Brevet FR2102375A1 — publié le 19720407

Dans la procédure xérographique divulguée par exemple, dans le brevet US n° 2.297.691 du 6 Octobre 1942, la surface d'une plaque xérographique comprenant une couche de matériau iso lant photoconducteur sur un appui conducteur, reçoit une charge 5 électrique uniforme et est ensuite exposée au sujet à reproduira par des techniques courantes de' projection. Cette exposition décharge les plages de la plaque selon l'intensité de lumière qui l'atteint et crée ainsi une image électrostatique latente sur/ou dans le revêtement de la plaque. 10 Le développement de l'image s'effectue avec des révéla teurs qui comprennent, en général une mixture de poudre électrostatique pigmentée ou teintée7 ci-après dénommée "toner "(pigment organique) et un porteur granulaire destiné à porter et à engendrer des charges triboélectriques sur le toner. Au cours du dévelcppe-15 ment de l'image, la poudre de virage est amenée en contact de surface avec le revêtement et y est maintenue électrcstatiquement -dans un modèle correspondant à l'image électrostatique latente. A la suite de quoi, l'image développée est normalement transférée sur ion matériau de support et peut y être fixée par l'emploi d'une 20 quelconque technique appropriée. Dans l'appareil divulgué par le brevet US n° 3.045.587, des électrodes ayant la forme de caractères, plutôt que de modèles lumineux, sont utilisées pour enregistrer les images électrcstati-3 ques latentes. Ces images latentes sont produites par des éléments 25 d'électrodes à symboles, à impulsion électrique ou-un ensemble d'électrodes à broches et sont amenés en contact étroit avec la surface isolante, telle une toile de matériau isolant. Les images peuvent être développées de la manière décrite ci-avant, conjointement à la procédure xérographique. 30 Dans la mixture de matériau révélateur constituée de par ticules de toner et de matériau porteur, les particules de toner, qui, sont de nombreuses fois plus petites que les particules porteuses, adhèrent et recouvrent la surface de ces de- lieres, de par l'attraction électrostatique existante entrs elles. Durant 35 l'opération de développement, lorsque les particules porteuses enrobées de poudre roulent ou se répandent sur la plaque ou le tambour portant une image électrostatique de polarité opposée à la charge du toner, les particules de toner sont arrachées du porteur par l'image chargée et se déposent sur la plaque pour former 40 line image de poudre, alors que les particules porteuses partiellebad original 71 30743 2 2102375 ment démunies, s'éloignent du tambour. Lorsoue les imacres de poudre de toner sont formées, un réapprovisionnement en toner proportionnel à la quantité déposée sur le tambour doit avoir lieu dans la mixture révélatrice. 5 Un distributeur de toner est en général aménagé pour ce réapprovisionnement manuel ou automatique, en vue du maintien de la proportion exacte de toner et de porteur. Le degré de consommation du toner dans l'opération de développement, dépend § la fois de la quantité de matériau révéla-10 teur répandue en cascade sur le tambour, en vue du développement de l'image électrostatique latente et de la surface d'image électrostatique latente à développer. Dans les tireuses ou copieurs électrostatiques rapides, où la consommation de toner est élevée et relativement variable/ il est souhaitable de disposer d'un 15 distributeur de toner capable de débits très variables. Il est aussi requis que ces dispositifs ne présentent pas les inconvénients associés aux appareils antérieurs. Par exemple, des problèmes comme le compactage, l'agglomération etc... du toner s'élevaient dans les distributeurs de toner 20 antérieurs à ouverture variable et à vibrations. La quantité de toner dans le système de développement affecte la qualité de la reproduction. S'il existe un excès de toner, les plages non-imagées ramassent celui-ci, ce qui produit un fond indésirable, s'il existe une quantité insuffisante de toner 25 dans le système, l'image ne se trouve pas complètement développée, et la copie est floue et claire. Pour obtenir continuellement des images de bonne qualité, la quantité de poudre de toner dans le matériau révélateur doit être modifiée par l'addition d'une quantité, proportionnelle à la 30 quantité dépesée sur la