Brevet FR2227568A1 — publié le 19741122

La présente invention se rapporte d'une manière générale à l'impression électrostatographique, et plus particulièrement concerne un appareillage pour le développement d'une image latente électrostatique enregistrée sur un élément porteur d'image. Dans le procédé d'impression électrostatographique, un élément porteur d'image est chargé à un niveau sensiblement uniforme, et, par la suite, déchargé de manière sélective pour former dessus une image latente électrostatique correspondant à un document original à reproduire. L'image latente électrostatique est développée, c'est-à-dire rendue visible, par dépôt de particules de produit de virage (toner). Cette image de poudre de toner visible est fondue sur l'élément porteur image, ou bien transférée sur une feuille support séparée et fondue dessus. L'impression électrostatographique comprend l'impression électrographique et 1 impression électrophotographique. Ces procédés sont tout à fait similaires l'un à l'autre, en ce qu'ils enregistrent tous deux une image latente électrostatique sur un élément porteur d'image. Mais, l'impression électrophotographique forme limage latente en irradiant une surface photoconductrice, tandis que l'impression électrographique ne nécessite pas une surface photoconductrice. La présente invention est décrite comme étant utilisée dans une machine d'impression électrophotographique appropriée, telle qu'elle est décrite dans le brevet américain nO 2.297.691. Ainsi qu'il a été décrit dans ce brevet, une surface photoconductrice chargée est exposée à une image-lumière du document original.L'image-lumière irradie la surface photoconductrice pour dissiper de manière sélective la charge et y enregistrer 1' image latente électrostatique. Un mélange d'agents révélateurs est amené en contact avec l'image latente pour y produire une image de poudre. Des mélanges typiques d'agents révélateurs comprennent des particules thermoplastiques colorées ou teintes, connues dans ce domaine comme des particules de toner, qui sont mélangées à des granulés porteurs plus grossiers, tels des granulés ferromagnétiques. Les particules de toner sont attirées de manière triboélectrique vers les granulés porteurs et y adhèrent. Cependant, quand le mélange d'agents révélateurs vient en contact avec l'image latente, la plus grande force attractive de l'image latente fait que les particules de toner sont transférées des granulés porteurs sur l'image latente. De nombreux types de dispositifs de développement sont appropriés pour rendre visible l'image latente électrostatique. Par exemple, des machines à imprimer électrophotographiques peuvent utiliser des dispositifs de développement en cascade, des disposée tifs de développement à brosse magnétique, des dispositifs de dé veloppemenz à nuage de poudre, ou des dispositifs de développement à liquide. Actuellement, le développement en cascade est le dispositif le plus communément utilisé dans des machines à imprimer commerciales typiques.Dans le développement en cascade, le mélange d'agents révélateurs est transporté depuis une cuvette ou région inférieure vers une région supérieure où il est déchargé dans une trémie pour descendre en cascade vers le bas sur la surface photoconductrice formant une image de poudre de toner sur l'image latente électrostatique enregistrée dessus. Des dispositifs de cascade comprennent un dispositif convoyeur disposé pour faire avancer le mélange d'agents révélateurs depuis la cuvette jusqu'à la région de décharge. Des dispositifs convoyeurs typiques utilisent des godets fixés à une courroie sans fin entraînée autour d'une paire de rouleaux espacés. Les godets passent à travers la cuvette et se remplissent du mélange d'agents révélateurs qui est transporté depuis la cuvette vers le haut dans la trémie.Au niveau de la trémie, les godets sont déchargés du mélange le faisant ainsi tomber en cascade vers le bas sur la surface photoconductrice développant l'image latente. Les dispositifs convoyeurs à godets sont habituellement grands et non appropriés aux machines à imprimer électrophotographiques de petite taille. Quand le mélange d'agents rélévateurs tombe en cascade sur la surface photoconductrice, des particules de toner sont attirées depuis les granulés porteurs vers l'image latente électrostatique. De cette manière, le mélange d'agents révélateurs devient progressivement exempt de particules de toner. D'une manière générale, un distributeur de toner est prévu pour ajouter des particules de toner supplémentaires, selon les besoins, au mélange de révélateurs. Ceci a pour effet de maintenir suffisamment de particules de toner dans le mélange d'agents révélateurs pour fournir un développement adéquat de l'image latente. Cependant pour être certain que les particules de toner soient attirées de manière triboélectrique vers les granulés porteurs, les particules de toner doivent être mélangées avec ces granulés.Des dispositifs classiques utilisent souvent des agitateurs ou autres moyens pour mélanger de manière homogène les