Brevet FR2131995A1 — publié le 19721117

La présente invention est relative à un dispositif d'alimentation de matériau en poudre et, plus particulièrement à un dispositif destiné à commander avec précision l'alimentation en matériau colorant pulvérulant dans l'unité de développement d'une imprimante électrostatique. 5 Un système d'impression électrophotographique utilise une poudre électroscopique communément dénommée pigment, colorant, ou révélateur afin de produire l'image imprimée. Le colorant électroscopique est une poudre résineuse, finement divisée capable d'être attirée et retenue par des charges électriques disposées a la surface d'une plaque électrophotcgraphique. Le colorant électros-10 copique est combiné à un matériau de support approprié afin de constituer un révélateur electrophotographique, le matériau de support est doté d'un pouvoir couvrant approprié, et transmet les charges triboélectriques nécessaires à l'attraction du colorant et à son transport par le matériau de support. Le matériau support dans le mélange révélateur n'adhère aucunement aux zones 15 chargées ou non chargées de la plaque électrophotographique ainsi les particules de colorants qui sont portées par le matériau support sont attirées et retenues par les zones de la plaque électriquement chargées lorsque le mélange révélateur s'écoule sur la surface de la plaque. Une quantité de colorant suffisante au remplacement du colorant utilisé pour former l'image imprimée est alors ajoutée 20 au mélange et le révélateur est alors recyclé afin de produire d'autres images imprimées. Afin de maintenir une image imprimée de bonne qualité, l'équilibre entre la quantité de colorant électroscopique et de matériau support dans le mélange révélateur doit être étroitement contrôlée. L'extrême difficulté que représente 25 la manutention des colorants électroscopiques est bien connue des spécialistes dans ce domaine. Cette difficulté vient de ce qye les particules de colorant sont en elles-mêmes extrêmement fines et partant, difficiles à distribuer en quantité mesurée avec précision. En outre, le colorant est une substance adhésive qui a tendance a se coller et a constituer des blocs lors de sa répartition, et 30 cette caractéristique varie avec les conditions thermiques et hydrométriques ambiantes. Une autre difficulté résidé dans le fait que le colorant est fusionné ' soit par la pression, soit par la:chaleur et cette caractéristique limite la façon dont le colorant peut être manié. Le problème est multiplié dans une application telle qu'une imprimante .is de sortie d'ordinateur ou l'impression est assurée à raison de plusieurs milliers de lignes à la minute du fait que dans un système de cette nature, la quantité de colorant électroscopique utilisée est très supérieure par rapport à celle utilisée dans les systèmes de l'art antérieur. Pour cette raiso-n le distributeur doit assurer un contrôle constant de l^alimentation en colorant. 4ù L'objet essentiel de la présente invention sera en conséquence da fournir 72 07622 2 2131995 un distributeur de colorant électroscopique capable de fournir en alimentation continue une quantité contrôlée avec précision de colorant pulvérulant. ;Un système qui assure l'impression à un régime élevé consomme une quantité considérable de colorant électroscopique.' Le colorant qui n'est 5 pas transféré vers la feuille d'impression est éliminé de la plaque électro-photographique avant le cycle d'impression suivante'. Malgré le fait même que - le pourcentage de colorant transféré sur la feuille d'impression soit élevé, la quantité de colorant éliminée dans la station de nettoyage est considérable, □u point de vue à la fois des considérations de coût et des considérations 10 d'agencement, il est souhaitable de réutiliser le colorant récupéré et provenant de la station de nettoyage. Ceci n'était jusqu'alors pas possible dans de bonnes conditions de fiabilité sans une étape intermédiaire permettant d'éliminer les matériaux contaminants, tels que les fibres de papier et les fibres de brosse de nettoyage. 