surface à développer. Divers dispositifs antérieurs ont été proposés pour corriger les inconvénients énoncés précédemment. Par exemple, le brevet US n° 3.376.853 révèle un système de contrôle de concentration de toner, dans lequel est utilisée une plaque conductrice à 35 l'intérieur d'un carter de révélateur, destiné à y détecter ou y lire la quantité de toner contenue. Une certaine partie du matériau révélateur est dirigée £ travers la plaque conductrice chargée par les particules de toner et cette charge est utilisée pour charger un condensateur, dont la décharge sert à produire un si-40 gnal de commande. Ce signal est engendré, lorsque l'amplitude du BAD ORIGINAL 1 / I ÛU/tJ signal produit par le toner, est inférieure ^u nive'au prédéterminé et provoque l'introduction des particules de toner dans le système de distribution de la machine. Dans le brevet US n° 3.348.521, la quantité de toner distribuée dans le carter develcppateur dépend de la densité de l'image développée sur une plaque xërographiaue. Une image électrostatique de comparaison ou essai est formée et utilisée conjointement à la plaque xérccrraphique... Cette imsae est développée alors que la machine xérographiaue reproduit. 1'image d'un document. Un dispositif de lecture scus la forme d'une cellule photoélectrique, reçoit les rayons lumineux réfléchis de l'image de comparaison développée, ce qui sert a contrôler le; flux de courant dans un circuit de commande..Un relais est aménagé dans le circuit et est ajusté pour relier un mcteur ce distributeur de toner à une source de courant électrique. Un mécanisme est actionné et manoeuvré de manière répétitive et intermittente, une plaque de commande, en vue de la .. di s tribut ion du toner dcins le carter de révélateur. Les technicu.es antérieures précédemment -décrites, bien que satisfaisantes en vitesses opératicnneles normales, ne le sont pas quant aux opérations de reproductions ou de tirages électrostatiques rapides, l,t oO un distributeur de tcner éccncmique, fiable, et capable, de distribution de toner sur une vaste échelle opérationnelle, est requis. La présente invention procure, un appareil distributeur de toner dans une mixture de porteur et de toner, à débit programmable. Un réservoir de toner incluant des parois latérales espacées, est localisé à proximité d'un membre rotatif, la forme de la. base de ces parois épousant la courbure du membre rotatif. Le toner est introduit dans le dessus du réservoir et est distribué, ou transporté sur la surface du membre rotatif dans la mixture révélatrice. Le débit de tcner est proportionnel à la vitesse et la quantité distribuée varie comme le nombre de révolutions du nernbre rotatif. La vitesse du membre rotatif peut dépendre de la densité de l'image développée et/ou de la vitesse d'impression. Le membre rotatif est partiellement enveloppé par le révélateur, ponr permettre aux particules porteuses partiellement dénudées de déplacer le toner formé sur sa surface, en vue de terminer le cvcle de distribution. Un objet de la présente -invention vise â fournir un bad original 71 30743 4 2102375 dispositif perfectionne de distribution de toner, dont le débit soit programmable. • Un autre objet de la présenté invention consiste a procurer un nouvel appareil distributeur de toner â utiliser dans 5 les tireuses ou copieurs rapides. Un -objet supplé'mentaifce vise ? fournir un distributeur de toner fiable, ëconomiaue et simple, gui soit-capable de dearés variables de virage. Un autre objet de cette invention consiste à procurée 10. un nouveau distributeur de tôner perfectionné, crui réduise subs-tantiellement 11 agglomération, ou le compactage du toner. Un objet supplémentaire de l'invention vise à produire un distributeur de toner perfectionné, dans lequel les débits de toner sont directement contrôlables et programmables suivant 15 la densité de l'image développée et/ou son taux d'impression. D'autres caractéristiques et avantages de 1'invention apparaîtront de ia description détaillée crui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels : 2 0 La Figure lest une coupe schématique d'appareil distri buteur de toner, conçu selon la présente invention. La Figure 2, est une illustration d'un mode de réalisation de circuit régulateur de la Quantité de toner distribuée dans l'appareil