particules de toner et les granulés porteurs. Ceci a aussi pour effet d'accroltre les dimensions et la conplexité de l'appareillage de développement. En conséquence, un premier objet de la présente invention est de perfectionner l'appareillage de développement d'une machine à imprimer électrostatographique. En bref, et conformément à la présente invention, un appareillage est prévu pour déposer des particules de toner sur une image électrostatique latente enregistrée sur un élément porteur d'image. Ceci se fait dans la présente invention à l'aide d'un moyen adapté pour former un flux de granulés porteurs se déplaçant d'une région de stockage vers une région de décharge. Au niveau de la région de décharge, des moyens sont prévus pour distribuer des particules de toner dans le flux de granulés porteurs. Par la suite, des moyens mélangent les granulés porteurs aux particules de toner pour produire un mélange sensiblement uniforme. De plus, conformément à la présente invention, le mélange est dirigé de manière à tomber en cascade sur l'image électrostatique pour créer une image de poudre de toner.Ainsi, dans le dispositif particulier illustré, des granulés porteurs sont mélangés aux particules de toner pour établir un mélange sensiblement uniforme qui tombe en cascade sur l'image latente électrostatique enregistrée sur l'élément porteur d'image.De cette manière, des particules de toner sont déposées sur l'image latente produisant un dessin de poudre visible selon la configuration de l'image. D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparattront à la lecture de la description suivante, faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels La figure l représente une vue schématique en perspective d'une machine à imprimer électrophotographique donnant un mode de réalisation des caractéristiques de la présente invention. La figure 2 représente une vue en élévation, en coupe, agrandie d'un appareillage de développement utilisé dans la machine à imprimer de la figure 1. La figure 3 représente une vue en perspective, fragmentaire, agrandie, de l'appareillage de développement de la figure 2. La figure 4 représente une vue en perspective, fragmentaire, agrandie, de l'élément de guidage utilisé dans l'appareil laye de développement de la figure 2 ; et La figure 5 représente une vue en perspective, fragmen taire, agrandie, d'un mécanisme de fourniture de toner incorporé dans l'appareillage de développement de la figure 2. En se référant maintenant aux dessins, caractérisés en ce que des numéros de référence analogues ont été utilisés dans tous les dessins pour indiquer des éléments analogues, la figure 1 représente une machine d'impression électrophotographique pour produire une copie d'un document original. La machine à imprimer décrite dans la figure 1 comprend un tambour monté de manière rotative 10 comportant une surface photoconductrice 12. Le tambour 10 est monté de manière rotative à l'intérieur du châssis de la machine à imprimer et il est entratné dans le sens de la flèche 14. La rotation du tambour 10 fait que la surface photoconductrice 12 passe de manière séquentielle devant une pluralité de postes de traitement. Initialement, la surface photoconductrice 12 passe devant un poste de charge A dans lequel est positionné un dispositif générateur à effet couronne, indiqué en 16. De préférence, le dispositif générateur à effet couronne 16 est disposé pour s'étendre de manière sensiblement transversale à travers la surface photoconductrice 12. Lorsqu'il est excite, le dispositif générateur à effet couronne 16 charge la surface 12 à un niveau sensiblement uniforme et relativement élevé. te brevet américain n 2.836.725 décrit un dispositif générateur à effet couronne approprié. Le tambour 10 est, par la suite, tourné Jusqu'au poste d'exposition B où une image-lumière du document original est projetée sur la surface photoconductrice 12 pour dissiper de manière sélective la charge qui s'y trouve. Les zones irradiées de la surface photoconductrice 12 sont déchargées pour y enregistrer une image latente électrostatique correspondant-au document original. Le poste d'exposition B B comprend un ensemble de lentilles fixes, désigné de manière générale par 18 et une lampe de balayage 20. Le document original 22 est positionné, face vers le bas, sur un pla teau à mouvement de va-et-vient 24. Le plateau 24 est disposé pour se déplacer dans un pan horizontal d'une manière générale, ainsi qutil est indiqué par la Sèche 26. La lampe de balayage 20 est disposée sous le plateau transparent 24 pour illuminer des parties successives du document original 22 qui se déplace dessus. La lumière réfléchie depuis le document original 22, irradie la surface photoconductrice 12 et dissipe de manière sélective la charge qui s'y trouve formant ainsi l'image latente électrostatique. Après enregistrement de l'image latente électrostatique sur la surface photoconductrice 12, le tambour 10 tourne jusqusau poste de développement C. Au poste de développement C, l'image latente électrostatique enregistrée