15 Un autre objet de l'invention est en conséquence, de fournir un distributeur de colorant assurant de façon fiable l'alimentation du colorant réutilisé sans qu'une étape de traitement intermédiaire s'impose. Brièvement décrite, l'invention fournit un appareild'alimentation de colorant, doté d'un magasin d'entrée et d'un compartiment d'évacuation du 20 colorant terminée par une trémie d'une paire de ressorts hélicoïdaux concentriques a enroulements opposés montés sur un support afin d'être entraînés circulairement à l'intérieur du compartiment d'évacuation du colorant ; le support étant en outre entraîné circulairement de telle sorte que le premier ressort hélicoïdal assure l'alimentation du colorant vers la trémie de sortie 25 et que le second ressort hélicoïdal assure 1'entraînemen^°matériaux contaminants dans le sens opposé en vue d'un traitement ultérieur. La figure 1 est une représentation schématique d'une imprimante électrostatique comprenant l'appareil de développement de l'invention. La figure 2 est une élévation latérale de l'appareil d'alimentation de 30 colorant de l'invention représentée en structure partielle afin d'en faciliter la compréhension. La figure 3 est une vue perspective de l'appareil d'alimentation de colorant conforme à l'invention. 'r La figure 4 est une coùpe selon'la ligne'4-4 de la figure 3. o5 La figure 5 est une courbe de' la" tension de sortie par' rapport à la concentration de colorant. La figure B représente une autre réalisation des moyens d'entraînement de l'appareil d'alimentation de colorant de l'invention, Ladisposition de l'appareil d'alimentation de colorant dans une imprimante 4û électrostatique typique est représentée schématiquement dans la figure 1. Dans 72 07622 3 2131995 cette imprimante un tambour entraînable circulairement 10 porte sur sa périphérie un élément photoconducteur 12 sur lequel est formée l'image que l'on désire reproduire sur une feuille support. La surface du photo-conducteur est dans un premier temps, uniformément affectée d'une charge de polarité prédé-5 terminée grâce à des moyens appropriés, tels qu'un dispositif de décharge à effet de couronne j un moyen d'exposition approprié permet de former l'image a copier sur la surface du photoconducteur produisant ainsi une configuration de charge correspondant au document à reproduire, le tambour franchit ensuite une station de développement 14 au niveau de laquelle un mélange révélateur est 10 déversé sur l'image électrostatique porté par la surface du photoconducteur 12 selon des moyens bien connus dans l'art. Le colorant du fait qu'il est doté d'une charge opposée à la polarité de la charge de l'image électrostatique se trouve attiré vers la surface du tambour afin de rendre l'image visible, cependant que la partie excédentaire du colorant et la totalité du support 15 contenu dans le révélateur poursuivent leur chute descendante dans le réservoir 16. Un papier support d'enregistrement est amené au contact de l'image électrostatique développée et le colorant est attiré vers le papier grâce à des moyens appropriés tels qu'un dispositif à effet de couronne, doté d'une polarité opposée à celle du colorant. La feuille de papier est séparée du 20 tambour et transférée vers une station de fusion dont le butest de fusionner et de fixer définitivement le pigment dans le papier. Du fait que le transfert de tout le colorant de l'image n'est pas normalement réalisé, le colorant résiduel est évacué de la face du photoconducteur par un appareil de nettoyage approprié. Cette opération parachève le cycle du tambour en ce qui concerne 25 la reproduction d'une image. Conformément à la présente invention, le dispositif de développement maintient un rapport approprié entre la quantité de colorant, la quantité de support dans le mélange révélateur de telle sorte que la qualité des tirages de copies soituniforme. Ceci est obtenu grâce au remplacement de la quantité 30 de colorant utilisée au cours d'une opération de