illustré en figure 1, puis, 25 la Figure 3 est une illustration schématique d'un autre mode de réalisation de circuit régulateur de la quantité de toner dispersée dans l'appareil illustré en Figure 1. La Figure 1 illustre le nouvel appareil, conçu selon la présente invention. Un diagramme de charcre électrostatique latente 3C est appliqué sur la couche 10 du tambour 11 par une quelconaue technique courante.Par exemple, le diaaramme de charge électrostatique latente peut être formé par la procédure xérccrraphique de base, décrite dans le brevet US susmentionné n° 2.297.691. D'autre part, des électrodes en forme de caractères révélées dans le brevet 35 us n° 3.045.587, peuvent, être utilisées plutôt que des diagrammes de lumière pour déposer 3 es irnacres électrostatiques latentes ou caractères sur la couche 10. Les images électrostatiques latentes dans cette dernière technique, sont produites par impulsions électriques d'électrodes a caractères ou d'ensemble d'électrodes S 40 broches, amenées à proximité étroite de cette couche 10. La couche 6AD ORIGINAL 71 30743 5 2102375 .10, dans ce dernier mode de réalisation, peut -comprendre un matériau isolant, tel le Mylar, une pellicule polyester vendue par E.I. DuPont de Nemours Corp. et comprenant une pellicule ou une mince feuille de polyêthvlène térêphtalate. Dans la première 5 technique, on peut utiliser des couches isolantes photoconductrices, comme le sélénium amorphe, ï'oxvde de zinc, le sulfure de cadmium et la phtalocvanine,dans un liant.D'autres matériaux isolants, capables de retenir la charge électrostatique leur étant appliquée pendant une période de temps déterminée, peuvent être 10 utilisés comme couche 10, tels le chlorure de polystyrène et de polyvinyle, l'acétate de cellulose, les polymères acryliques, le papier plastifié, les papier non couchés et prë-séchés ou toute autre feuille isolante appropriée. Un membre de développement 12, telle une brcœe fibreuse, 15 tourne autour d'un arbre 14 et est montée sur un moyen de support convenablerLa brosse fibreuse ramasse le révélateur et l'applique sur les caractères ou images électrostatiques latentes de la couche 10,en vue de les développer. Un rouleau donneur ou de transfert 16 tourne sur l'arbre 18 et est monté sur un moyen de soutènement ap 20 proprié, pour qu'une portion de sa surface soit en contact avec le révélateur 22, contenu dans le carter 20. Ce rouleau 16,fait par exemple de métal comme 1'aluminium,transfert le révélateur 22 sur le membre fibreux 12, qui à son tour,1'applique à la surface chargée de la couche 10. 25 La surface de rouleau donneur ou de transfert de toner et le membre fibreux peuvent être choisis parmi les matériaux de séries tri-boélectriques énoncés dans le brevet UR n° 3.251.706,pour que le toner adhère rapidement au rouleau donneur,et soit ensuite ramassé par le substrat fibreux.Ainsi la surface du rouleau donneur et de 30 transfert de toner,puis le membre fibreux font partie d'une série triboélectrique incluant au-dessus,de polarité positive(le membre fibreux),et en bas,de polarité négative(le toner)ou vice-versa, selon la polarité désirée du toner.De cette manière,tout matériau placé en contact avec un autre lui étant inférieur dans la série tri-35 boélectrique,est positivement chargé alors que le second est négativement chargé.Ainsi,si une image électrostatique positivement chargée est à développer, la poudre électroscopique doit être négativement chargée par contact avec une brosse lui étant supérieure dans la série.Les particules électroscopiques négatives se 40 déposent alors par attraction électrique sur 1'image positivement 71 30743 6 2102375 chargée. Le transfert électrostatique décrit précédemment peut être remplacé par un transfert mécanique du révélateur, par l'emploi d'une surface en métal de rouleau donneur et de transfert, le 5 toner étant choisi pour charge négative avec 3e membre fibreux. Tel qu'énoncé précédemment, lorsque les images sur la surface 10 sont développées, la quantité de toner contenue dans le carter 20 s'épuise, il est donc nécessaire de procéder à un réapprovisionnement lorsque les imacres sont développées. 