes sont trop faibles parce que les forces d'attraction entre le porteur et les particules de toner sont en con-5 currence avec les forces attractives entre l'image latente électrostatique et les particules de toner. Bien que la.densité de l'image décrite dans la phase précédente puisse être améliorée en augmentant la concentration de toner dans le mélange révélateur, un dépôt de fond de toner élevé de même qu'une percussion accrue 2 0 du toner et une agglomération se présentent lorsque le mélange révélateur est surteinté. La charge initiale de la plaque ëlectrostatographique peut être accrûe pour améliorer la densité de l'image poudrée déposée, mais la charge de la plaque qui doit être ordinairement très élevée, afin d'attirer la poudre ëlectroscopi-25 que de la particule porteuse. Des charges trop élevées pour la plaque ëlectrostatographique sont non seulement indésirables, à cause de la grande consommation de courant nécessaire pour maintenir la plaque ëlectrostatographique à ces tensions élevées, mais aussi parce qu'une tension élevée force les particules porteuses 20 à adhérer à la surface de la plaque, plutôt que de les laisser rouler par-dessus la surface de la plaque ëlectrostatographique. Des râtures d'impression et un entraînement massif des particules porteuses se présentent souvent lorsque les particules porteuses adhèrent aux surfaces de formation d'images ëlectrostatôgraphiques 25 réutilisables. Les problèmes d'entraînement massif de porteurs sont particulièrement aigus lorsque le révélateur est utilisé dans des machines de recouvrement de zônes solides ou des quantités excessives de particules detoner sont enlevées des particules porteuses laissant ainsi beaucoup de particules porteuses substantie-30 lement dénudées de particules de toner. En outre, l'adhésion des particules porteuses aux surfaces de formation d'image ëlectrostatographique réutilisables soutient la formation d'égratignures indésirables sur les surfaces pendant le transfert d'image et les opérations de nettoyage des surfaces. Il est donc évident, que 35 beaucoup de matériaux qui d'autre part ont des propriétés appro-' priées pour être utilisés comme particules porteuses ne sont pas appropriés parce qu'ils possèdent une valeur triboëlectrique trop élevée. De préférence, la valeur triboëlectrique pour1'êlectrosta-tographie conventionnelle mesurée en micro-coulomb^ par gramme de 40 toner devrait être entre 8 et 30. 70 21986 2046887 Finalement, la valeur triboëlectrique d'un matériau porteur ne doit pas être influencée par les conditions ambiantes d'humidi-tê, puisque de tels effets détruiraient la qualité d'impression aux humidités élevées et complique la conception et l'opération de la 5 machine. Beaucoup de matériaux de l'état de la technique non traités ou revêtus n'obtiennent jamais un succès commercial à cause de leur trop grande sensibilité à l'humidité. Par conséquent, un objet de la présente invention est de fournir un système pour développer des images latentes ëlectrosta-10 tiques qui surmonte les inconvénients et imperfections susmentionnés. Un autre objet de l'invention est de fournir un système pour développer des images latentes électrostatiques qui soit relativement insensible aux conditions d'humidité. 15 Un autre objet de l'invention est de fournir un matériau porteur qui est relativement résistant à l'abrasion. Un autre objet de l'invention est de fournir un matériau porteur qui a des propriétés triboélectriques relativement améliorées . 20 Un autre objet de l'invention est de fournir un matériau porteur qui a une densité relativement élevée. Un autre objet de l'invention est de fournir un matériau porteur homogène qui a des propriétés exceptionnelles pour usage dans un système de révélateur magnêtiquE. 25 Les objets précédents et d'autres sont réalisés selon l'invention en fournissant un nouveau matériau révélateur comprenant un matériau porteur nu qui comporte du nickel d'une grande pureté. Bien que le nickel de cette invention devrait être utilisé 30 très pur, les meilleurs résultats sont obtenus lorsque le nickel est pur à environ 98%. Les perles porteuses nues de cette invention ont une densité d'environ 8,0 à environ 8,9 et produisent des images d'une grande qualité sous des conditions étendues d'humidité ambiante. En 35 outre, les perles n'exigent pas de revêtement pour leur donner des propriétés triboélectriques appropriées pour être utilisées comme porteuses dans des machines xérographiques. De plus, cette perle peut maintenir des densités acceptables et des niveaux de fond sur une étendue assez large de virage. 40 Des perles ayant un diamètre d'environ 30 microns S envi 70 21986 2046887 ron 1000 microns sont généralement préférées pour 1'élecfcrostato-graphie parce qu'alors les parles possèdent assez d'inertie pour éviter l'adhésion aux images latentes électrostatiques. Lorsqu'el-1 les sont utilisées dans des systèmes de développement par brosse magnétique, il est préféré que ces perles aient un diamètre allant d'environ 50 microns à environ 200 microns. Des résultats spécialement favorables sont obtenus lorsque les perles ont un diamètre d'environ 100 microns. Tout matériau approprié de toner électroscopique teint ou pigmenté peut être employé avec les porteurs de cette invention. Les matériaux de toner typiques comprennent: la gomme gopal, gomme sandaraque; la colophane, la résine cumaromeindène; l'asphalte, l'uintaite, les résines formaldêhyde de phénol, les résines formal-dëhyde du phénol modifiées au colophane; les résines méthacryli-ques; les résines de polystyrolènes; les résines