sur la surface photoconductrice 12 est rendue visible par l'appareillage de développement de la présente invention. Cet appareillage de développement sera décrit dans ce qui suit en plus grand détail en reiation avec les figures 3 à 5. Cependant, d'une manière générale l'appareillage de développement est adapté pour faire tomber en cascade un mélange d'agents révélateurs sur la surface photoconductrice 12 de telle sorte que des particules de toner soient attirées de manière électrostatique sur 1 image latente qui y est enregistrée, rendant ainsi l'image visible. Une feuille de matériau de support final 28 est avancée, en synchronisme, avec l'image de poudre sur la surface 12 vers le poste de transfert D. Au poste de transfert D, le corotron de transfert 30 attire de manière électrostatique l'image de poudre de toner de la surface photoconductrice 12 vers le matériau de support 28, par exemple du papier lisse. Un appareillage de transport de feuilles, désigné de manière générale par 32, fait avancer les matériaux de support 28 vers le poste de transfert D. Après le transfert de l'image de poudre sur le matériau de support 28, l'appareillage de transport de feuilles 32 fait avancer le matériau de support 28 jusqu'au poste de fixation E. Le poste de fixation E comprend un dispositif de fusion 34 comportant des éléments de chauffage rayonnants appropriés et des circuits de commande pour en maintenir la température sensiblement constante de manière à fixer de manière permanente l'image de poudre de toner sur le matériau de support 28. Par la suite, l'appareillage de transport de feuilles 32 fait avancer le matériau de support 28 vers le bac de réception 36. Quand le matériau de support se trouve dans le bac de réception )6, il peut en eAtre retiré par l'opérateur de la machine. Le tambour 10 passe ensuite à un poste de nettoyage F et, ensuite en un poste de décharge G, Au poste de nettoyage F, un corotron de pré-nettoyage 38 applique un potentiel de charge sur la surface photoconductrice 12 qui repousse les particules résiduelles de toner restantes. Un ensemble de nettoyage à tissu 40 enlève alors les particules restantes de toner. A une station de décharge G, des rayons de lumière de la lampe de balayage 20 sont dirigés sur la surface photoconductrice 12, l'ensemble de nettoyage a tissu intermédiaire 40 et le dispositif générateur à effet couronne 16. Les rayons lumineux déchargent toute charge électrostatique résiduelle demeurant sur la surface photoconductrice 12. Le cycle de machine précédent est répété pour chaque copie. Les figures 2 à 4 décrivent l'appareillage de développement selon la présente invention. En se rapportant maintenant aux figures 2 et 3, l'appareillage de développement, indiqué d'une manière générale par 42, comprend un moyen pour former un flux de granulés porteurs. Les granulés porteurs se déplacent depuis une région de stockage dans la région inférieure de l'enveloppe 44 vers une région de décharge dans la région supérieure de l'appareillage de développement 42. Un moyen de formation de flux ou roue à ailettes 46 comprend un élément de moyeu muni de tourillons pour un mouvement rotatif dans l'enveloppe 44. L'élément de moyeu 48 comprend une pluralité d'ailettes 52 s'étendant longitudinalement équidistantes et montées de manière fixe sur sa surface périphérique.Un moyen d'entrainement (non représenté), tel qu'un moteur approprié, fait tourner la roue à ailettes 46 dans le sens de la flèche 50 à environ 500 tours/minute. Quand la roue à ailettes 46 tourne, elle projette des granulés porteurs 54 vers le haut depuis la région inférieure de l'enveloppe 44 vers la région de décharge qui est positionnée contre le moyen de mélange ou élément de guidage 56. Simultanément, des particules de toner 58 sont distribuées dans la région de décharge. Les particules de toner 58 sont stockées dans une trémie 70 formée par l'élément de guidage 56 et la paroi 60 de l'enveloppe 44. La plaque 62 est montée de manière coulissante sur la paroi 60 et est disposée pour faire varier la dimension de ltouverture définie par l'élément de guidage 56 et la paroi 60. En se rapportant maintenant à la figure 4, on y voit la configuration structurelle détaillée de l'élément de guidage 56. L'élément de guidage 56 présente une surface 64 qui est disposée pour recevoir les granulés porteurs 54 qui y sont projetés par la roue à ailettes 46, et qui sont ainsi mélangés aux particules de toner 58, en provenance de la trémie 70. La surface 64 est généralement plane, et comporte une pluralité de rainures 66 s'y étendant de façon transversale. Les rainures 66 sont positionnées pour s'étendre transversalement l'une par rapport à l'autre de manière à mélanger de manière sensiblement homogène des granulés porteurs 54 avec des particules de toner 58. De cette manière, les particu les de toner 58 adhèrent de manière triboélectrique aux granulés porteurs 54, formant ainsi un mélange révélateur sensiblement homogène et uniforme. En se rapportant maintenant à la figure 5 on y voit l'arrangement détaillé pour