10 La présente invention nous procure un nouveau distributeur de toner 30., qui comprend deux parties: une trémie ou réservoir 32 et un membre rotatif 32, un tambour cylindrique par exemple. La trémie 32 constituée de parois latérales espacées 36 et 38, dans le mode de réalisation illustré, est une boîte rectangulaire 15 sans fond, avec un couvercle articulé 40. Le fond de la trémie 32 est conçu de façon à épouser la courbure du tambour 34, pour empêcher la fuite des particules de toner. Un espace est laissé entre le fond de la trémié 32 et le tambour pour que le tambour tourne librement. Un espace de 0,38 mm est utilisé avec succès. 2 0 Le toner est introduit dans la trémie 32 lors de l'ouverture du couvercle 40. Les forces de gravitation agissent sur le toner et le guident sur la surface du tambour 34. Ce dernier, lorsqu'il est entraîné par le moteur 42, dispense une mince couche de toner, de par les forces centripètes, lors de sa rotation. En général, 25 l'épaisseur de la couche distribuée est égale à l'espace entre la trémie et le tambour. Le débit de toner est proportionnel à la : vitesse du tambour, donc la quantité totale de toner distribué varie avec le nombre de révolutions de celui-ci. Pour éviter un compactage du toner, les cloisons latérales 36 et 38 sont plus lar-30 ges au. fond qu'au dessus. Ce qui contribue à aérer le toner, à le faire s'écouler librement, et empêche sa compaction. Le tambour 34 est localisé dans le matériau révélateur 22, de façon que les particules démunies circulent autour de sa surface inférieure, balavant ainsi 3e toner, peur contribuer à cette 35 distribution. Tel qu'illustré en ficmre 1, l'arbre 44 du moteur 42 tourne à l'aide de l'ênercrie électrique 46 lui étant appliquée. La Figure 2 illustre un mode de réalisation spécifique de source d'énergie 46, â l'aide de laquelle le tambour 34 tourne par intermittence 40 à une vitesse constante selon la densité de l'image, tandis que BAD ORIGINAL 71 30743 7 2102375 la Figure 3 présente un autre mode de réalisation de source d'énergie 46, par laquelle le tambour 34 tourne de manière intermittente, â line vitesse constante, selon la vitesse d'impression de l'image ou du caractère. 5 Un acritateur 48 peut être aménaaé pour créer une tur bulence dans le révélateur et empêcher 1 'agcrolomération du toner, puis permettre un approvisionnement continu de révélateur sur le rouleau donneur 16. Un svstème d'entraînement à foret 50 est fourni pour amener'.rapidement le révélateur sur le rouleau don-10 neur 16. Ce système d'entraînement comprend un foret 52, un mécanisme de transmission 54, puis un moteur 56 de commande de ce . mécanisme 54r qui est couplé au foret 52, dont la rotation permet le transport du matériau révélateur régénéré, de la région du tam-v • • bour 34 à la zone de rouleau donrièur 16 adjacente au carter 20. 15 - Il est à noter que bien que la couche 10 soit repré sentée 'ici par un tambour 11, elle peut évidemment consister en ;une-feuille ou toile continue, franchissant la brosse 12. De - plus, si l'image latente est de polarité négative, on peut rempla cer la brosse fibreuse, ou à fourrure décrite précédemment, par 2:0 line brosse magnétique. Ici au lieu de particules porteuses une poudre de fer, basse dans la série triboélectrique, est mélanaée avec un toner résineux pigmenté à bas point'de fusion, haut dans la série, qui fait don d'électrons à la poudre de fer, le toner subissant une charge électrostatique positive. La mixture est ra-25 massée par la brosse maanétique et est balayée à travers la surface de la couche 10, pour transférer le toner à l'imacre électrostatique latente négative, sur la surface de la couche 10. La brosse magnétique est qénéraïement composëë d'une masse de très petites particules de fer, qui tendent à s'assembler dans les fibres, 30 en présence du champ magnétique. Les poils métalliques de la brosse maanétique s'orientent le lona des liqnes de force magnétique, formant une structure qui joué le même rôle que les fibres de la brosse en fourrure. Lorsque la mixture magnétique porteur-toner est ramassée par l'aimant, la brosse est formée de particules de toner 35 chargées, collant irrégulièrement aux poils de particules métalliques. L'action développatrice de la brosse maanétique est identi que à celle de la brosse de fourrure. La Figure 2 illustre un mode de réalisation du moyen d'excitation 46 présenté en figure 1, dans lequel la quantité 40 de toner distribuée dépend