Brevet FR2255957A1 — publié le 19750725

La présente invention concerne un filtre triboélectrique pour imprimante electrophotographique Les imprimantes electrophotographiques, telles que les machines à copier de bureau, permettent d'obtenir des images grâce à l'emploi d'un révélateur diélectrique composé de fines particules colorées qui forment une image conformément à une image latente électrostatique portée par une surface dite de formation d'image. Une fois formes, l'image de revélateur est transférée à un support tel qu'une feuille de papier et la surface de formation d'image est débarrassée des particules résiduelles de révélateur qu'elle comporte afin de permettre leur réutilisation. L'opération de nettoyage de la surface de formation d'image est réalisée en délogeant par des moyens mécaniques les particules de révélateur et en les chassant au moyen d'un jet d'air. La plupart des dispositifs de nettoyage actuels sont analogues à un aspirateur classique qui comporte une brosse permettant de déloger les particules et de les mettre en contact avec un jet d'air qui les chasse de la surface faisant l'objet du nettoyage. L'opération de nettoyage peut être facilitée par un pré-nettoyage et une exposition à la lumière qui permettent d'obtenir~des conditions électrostatiques optimum pour procéder à cette opération. Comme dans le cas d'un aspirateur classique, l'air chargé de particules de révélateur passe généralement au travers d'un filtre en matériau analogue à du tissu dans lequel ces particules sont captées mécaniquement de façon à nettoyer l'air avant qu'il sorte de la machine. Lorsqu'il est saturé de particules de révélateur, le filtre est en principe jeté et remplacé par un autre. On a également proposé l'emploi de précipitateurs électrostatiques afin de débarrasser l'air des particules de révélateur. Ces dispositifs créent un champ électrostatique important qui tend à diriger les particules vers une surface mobile, où elles peuvent ensuite être récupérées en vue de leur réutilisation. Toutefois, l'emploi de précipitateurs électrostatiques se traduit par une augmentation du coût du copieur car des dispositifs mécaniques et électriques doivent alors être ajoutés à ce dernier. Dans le cadre de la présente invention, on a constaté que les billes porteuses qui réagissent triboélectriquement avec le révélateur de façon à charger les particules de ce dernier dans la station de développement permettent, si elles sont collectées dans un corps au travers duquel l'air chargé de particules de révélateur peut passer, de filtrer complètement les particules que l'on désire séparer de l'air. L'efficacité de ces billes, lorsqu'elles sont utilisées en tant que filtre, peut s'expliquer par la force de retenue relativement importante qui est engendrée lorsqu'une particule de révélateur entre en contact avec la surface d'une bille porteuse par suite de la relation triboélectrique qui existe entre les matériaux dont sont constituées'les particules et ladite surface.Cette force de retenue est sensiblement plus importante que les forces appliquées à la particule de révélateur pour faire passer celle-ci au travers des interstices entre billes porteuses adjacentes. Ainsi, la force du jet d'air qui met la particule de révélateur en contact avec une bille porteuse est sensiblement inférieure à celle qui est nécessaire pour déloger la particule de révélateur de la surface d'une bille porteuse. Cette force de retenue est également importante si on la compare aux forces qui pourraient être engendrées en raison de la charge initiale appliquée aux particules de révélateur et aux billes porteuses avant qu'elles entrent effectivement en contact, étant donné que la plus grande partie du champ créé par la charge initiale existant dans un ensemble de billes porteuses tend à être annulée par une charge analogue émanant des billes porteuses adjacentes. La faculté que possèdent les billes porteuses du matériau de développement de faire fonction de filtre simplifie considérablement la récupération des particules de révélateur étant donné que les billes porteuses chargées de telles particules récupérées lorsque le filtre est saturé peuvent simplement être mélangées au matériau de développement dont le révélateur provenait initialement. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence au dessin annexé à ce texte, qui représente un mode de réalisation préféré de celle-ci. La figure unique représente un copieur électrophotôgraphique comportant une station de nettoyage pourvue d'un filtre de particules de révélateur conforme à la présente invention. Le copieur représenté sur la figure comprend un tambour 10 portant une surface photoconductrice 11 de formation d'image qui est successivement chargée par une station à effet corona 12, puis déchargée par un système optique 13 de façon à former une image latente qui est développée à la station de développement 14, où un mélange de développement 20 constitué par des billes porteuses 21 de diamètre relativement grand et par des particules de révélateur 22 constituées par de la résine électroscopique, est mise en contact avec la surface Il de façon à former une image physique 23 constituée par des particules de révélateur. La plus grande partie de l'image 23 est transférée à un support tel qu'une feuille 15 par une station à effet corona de transfert 16.La feuille 15 est entrainée par un dispositif pneumatique 17r passe devant un dispositif de fixation d'image constitué, par exemple, par une lampe 18, et est déposée dans un réceptable de sortie 19. Les particules de révélateur 22 qui