décharger les particules de toner de la trémie 70. L'appareillage de distribution de toner comprend un élément d'arbre 68 monté de manière pivotante dans la trémie 70. L'élément d'arbre 68 comprend une pluralité d'éléments de tiges espacés 72 montés de manière -pratiquement fixe sur sa surface circonférentielle. Les éléments de tige 72 s'étendent vers l'extérieur de l'élément d'arbre 68 de manière sensiblement perpendiculaire à son axe longitudinal. L'élément d'arbre 68 est positionné dans la trémie 70 de telle sorte que les éléments de tige 72 s'étendent dans l'ouverture de la trémie 70 pour commander la quantité de particules de toner qui en est distribuée. Le bras de levier 74 comporte une partie d'extrémité qui est fixée à une partie d'extrémité de l'élément d'arbre 68. Un moyen de sollicitation ou élément de ressort 76 fait pivoter le bras de levier 74 de façon à le maintenir en engagement avec l'élément de came 78.Un moyen d1entraînement approprié (non représenté), par exemple un moteur, fait tourner l'élément de came 78 dans le sens de la flèche 80. Quand l'élément de came 78 tourne, il fait aller et venir le bras de levier 74 selon la double flèche 82. Le levier à son tour, fait aller et venir l'élément d'arbre 68, selon la double flèche 84, et fait osciller les éléments de tige 72 dans l'ouverture de la trémie 70. De cette manière, le régime de distribution des particules de toner 58 est régularisé. Quand l'élément d'arbre 68 va et vient selon la double flèche 84, des particules de toner 58 sont distribuées depuis la trémie 70. Ces particules de toner 58 se mélangent aux granulés porteurs 54 dans les rainures 66 de la surface plane 64 de élément de guidage 56.Le mélange homogène de particules de toner 58 et de granulés porteurs 54 qui en résulte se déplace transversalement vers le haut vers la surface photoconductrice 12 et vient y tomber en cascade. Tandis que le mélange révélateur tombe en cascade sur la surface photo conductrice 12, des particules de toner 58 sont attirées de manière électrostatique sur l'image latente. Ceci produit sur l'image latente un dessin de poudre correspondant au document original à reproduire. Par la suite, ainsi qu'il a été décrit ci-dessus, l'image de poudre de toner est transférée de la surface photoconductrice 12 sur le matériau de support 28. Le matériau de support 28 est alors transporté vers l'appareil de fusion 34 où l'image de poudre de toner y est fixée de manière permanente. Par la suite, le matériau de support 28 comportant l'image fixée est avancé vers le bac de réception 36 d'où l'opérateur sort la copie achevée provenant de la machine. A titre de récapitulation, il apparalt que la présente invention produit un mélange sensiblement homogène de granulés porteurs et de particules de toner pour développer une image latente électrostatique enregistrée sur la surface photoconductrice. Ceci est obtenu, dans la présente invention, par un élément de guidage, adapté pour mélanger les particules porteuses avec les particules de toner. De plus, la quantité de particules de toner distribuée depuis la trémie est commandée par un dispositif simple agencé pour fournir de nouveau les particules de toner utilisées pour la formation des images de poudre. I1 est par conséquent évident qu'il a été prévu, conformément à la présente invention, un appareillage de développement qui remplit de manière tout à fait satisfaisante les objets, buts et avantages indiqués plus haut. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaitront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Appareillage pour déposer des particules de produit de virage (toner) sur une image latente électrostatique enregistrée sur un élément porteur d'image, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour former un flux de granulés porteurs se déplaçant d'une région de stockage vers une région de décharge un moyen pour distribuer des particules de toner dans la région de décharge ; et un moyen pour mélanger les granulés porteurs avec les particules de toner produisant un mélange sensiblement uniforme, et pour entraîner, de manière pratiquement simultanée,le flux de mélange à tomber en cascade sur l'élément porteur d'image en créant une image de poudre de toner sur l'image latente électrostatique qui y est enregistrée. 2 - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de formation de flux comprend un élément de moyeu muni de tourillons pour un mouvement rotatif ; des moyens d'entraSnement pour faire tourner cet élément de moyeu ; et une pluralité d'ailettes s'étendant longitudinalement, sensiblement équidistantes,et montées de maniere fixe sur la surface périphérique de cet élément de moyeu. 