développement. L'appareil de développement comprend un transporteur à tambour Carousel 18, dont le but est de faire recirculer de façon continue Le matériau révélateur depuis le magasin 16 jusqu'au dispositif de déversement 20 dont le but est de diriger le matériau révélateur vers la surface du tambour afin d'assurer le développement de l'image 35 électrostatique. Le transporteur à tambour 1B est entraîné circulairement autour d'un axe sensiblement perpendiculaireâ la surface du tambour 10.La périphérie interne du tambour 1B présente une surface à coefficient de frottement élevé ce qui permet l'entraînement du matériau révélateur depuis la position de réservoir 16 vers le haut du tambour, la gravité provoque alors la chute du 40 matériau révélateur qui est déversé en cascade sur la pente 20 et de là sur 72 07622 4 2131995 la surface du tambour photoconducteur afin de développer l'image. Une petite quantité du révélateur déversé sur la pente 20 est dirigée vers des moyens de détection de concentration de colorant 23. Les moyens de détection 29 fournissent dans la ligne 21 un signal électrique proportionnel au pourcenta-5 ge de colorant présent dans le mélange révélateur. Le dispositif d'alimentation 22 est prévu afin de remplacer le colorant utilisé pendant l'opération de développement, en réponse à un signai généré par le moyen de contrôle 25. Le dispositif d'alimentation de olorant 22 comprend une partie 24 assurant l'entraînement du colorant st une partie 27 assurant l'approvision- 1Q nement de colorant. La partie d'approvisionnement de colorant 27 comprend un réservoir incorporé qui renferme une réserve de colorant et est monté de façon à alimenter par gravité en colorant le dispositif d'entraînement de colorant 24. Le dispositif d'alimentation de colorant est entraîné par le moyen moteur 23 grâce à des courroies ou engrenages moteurs appropriés. Le 15 moyen d'entraînement 23 peut être constitué par tout moyen d'entraînement approprié,tels qu'un moteur électrique, susceptibles d'être contrôlés de façon continu par des signaux électriques. Le moyen de commande 25 utilise la sortie du détecteur de concentration de colorant 23 afin de générer un signal de contrôle approprié à la commande du moyen moteur 23. 2U La figure 5 représente un signal de sortie typique issu du détecteur de concentration de colorant 2à. Afin qu'un fonctionnement approprié du système d'impression soit obtenu, la concentration du colorant doit être maintenue avec précision au niveau d'une concentration optimum C^. La concentration colorant est la proportion en poids du colorant dans un mélange révélateur. 25 La tolérance maximum permise réprésentée est C, pour la limite basse et C., L ri pour la limite haute. Un contrôle normal pour système d'imprimante correspond à une concentration de colorant de 0,3% +0,1. Les tensions et V, corres- n L pondent aux tensions de sortie du détecteur de concentration représentant les deux extrêmes de la variation permise dans la concentration de colorant. 30 Néanmoins les circuits précis qui sont utilisés afin d'obtenir ce signal de sortie sont déterminés par le type de détecteur de concentration de colorant utilisé. Plusieurs détecteurs bien connus, permettent de mesurer des données physiques, telles que l'inductance, la capacité, la résistance etc... qui soient fonction de la concentration en colorant. La sortie qui représente la varia-3 5 tion de la quantité détectée est alors convertie en un signal tel que celui représenté à la figure 5 par des techniques appropriées telles que celles qui consistent a appliquer le signal à un circuit de pont et à fournir une amplification suffisante pour pouvoir commander le moteur 23. Les moyens moteur 23 peuvent être constitués par toute source motrice 40 appropriée, tel qu'un moteur à vitesse variable, par exemple. Dans ce cas, le 72 07622 5 2131995 moyen de contrôle 25 utilise la sortie du détecteur 29 afin de générer des signaux d'une puissance et d'une amplitude suffisantes à la commande des moyens moteurs 23. Dans