de' la densité de l'imaae développée sur 71 50743 8 2102375 la couche 10. En opération, lorsque le tambour il tourne, 14image électrostatique latente qu'il porte, est développée par la technique décrite précédemmentL1imaqe développée est transportée 5 par-rotation normale du tambour 11 et franchit lé dispositif de lecture 60. Ce dispositif incluant un blindage de lampe et une lampe L-l, qui, lors de son excitation, projette des ravons lumineux sur une portion de l'imacre développée a la surface du tambour. Le dispositif de lecture 60 comprend aussi une cellule photo-10 électrique P-l ajustée pour explorer les ravons lumineux réfléchis de la surface du tambour, dirigés dessus par la lampe L-l. Le réglage relatif'de la cellule photoélectrique est' tel, qu'elle reçoit les rayons lumineux réfléchis d'une portion .de. l'image développée. Des moyens de support appropriés, non illustrés, peuvent 15 être utilisés pour le montage de la lampe et de la cellule photoélectrique à proximité du tambour. L'intensité de lumière atteignant la cellule photoélectrique est déterminée par la densité de l'image électrostatique développée lors de son exploration. La sortie de la cellule photoélectricrue est proportionnelle à la 2 0 quantité de lumière l'atteignant. Cette sortie est couplée à la borne d'entrée 70. Le condensateur 72 traverse la borne 70 et emmagasine une faible quantité de charge électrique correspondant à la sortie de la cellule photoélectrique 60. Une résistance â la masse 71 connecte en parallèle le condensateur 72, par l'in-25 termédiaire de l'interrupteur 74 étant en position ouverte. Cet interrupteur est commandé par le relais 76 de la manière décrite ci-dessous. Le condensateur 72 est couplé au lecteur de signalu ou dispositif de seuil 80, qui à son tour est relié à l'amplificateur 82. Cet amplificateur est utilisé pour amplifier le,, si-30 gnal produit par le dispositif de seuil 8 0 et pour commander ou exciter le relais 86, auquel est normalement associé l'interrupteur ouvert S-l. Sur excitation du relais 86, l'interrupteur S-l se ferme et la source de potentiel excite le moteur 42, faisant ainsi tourner le membre 34 et distribuant le toner de la manière 35 décrite précédemment. La charge accumulée par le condensateur 72 est déchargée dans le dispositif de seuil 80, celui-ci devant engendrer un signal de sortie lorsque ce signal d'entrée ou la décharge du condensateur lui étant appliqué dépasse un niveau déterminé régla-40 ble, correspondant à une densité d'image déterminée. Lorsque le 71 30743 9 2102375 signal d'entrée correspondant à la densité de l'image sur la couche 10 est inférieur au niveau présélectionné/ le "dispositif de seuil 80 ne produit pas de signal de sortie. Le signal de sortie est appliqué au relais 86 par l'amplificateur 82, fermant 5 l'interrupteur S-l et excitant le moteur 42. L'excitation de. ce moteur fait tourner le membre 34, qui distibue le toner en petites quantités uniformément espacées, qui procure la densité S l'image développée en quelques cvcles de distribution. Le relais 76 fonctionne par l'application d'impùlsion, 10 celle-ci étant engendrée (par des moyens non illustrés) à chaque rotation successive du membre rotatif 34. Lorsque le relais 76 fonctionne, l'interrupteur 74 est fermé, et une faible quantité de charge sur le condensateur 72 est déchargée à la terre par la résistance 71. 15 Le moteur 42 fonctionne par intermittence à une vitesse constante, une vitesse légèrement supérieure à celle requise pour l'approvisionnement du toner, lors d'un éventuel débit supérieur. Pour obtention des ravons lumineux de 1'image développée sur le tambour 11 devant atteindre la cellule photoélectrique P-l, 20 la source de lumière L-l est connectée à une batterie 66, et comporte un interrupteur de mise en/et hors circuit, actionnable à la main, associé à la lampe. La source de lumière est située en un certain angle par rapport à 1'axe de la cellule photoélectrique, de façon que leurs axes respectifs's'interceptent sur la 25 surface de la couche 10. La Figure 3 illustre un seconde mode de réalisation du mo yen d'excitation 46 illustré en Figure 1, dans lequel la quantité de toner distribuée dépend de la densité d'image désirée ou déterminée. Néanmoins, dans ce cas, la densité d'image mesurée 30 ou réelle sur