restent sur la surface 11 sont délogées mécaniquement par une brosse 30 qui les rojette dans une conduite 31 de telle sorte qu'elles soient entraînées par un jet d'air. La structure décrite jusqu'ici est de type classique. Afin de collecter les particules de révélateur qui se trouvent dans la conduite 31 un boitier 32 dont la partie inférieure est constituée par un écran perforé 33 est prévu. Ce boiter se trouve à l'intérieur d'un corps ou carter de filtre 34 aligné avec la conduite 31. Un ensemble 35 de billes porteuses 21, qui doivent de préférence être identiques aux billes porteuses 21 qui se trouvent dans la station de développement 14, est maintenu dans le boitier 32 de façon à se trouver sur le parcours de l'air émanant de la conduite 31. Le corps de filtre 34 est connecté au coté admission d'un ventilateur 36 qui aspire l'air présent dans la conduite 31 et le fait passer au ravers de l'ensemble de billes porteuses 21.Un filtre fibreux 37 peut éventuellement être disposé dans la conduite d'évacuation 38 du ventilateur 36 de façon à intercepter les particules de révélateur qui pourraient subsister. En functionnement normal, l'air chargé de particules de révélateur qui se trouve dans la conduite 31 passe dans les interstices qui existent entre les billes porteuses 21-contenues dans le corps de filtre 35. Les particules de révélateur 22 sont de ce fait mises en contact avec la surface externe des billes porteuses 21, une charge triboélectrique et une force de retenue résultante sont créées et les particules de révélateur 22 sont capturées électròstatiquementw Des copies sont alors faites jusqu'à ce que l'ensemble 35 devienne suffisamment chargé de-particules de révélateur pour ne plus pouvoir jouer de façon efficace le rôle de filtre. Le boîtier 32 est alors retiré du corps de filtre 34 et l'ensemble 35 de billes porteuses 21 est versé dans la station de développement 14.Un ensemble analogue de mélange de développement 20 est retiré de la station de développement 14 et placé dans le boîtier 32 de façon à constituer un filtre régénéré. D'une façon générale, les mêmes relations triboélectriques qui rendent un porteur particulier utilisable en tant que matériau de développement avec un révélateur particulier rendent ce porteur utilisable, conformément à la présente invention, en tant que filtre de particules de révélateur. Le comportement triboélectrique de paires de matériaux est connu de l'homme de l'art mais est difficile à exprimer au moyen de nombres absolus. La capacité d'engendrer des charges triboélectriques que possède une paire de matériaux dont'un au moins est un matériau diélectrique peut être exprimée en nombre de charges électroniques engendrées par unité linéaire de diamètre de matériau. Les matériaux dont cette capacité est élevée et qui sont capables d'engendrer, par exemple, 4000 charges électroniques par micron de diamètre, assurent un filtrage efficace, ce qui n'est pas le cas des matériaux produisant moins de , par exemple, 500 charges électroniques par micron de diamètre. C'est la capacité de filtrage inhérente à un matériau porteur donné par rapport à un-révélateur particulier qui détermine directement la quantité de matériau porteur qui doit être employée pour obtenir un filtrage adéquat. Plus la capacité de filtrage du matériau est élevée, plus la longueur du flux d'air qui le traverse est réduite. Cette longueur affecte directement la pression qui doit être appliquée pour créer le flux d'air requis au travers du filtre. Il est évident qu'un matériau porteur présentant, par rapport à un révélateur particulier, une faible capacité d'engendrer des charges triboélectriques, devra être utilisé en plus grandes quantités, augmentant ainsi la longueur du flux d'air au travers du filtre, la chute de pression résultante étant plus élevée. En revanche, un matériau porteur capable d'engendrer des charges triboélectriques élevées relativement à un révélateur particulier peut assurer efficacement une fonction de filtrage avec un flux d'air relativement court, réduisant ainsi la chute de pression au travers du filtre à une valeur minimum. On a établi dans le cadre de la présente invention qu'un matériau porteur et un révélateur capables d'engendrer quelque 4000 charges électroniques par micron de diamètre, comme dans le cas d'un matériau porteur constitué par des billes d'acier et d'un révélateur constitué par du polyéthyène pulvérisé, permettent d'obtenir un filtre extrêmement satisfaisant. Les matériaux capables d'engendrer quelque 1000 charges électroniques par micron de diamètre, comme dans le cas d'un matériau porteur constitué par des billes d'acier et d'un révélateur constitué par du soufre pulvérisé, donnent également des résultats satisfaisants, mais de façon marginale. Si les matérieux-employés engendrent moins de 500 charges électroniques par micron de diamètre, par exemple dans le cas d'un matériau porteur constitué par du sable et d'un révélateur constitué par des terres de diatomées, les résultats obtenus ne seront pas satisfaisants selon la présente invention. Les charges triboélectriques qui peuvent être engendrées par une paire quelconque de ces matériaux cités à titre d'exemple peuvent être déterminées à l'aide de diverses techniques connues. Une technique qui est à la fois commode et fiable est la suivante: une dose de matériau porteur comportant un pourcent environ en poids de révélateur est placée dans un entonnoir Buchner, type 30 M1. ASTM ("American Society for Testing and Naterials") 10-15 M, dont l'extrémité étroite est reliée à une source d'air comprimé par une