ce mode de commande il est souhaitable de maintenir hors circuit les moyens moteurs lorsque la concentration atteint C,, [figure 5) 5 et toutes les concentrations plus élevées. Les moyens moteurs sont commutés en position "active" pour les concentrations inférieures à C,,, et les dits moyens moteurs sont entraînés plus rapidement à mesure que la concentration décroît en dessous de C^. Ce type de contrôle peut être réalisé grâce à des moyens de commandes disponibles dans le commerce; la commande est réalisée en mettant 1U en circuit les moyens d'entraînement lorsqu'une tension inférieure à la tension Vu qui correspond à la concentration C., est détectée et en utilisant une H H tension proportionnelle à la différence existant entre la tension détectée et V,, afin de fixer le point de fonctionnement des moyens d'entraînement à vitesse H variable. 15 La commande de l'alimentation en colorant peut également être assurée dans la réalisation représentée dans la figure B par un embrayage. Cette réalisation comporte un moteur d'entraînement à vitesse constante, relié par un jeu de courroies ou d'engrenages appropriés aux moyens d'alimentation de colorant j un embrayage 64 relie sélectivement les moyens d'entraînement 23' 20 de façon à assurer l'alimentation de colorant. L'embrayage 64 est constitué par tout dispositif d'embrayage approprié, actionnable sélectivement afin de transmettre la puissance en réponse à un signal électrique. La commande est assurée par les moyens 25' grâce à la génération d'un signal d'actionnement de l'embrayage en réponse à la détection d'un niveau de tension (figure 5) 25 et générant un signal désexcitant l'organe d'errbrayage 64 en réponse à un niveau de tension Vu [figure 5). n En se reportant aux figures 2 et 3, on voit que l'entraînement du colorant est assuré par un premier ressort à boudin 28 et par un second ressort a boudin qui constitue l'organe d'entraînement 30. Les organes de ressort 3u 2û et 30 sont montés à l'intérieur du compartiment de colorant 32. Le compartiment de colorant 32 comprend une trémie 34 et une sortie de colorant 36. Les ressorts 28 et 30 sont supportés à l'une de leurs extrémités par le dispositif de support et d'entraînement 38. Les ressorts sont disposés sous le magasin 34 et le long de la portion de sortie de colorant 38 jusqu'à la trémie j5 d'évacuation de colorant 40. Le ressort 28 est enroulé en sens horaire vu de la sortie 40, de telle sorte que l'axe 38 est entraîné par le moteur 42 en sens horaire, le colorant arrive par le magasin 34 et progresse le long du ressort 28 dans la direction de la sortie de colorant 36, puis à travers la trémie de sortie 40. Toute particule de colorant qui n'est pas contrainte à traverser 40 la trémie de sortie 40 est entraînée en sens inverse de l'écoulement, par le 72 07622 6 2131995 ressort 30, lequel est enroulé en sens anti-horaire vu de la sortie 4D. Cette action s'oppose à l'accumulation du colorant lors du processus d'alimentation dudit colorant à travers la trémie de sortie 40. Les matériaux contaminants qui sont trop gros pour traverser les perforations de la trémie de sortie 40 se 5 déplacent vers le ressort 30 et sont entraînés à contre-courant de l'écoulement normal du colorant. A mesure que le matériau contaminant est entraîné à travers l'hélice constituée par le ressort 30, il se dissocie du colorant et il est contraint de traverser le centre évidé de l'axe 33 afin de rejoindre un réservoir collecteur 44. 