polypropylêne; les résines epsoxydes; les résines de polyéthylène et des mélanges de celles-ci. Le matériau de toner particulier qui doit être employé dépend de la séparation des particules de toner des perles porteuses traitées dans la série triboëlectrique et selon qu'une image est chargée positivement ou négativement et doit être développée. Parmi les brevets qui décrivent les compositions de toner électroscopique sont les brevets des E.U.A N° 2.659.670 de Copley; N° 2.753.308 de Landrigan; N° 3.079.542 de Insalaco? le brevet issu à nouveau N° 25.136 de Carlson, N° 2.788.288 de Rheinfrank et al. Ces toners ont généralement un diamètre de particule moyen entre environ 1 à 30 microns. Un toner comprenant un copolymère styrène - N-butyl mëthacrylate, du polyvinylbutyral et du noir de fumée produit par la méthode divulguée par M.A. Insalaco dans l'exemple I du brevet N° 3.079.342 des E.U.A. est préféré à cause de ses qualités triboélectriques excellentes et à cause de sa couleur très noire. Les exemples suivants illustrent en outre, la présente invention. Ils illustrent les divers modes de réalisation préférés des matériaux porteurs améliorés. Les parties et pourcentages sont en poids à moins d'indication contraire. EXEMPLE I Un mélange de révélateur est préparé en mélangeant une partie de particules de toner consistant de copolymère butyl mëthacrylate, du polyvinylbutyral et du noir de fumée produits par la méthode divulguée par l'Exemple I, du brevet des E.U.A. N° 3.079. 70 21986 2046887 342, ayant une grosseur moyenne d'environ 10 à environ 20 microns avec environ 100 parties d'un matériau porteur magnétique nu comprenant du nickel pur à environ 99,9%. Tel que décrit dans le brevet des E.U.A. N° 2.874.063, le mélange toner-porteur est 5 transporté par un aimant. Le champ magnétique de l'aimant provoque l'alignement du porteur en configuration semblable à une brosse. La "brosse magnétique" est engagée avec la surface portant l'image latente électrostatique et les particules de toner sont attirées vers l'image latente par l'attraction électrostatique. Dans chaque 10 cas, les images résultantes sont d'une bonne qualité. EXEMPLES ri-III L'Exemple I est répété successivement deux fois, excepté le matériau porteur au nickel à 99,9% on utilise un matériau porteur nu en nickel magnétique pur à 98% et à 99,2% respectivement. 15 Dans chaque cas, les images résultantes sont d'une excellente qualité. EXEMPLES IV-V L'exemple I est répété deux fois, excepté que dans l'exemple IV un toner cyan, tétra-(hexylsulfonamido) phthlocyanine est 20 employé et dans l'exemple V un toner magenta, l-amino-4-hydroxyan-thraquinone est utilisé. Dans chaque caç, les images produites furent d'une excellente qualité. Bien que des composants et proportions spécifiques aient été utilisés dans la description des modes de réalisation préférés 25 de l'invention, d'autres matériaux typiques tels qu'énumérés ci-des sus peuvent être utilisés avec des résultats semblables. En outre, d'autres matériaux peuvent être ajoutés au mélange, pour synergi-ser, réhausser ou modifier autrement les propriétés des perles porteuses. Par exemple, un matériau pour améliorer la forme sphé-30 rique des perles peut être incorporé pendant la fabrication. Les expressions "révélateur" et "matériau de développement" telles qu'employées dans cette description comportent le matériau toner électroscopique ou des combinaisons de matériau toner et matériau porteur. 35 Bien entendu diverses modifications peuvent être appor tées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de 1'invention. 40 70 21986 2046887 REVENDICATIONS 1. Méthode pour former une image visible, caractérisée par le fait qu'elle comporte les opérations pour former une image latente électrostatique sur une surface et mettre celle-ci en contact avec un mélange de révélateur comprenant des particules de toner finement divisées adhèrent êlectrostatiquement à la surface des perles porteuses jusqu'à ce que au moins une partie de ces particules de toner soit attirée vers et maintenue sur la surface conformément à l'image électrostatique, ces perles comprenant du nickel non recouvert d'une grande pureté. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le nickel est au moins pur à 98%. 3. Méthode selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les perles ont un diamètre d'environ 100 microns. 4. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les particules de toner comportent un copolymère styrolène-n-butyl mëthacrylate, du polyvinylbutyral et du noir de fumée. 5. Révélateur ëlectrostatographique, caractérise par le fait qu'il comporte des particules de toner finement divisées et des perles porteuses, les perles porteuses comprenant du nickel d'une grande pureté et non revêtu. 6. Révélateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le nickel est au moins pur à environ 98%. 7. Révélateur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que les perles porteuses ont un diamètre d'environ 100 microns. 8. Révélateur, selon l'une quelcpnque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que les particules de toner comprennent du copolymère styrolène-n-butyl mëthacrylate, du polyvinylbutyral et du noir de fumée. 9. Matériau de porteur pour un révélateur ëlectrostatographique, caractérisé par le fait qu'il comporte des perles en nickel d'une grande pureté. 10. Matériau selon la revendication 9,caractérisé par le fait que le nickel est d'une pureté d'au moins 98%. 11. Matériau selon la revendication 9 ou 10, caractérisé par le fait que les perles ont un diamètre d'environ 100 microns.