3 - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de distribution comprend une trémie comportant une ouverture dans sa région inférieure, cette trémie stockant une quantité de particules de toner disposées pour être distribuées à travers cette ouverture dans la région de décharge ; un élément d'arbre monté de manière pivotante dans cette trémie ; une pluralité d'éléments de tiges espacés et montés de manière pratiquement fixe sur la surface périphérique de cet élément d'arbre et s'étendant vers l'extérieur de cette surface perpendiculairement à l'axe longitudinal correspondant, cet élément d'arbre étant positionné de telle sorte que ces éléments de tiges soient disposés pratiquement dans l'ouverture de cette trémie ; et des moyens pour faire aller et venir cet élément d'arbre autour de son axe longitudinal de telle sorte que les éléments de tiges fournissent des particules de toner en direction de 1 'ouver- ture de cette trémie. 4 - Appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de va-et-vient comprend un bras de levier dont une partie d'extrémité est fixée à l'élément d'arbre un élément de came munis de tourillons pour un mouvement rotatif ; et des moyens de sollicitation pour presser de manière élastique l'autre partie d'extrémité de bras de levier en engagement avec cet élément de came, cet élément de came étant adapté pour faire aller et venir cet élément d'arbre autour de l'axe longitudinal correspondant. 5 - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de mélange et d'entralnement comprend un élément de guidage comportant une surface généralement plane et une pluralité de rainures s'étendant de manière transversale l'une par rapport à l'autre, cet élément de guidage étant positionné dans la région de décharge, sa surface généralement plane étant agencée pour recevoir des granulés porteurs dans ses rainures pour y mélanger de manière sensiblement uniforme des particules de toner. 6 - Machine à imprimer électrophotographique d'un type comportant un dispositif générateur à effet couronne pour charger une surface photoconductrice à un niveau sensiblement uniforme et un mécanisme d'exposition pour irradier la surface photoconductrice avec une image-lumière pour y enregistrer une image latente électrostatique d'un document original à reproduire, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour former un flux de granulés porteurs se déplaçant d'une région de stockage vers une région de décharge des moyens pour distribuer des particules de toner dans la région de décharge ; et des moyens pour mélanger des granulés porteurs avec des particules de toner produisant un mélange sensiblement uniforme, et pour entralner de manière sensiblement simultanée le flux de mélange à tomber en cascade sur la surface photoconductrice, créant ainsi une image de poudre de toner sur l'image latente électrostatique qui y est enregistrée. 7 - Machine à imprimer électrophotographique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le moyen de formation du flux comprend un élément de moyeu muni de tourillons pour un mouvement rotatif ; des moyens d'entralnement pour faire tourner cet élément de moyeu ; et une pluralité d'ailettes s'étendant longitudinalement, équidistantes, et montées de manière fixe sur la surface périphérique de cet élément de moyeu. 8 - Machine à imprimer électrophotographique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le moyen de distribution comprend une trémie comportant une ouverture dans sa région inférieure, cette trémie stockant une quantité de particules de toner disposées pour être distribuées, à travers cette ouverture, dans la région de décharge un élément d'arbre monté de manière pivotante dans cette trémie ; une pluralité d'éléments de tiges espacés et montés de manière sensiblement fixe sur la surface périphérique de cet élément d'arbre et s'étendant vers l'extérieur de cette surface perpendiculairement à l'axe longitudinal correspondant, cet élément d'arbre étant positionné de telle sorte que ces éléments de tige soient pratiquement disposés dans ltouverture de cette trémie ; et des moyens pour faire aller et venir cet élément d'arbre autour de l'axe longitudinal correspondant de telle sorte que ces éléments de tiges fournissent des particules de toner en direction de l'ouverture de cette trémie. 9 - Machine à imprimer électrophotographique selon la revendication 8, caractérisée en ce que le moyen de va-et-vient comprend un bras de levier comportant une partie d'extrémité correspondante fixée à cet élément d'arbre ;- un élément de came muni de tourillons pour un mouvement rotatif ; et des moyens de sollicitation pour presser de manière élastique l'autre partie d'extrémité de ce bras de levier en engagement avec cet élément de came, cet élément de came étant adapté pour faire aller et venir cet élément d'arbre autour de l'axe longitudinal correspondant. 10 - Machine à imprimer électrophotographique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le moyen de mélange et d'entralnement comprend un élément de guidage comportant une surface généralement plane avec une pluralité de rainures s'étendant transversalement l'une par rapport à l'autre, cet élément de guidage étant positionné dans la région de décharge > sa surface généralement plane étant agencée pour recevoir des granulés porteurs dans ses rainures pour les mélanger de manière sensiblement uniforme avec des particules de toner.