10 Dans la réalisation représentée, les ressorts 26 et 30 sont supportés par l'axe 38. L'axe 30 comprend une partie cylindrique dont la dimension est ainsi conçue que le diamètre intérieur du rèssort 28 s'engage dans la surface externe 46 selon un ajustage forcé et que le diamètre extérieur du ressort 30 s'engage dans la surface interne 48 de la même façon selon un ajustage 15 forcé. Le ressort 28 s'étend alors dans l'évacuation de colorant 36 avec une tolérance suffisante dans le passage cylindrique, de telle façon que la chaleur générée par le frottement ne soit passuffisante pour endommager le colorant thermo-plastique. Le ressort 28 doit être d'une longueur suffisante pour qu'il en résulte une légère compression de l'ordre de 3 à 5% lorsque le ressort est 20 en position, laquelle compression résulte de l'action de l'axe 38 et de la position de la trémie de sortie 40 le limitant à l'autre extrémité. L'extrémité du ressort 30 vient à proximité immédiate de la trémie de sortie 40 mais cette extrémité reste non étayée. Ce type de montage s'oppose au grumelage du colorant en cours d'opération d'alimentation du fait de la flexibilité du ressort 30. 25 Les perforations pratiquées dans le membre de sortie 40 sont ainsi choisies qu'une dimension appropriée prévient la sortie du colorant lorsque les moyens d'entraînement sont coupés et que les dites perforations assurent une sortie du colorant vers le dispositif de développement lorsque l'entraînement est engagé. Divers facteurs comprenant la dimension des particules de colorant le régime 30 d'alimentation etc... sont pris en considération dans la détermination de ces dimensions. Dans une réalisation particulière le ressort 28 est doté d'un diamètre extérieur correspondant approximativement à 12,6 mm et d'une tolérance correspondant approximativement à 0,10 mm sur l'une des faces contenues à l'intérieur de la portion de sortie de colorant 36. Dans ce cas, les perforations 35 pratiquées dans la trémie de sortie 40 ont une dimension approximative de 0,12 mm en ce qui concerne leur diamètre et le nombre des perforations correspond à une ouverture de la trémie 40 d'approximativement 28%. Du fait de la vitesse élevée de l'imprimante électrostatique pour laquelle est conçu le dispositif de développement, il est souhaitable d'avoir 40 une alimentation relativement rapide en colorant dans la machine pendant son 72 07622 7 2131995 fonctionnement. Le dispositif représenté dans les figures 3 et 4 permet le chargement de colorant dans la machine pendant son fonctionnement et sans que ledit fonctionnement en soit affecté. Le magasin d'alimentation 34 du moyen d'alimentation en colorant est conçue pour contenir une quantité de colorant b suffisante à un fonctionnement de plusieurs minutes. De telle sorte que le réservoir d'alimentation de colorant 27 peut être changé pendant le fonctionnement de la machine. Afin de faciliter cette opération, un organe de fermeture ou obturateur Su est fourni de façon à isoler le réservoir d'alimentation de colorant des moyens d'alimentation de colorant dans le but de regarnir l'ali-1Q mentation de colorant. L'organe d'obturation 50 est monté sur un carter supérieur 52, lui-même monté pivotant sur des charnières qui suivent l'un des bords. Les ressorts de 54 sont prévus afin de verrouiller l'organe de carter 52 dans une position d'alimentation du colorant dans la partie 34 du compartiment inférieur 32. Afin de s'opposer à la dispersion accidentelle de colorant, 15 un verrouillage commun est prévu dans l'organe de commande 50 de telle sorte que l'obturateur ne peut être ouvert que lorsque le carter 52 est verrouillé en position et que le carter ne peut être déverrouillé tant que l'obturateur 50 n'est pas totalement refermé. Ainsi que le représente la figure 4, l'obturateur 50 est verrouillé dans 20 la position de fermeture alignée totale lorsque le carter 50 est fixé lui-même en place par verrouillage. Pour dégager les organes de verrou 54 afin de déverrouiller l'organe de carter 52, l'obturateur est amené dans sa position d'insertion totale (en pointillés à gauche dans la figure 4], position dans laquelle ledit obturateur peut efficacement quitté les organes de verrou 54. 