conduite comportant un clapet qui s'ouvre périodiquement de telle sorte qu'une bouffée d'air traverse la dose de matériau contenue dans l'entonnoir.Dans le cas de matériaux dont le comportement est complètement inconnu, on augmente progressivement la pression-de l'air et l'on détermine visuellement si une partie du matériau contenu dans l'entonnoir est chassés de celui-ci. La pression de départ employée est de l'ordre de 0,70 Kgf/cm2, et est portée graduellement à 2,81 Kgf/cm2. La pression atteinte lorsqu'une partie du matériau contenu dans l'entonnoir est chassée de celui-ci donne une indication approximative de la capacité que possède le matériau d'engendrer des charges triboélectriques. Plus la pression est élevée, plus cette capacité est grande. Afin de comparer de façon plus précise la capacité d'engendrer des charges triboélectriques que possèdent, d'une part, un matériau porteur acceptable connu comportant un révélateur inconnu et, d'autre part, un matériau porteur inconnu comportant un révélateur acceptable connu, on prépare deux doses de chaque mélange que l'on pèse de façon précise et que l'on introduit dans des entonnoirs du type précédemment mentionné. La pression de l'air dans chaque conduite est réglée à un niveau dont on s'est préalablement assuré qu'il suffit à chasser une partie du matériau constituant les deux doses. On applique ensuite à chacune de ces dernières un nombre égal de bouffées d'air à cette pression, après quoi on pèse les doses afin de déterminer le poids de la quantité de révélateur que chacune d'elles a perdu. On peut ainsi démontrer que c'est la dose dont le poids a le moins diminué qui possède la plus grande capacité d'engendrer des charges triboélectriques. Lors de ces mesures, il convient de contrôler les variables suivantes: l'humidité relative devrait être constante et de préférence inférieure à 50%. Chaque dose devrait comporter les mêmes quantités respectives de matériau. Le diamètre des billes porteuses devrait être d'environ 300 microns et celui des particules de révélateur d'environ 10 microns. Le volume des deux doses devrait être pratiquement constant et la concentration de révélateur devrait être constante et représenter un pourcent en poids environ de la dose. La technique de pesage employée devrait offrir une précision d'au moins 0,0001g dans le cas d'une dose d'un poids nominal de SOg. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur le dessin les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de ''ers peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. REVENDICATIONS 1.- Filtre triboélectrique pour retenir des particules d'un premier groupe en suspension dans un milieu gazeux caractérisé en ce qu'il contient: des particules d'un second groupe dont la taille moyenne est -notablement supérieure à la taille des particules du premier groupe, les matériaux constituant la surface externe des particules du premier et du second groupes présentant entre eux la caractéristique de développer une charge triboélectrique supérieure ou égale à 1000 charges électroniques par micron de diamètre. 2.- Filtre triboélectrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que la charge triboélectrique développée entre les particules du premier et du second groupes est supérieure ou égale à celle engendrée par un matériau porteur constitué de billes d'acier et un révélateur constitué de soufre pulvérisé. 3.- Filtre triboélectrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que la charge triboélectrique développée entre les particules du premier et du second groupes est supérieure ou égale à la charge triboélectrique engendrée entre les particules d'un matériau porteur constitué de billes d'acier et d'un révélateur constitué de polyéthylène pulvérisé. 4.- Procédé de filtrage de particules d'un premier groupe entraînées dans un support gazeux caractérisé en ce que l'on fait passer le support gazeux transportant les particules du premier groupe à travers un corps constitué de particules du deuxième groupe dont la dimension moyenne est nettement supérieure à la dimension des particules du premier groupe, les matériaux constituant les surfaces externes des particules du premier et du deuxième groupes développant une charge triboélectrique entre eux qui est égale ou supérieure à 1000 charges par micron de diamètre. 5. - Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que la charge triboélectrique se développant entre les surfaces des particules du premier et du second groupes est supérieure ou égale à la charge triboélectrique se développant entre un matériau porteur constitué de billes d'acier et un révélateur constitué de polyéthylène pulvérisé. 6. - Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que la charge triboélectrique se développant entre les surfaces des particules du premier et du second groupes de particules est égale ou supérieure à la charge triboélectrique se développant entre les particules d'un matériau porteur constitué-de billes d'acier et d'un révélateur constitué de soufre pulvérisé. 7.- Imprimante électrophotographique possédant une surface porteuse d'une image de poudre électroscopique qui peut être transférée sur un autre support en laissant sur ladite surface un résidu de poudre électroscopique, ce résidu de poudre électroscopique étant enlevé de la surface support d'image et entraîné dans un courant gazeux, ladite imprimante électrophotographique étant caractérisée en ce qu'elle comporte un filtre selon la revendication 1 ou 2 ou 3 dans lequel circule le courant gazeux transportant les particules électroscopiques.