la surface de la couche 10 est choisie de façon à dépendre de la vitesse d'impression du caractère. Le circuit de commande illustré en figure 3, est substantiellement identique à celui de la Figure 2, l'entrée à la borne 70 étant différente dans chaque cas. Dans ce circuit de la figure 3, une impulsion élec-35 trique est engendrée pour chaque caractère imprimé et appliquée à la borne d'entrée 70, le condensateur 72 accumulant une faible quantité de charge pour chaque caractère imprimé. Le circuit de commande fonctionne sur application d'un signal d'entrée à la borne 70, de la manière décrite conjointement à la Figure 2. Le 40 fait que la densité de l'image est fonction du taux d'impression 71 30743 10 2102375 de caractère, est évident, car le toner s-'épuise à chaque dévelop peinent de caractère. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent jl'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 71 3Ô743 11 2102375 REVENDICATIONS 1. Dispositif distributeur de toner (piqmènt organique) à utiliser dans un appareil de développement d'imaaes électrostatiques latentes formées sur une surface, incluant un moyen d'application du 5 révélateur sur lesdites images, produisant ainsi des imaaes poudreuses sur la dite surface, et caractérisé par le fait qu'il comprend: ' -un bac pour le toner, -un moyen distributeur de toner, du bac au moyen d'appli-10 cation, pour réapprovisionner le révélateur en toner, ledit distributeur comprenant un membre rotatif, adjacent au fond du réservoir et dont la rotation alimente le révélateur en toner, -un moyen d'entraînement couplé audit membre, pour rotation de ce dernier à une vitesse déterminée, puis 15 -un moyen d'excitation sélective du moyen d'entraînement, par lequel le membre est mis en rotation à une vitesse déterminée, la quantité de toner distribué variant avec le nombre de révolutions de ce membre. 2.Dispositif selon la revendication 1,caractérisé par le fait que 2 0 le membre rotatif a une forme cvlindrique et est localisé sous le bac,et que le fond de ce dernier comporte une ouverture dont la forme s1 adapte à la courbure du membre cvlindrique. 3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2,caractérisé par le fait que les côtés du bac sont plus laraesau fond qu'au dessus. 25 4. Dispositif selon les revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que le membre cvlindrique est partiellement enveloppé par le révélateur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. caractérisé par le fait que le moven d'entraînement est excité, 30 lorsque la densité de ladite image développée est inférieure à la densité déterminée à l'avance. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la densité de l'imacre développée est proportionnelle au taux d'impression desdites imaaes. 35 7. Appareil de développement d'imaaes électrostatiques latentes formées sur une surface porteuse d'imaae incluant un moven d'application du révélateur sur les images, permettant ainsi leur développement sur ladite surface, caractérisé par le fait qu'il comprend: 40 -un bac de toner constitué de deux parois latérales espa 71 30743 12 2102375 cées et d'une ouverture, au fond, permettant la sortie du toner. -un moyen distributeur de toner de ce bac dans un réseryoir contenant un mélanae de matériau révélateur, ce moven de distribution étant constitué d'un membre rotatif localisé sous 5 le bac, adjacent à l'ouverture du "fond,. -un moyen de commande ou d'entraînement couplé audit membre pour le faire tourner à une vitesse déterminée -un moyen d'excitation sélective du moven de commande à l'aide duquel le membre tourne à la Vitesse déterminée, la 10 quantité de toner distribué variant avec le nombre des révolutions de ce dernier, puis -un moyen servant à faire circuler le révélateur entre le réservoir et le moyen d'application. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le 15 fait que le moyen d'application comprend un membre fibreux. 9. Appareil selon les revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que le membre est cvlindrique et que la forme du fond du bac de toner s'adapte à la courbure de ce membre. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 20 7 à 9, caractérisé par le fait-que 1Jespace formé entre les cloisons latérales du bac est plus--crr and" au fond qu'au dessus.