25 L'obturateur 50 est alors retenu dans la position fermée par des moyens de verrouillage communs jusqu'au moment où le carter 52 est de nouveau en position verrouillée. Il est alors possible d'attirer l'obturateur 50 dans sa position d'ouverture totale (pointillés à droite dans la fig. 4}. Dans la réalisation représentée les moyens de verrouillage communs 30 comprennent une paire de ressorts de verrouillage communs 56 qui sont montés de façon à engager les gâches de verrouillage commun 5d dans l'obturateur 50. Lorsque les ressorts de rétention 54 sont engagés, les goujeons de soulagement 60 pénètrent dans les ressorts de verrouillage 56 afin d'infléchir les dits ressorts de façon suffisante pour que le déplacement de l'obturateur 50 exerce 35 un effet de came levante sur les ressorts, les écartant ainsi afin de permettre le déplacement de l'obturateur 50 dans une position d'ouverture totale, si bien que le colorant issu du réservoir d'alimentation du colorant 27 s'écoule librement dans le compartiment de colorant 32. Les ressorts de rétention 62-sont prévus afin de limiter le déplacement de l'obturateur 50 à la position 72 07622 a 2131995 d'ouverture totale. Bien que l'invention ait été particulièrement représentée et décrite en se reportant à une réalisation préférée de l'invention, il sera évident pour le spécialiste, que diverses modifications dans la forme et dans le détail, peuvent lui être apportées sans pour autant se départir de l'esprit et des buts de l'invention. 72 Û7622 9 2131995 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation de matériau en poudre, caractérisé en ce qu'il comporte : un réservoir pour ledit matériau présentant un compartiment d'évacuation, un élément de sortie perforé disposé à une extrémité dudit compartiment, 5 et au travers duquel se déverse dans le dispositif d'utilisation le matériau en poudre venant dudit réservoir, un premier élément enroulé hélicoïdalement dans un premier sens, un second élément enroulé hélicoïdalement dans le sens opposé à celui dudit premier élément, ledit second élément étant disposé concentriquement à 1u l'intérieur dudit premier élément, un membre support permettant de supporter une extrémité de chacun des dits éléments hélicoïdaux afin que ceux-ci s'étendent dans ledit compartiment d'évacuation, des moyens d'entraînement en rotation dudit membre support de sorte 15 que la rotation dudit premier élément hélicoïdal entraîne, en raison du sens de son enroulement, ledit matériau en poudre vers ledit élément de sortie, alors que la rotation dudit second élément hélicoïdal assure l'évacuation par l'autre extrémité dudit compartiment, du matériau accumulé au centre dudit compartiment. 2ù 2. Dispositif d'alimentation de révélateur dans un appareil d'électrophotographie caractérisé en ce qu'il comporte : un réservoir de révélateur associé à un compartiment d'évacuation présentant une zone de sortie de révélateur, un élément de sortie perforé monté à l'extrémité par laquelle est évacué 25 le révélateur, un premier ressort hélicoïdal disposé pour tourner à l'intérieur dudit compartiment, un second ressort hélicoïdal disposé concentriquement à l'intérieur dudit premier ressort afin de tourner avec ledit premier ressort,, jj un élément support pour supporter une extrémité de chacun des dits ressorts afin que ceux-ci s'étendent dans ledit compartiment, des moyens d'entraînement pour entraîner ledit élément support afin que ledit premier ressort entraîne le révélateur vers ledit élément de sortie et que ledit second ressort entraîne le révélateur vers l'extrémité dudit compar-35 timent opposée audit élément de sortie. 3. Dispositif d'alimentation selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce 72 07622 lu ZXX1W5 qu'il comporte en outre des moyens de commande sélectifs des dits moyens d'entraînement afin de maintenir une concentration prédéterminée dudit matériau en poudre dans le dispositif d'utilisation. 4. Dispositif d'alimentation selon la revendication à, caractérisé en ce qu'il comporte en outre : . des moyens de commande de vitesse "afin de commander la vitesse de rotation des dits moyens d'entraînement afin que la'quantité du matériau en poudre déversée dans ledit, dispositif d'utilisation soit régulée en conséquence. 5". Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les dits premier et second ressorts sont enroulés en sens inverse.