Brevet FR2280115A1 — publié le 19760220

L'invention est relative à l'électrographie et, plus particulierem*et, à un procédé de transfert d'une image de poudre électrographique et à un appareil électrographique mettant en oewre ce procédé. Le procédé suivant l'invention implique le transfert et/ou la fusion d'une image de poudre sur un support, habituellement du papier. Les procédés de développement et de formation d'images électrographiques, par exemple électrophotographiques, ont été largement décrits dans la littérature technique et dans les brevets, par exemple dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 2 221 776, 2 277 013, 2 297 691, 2 357 809, 2 551 582, 2 825 814, 2 833 648, 3 220 324, 3 220 831, 3 220 833, la revue en langue anglaise intitulée "Research Disclosure", vol. 109, mai 1973, publication 10 938. En général, dans tous ces procédés, on forme une image électrostatique latente sur un organe électrographique d'enregistrement. Ensuite, on développe l'image électrostatique latente dans un poste de développement où la surface chargée de l'organe électrographique est mise en contact avec un révélateur électrographique convenable. L'image développée visible provient d'une distribution suivant la configuration d'une image d'un produit opaque couramment appelé "toner" et constitué généralement par une poudre sèche. On transfère ensuite électrostatiquement cette poudre sur un support, où on la fixe par application de chaleur. On trouve des exemples de procédés de transfert dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 462 285, le brevet anglais 1 170 006 et dans la revue précitée, pages 61, 64 et 65. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 462 285 enseigne l'utilisation de chauffage par induction pour fixer la poudre directement sur l'organe qui porte l'image latente. Le brevet anglais précité décrit l'utilisation d'un champ à fréquence radio pour fixer des poudres magnétiques sur un support après un transfert par pression à partir de l'organe qui porte l'image latente. La plupart des poudres électrographiques, et tout d'abord celles de ces poudres qui sont non conductrices, conviennent aux procédés de transfert électrostatique suivi d'un fixage par la chaleur. Toutefois, les poudres conductrices à composants métalliques telles que les poudres révélatrices constituées de polyamides chargés de métaux ou métallisés sont plus avantageuses que les poudres non conductrices, car ces dernières nécessitent l'utilisation de grains de véhicule qui chargent la poudre et l'appliquent sur la surface chargée électrostatiquement de l'organe. Le véhicule ne jouant aucun rôle dans l'image finale est recyclé et remélangé avec du "toner"frais, et remplacé périodiquement. Comme les poudres révélatrices conductrices ne nécessitent pas de véhicule, elles simplifient considérablement le procédé et l'appareil où elles trowent leur emploi. Toutefois, la nature conductrice de ce révélateur rend le transfert électrostatique habituellement utilisé avec des poudres non conductrices, au mieux inefficace et au pire difficile à contrôler L'application d'une pression sans chauffage, ne permet pas d'obtenir un transfert de toute l'image formée par les poudres révélatrices conductrices. Bien qu'on puisse obtenir le transfert soit avec une poudre rendue collante soit avec un support final de l'image collant, le choix de cette dernière solution empêche l'utilisation d'un papier écriture ou courant comme support final, alors qu'un tel support est préféré. Jusqu'à présent les poudres révélatrices conductrices, bien que présentant généralement un point de fusion plus bas que celui des poudres non conductrices, étaient transférées par chauffage, par exemple par chauffage de la plaque photoconductrice ou du papier, ce qui bien sûr peut endommager la couche photoconductrice. Des essais pour chauffer la poudre à travers le papier ont échoué à cause du caractère isolant du papier. On sait fondre la poudre révélatrice, après transfert de celle-ci sur le support de papier,en utilisant des générateurs d'ondes électromagnétiques. D'autres générateurs d'ondes ont été utilisés pour fondre des matériaux métalliques ou des matériaux enduits de métal à du papier. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 541 671 décrit l'utilisation de vibrations ultrasonores pour souder ou fixer une feuille métallique, par exemple, sur du papier. La présente invention a pour but d'établir un procédé pour transférer une image de poudre électrographique d'un organe qui peut recevoir une charge électrostatique sur un support final et de réaliser un appareil de reproduction électrographique pour la mise en oeuvre de ce procédé. La présente invention a aussi pour but de fournir un tel appareil et un tel procédé ne nécessitant pas l'emploi d'un support spécial autre qu'un papier écriture ou courant. La présente invention a encore pour but de fournir un procédé et un appareil simplifiés qui combinent les opérations de transfert et de fixage en une seule opération. On atteint ces buts de l'invention avec un procédé de transfert d'une image électrographique de poudre, d'une surface apte à recevoir une charge électrostatique sur une surface réceptrice. On met ces surface en contact l'une de l'autre et on soumet les régions en contact à des vibrations ultrasonores. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention permet de réaliser un appareil de reproduction de documents, muni de moyens pour former une image électrographique de poudre sur une surface apte à recevoir une charge électrostatique et un poste de transfert pour reporter cette image sur une surface réceptrice, ce poste de transfert, qui est équipé d'un dispositif d'entratnement pour mettre en contact au moins des régions de ces surfaces, comprend un moyen pour faire vibrer les régions de ces surfaces qui sont en contact à une fréquence ultrasonore, pour transférer l'image de poudre de la surface apte à recevoir une charge électrostatique sur la surface réceptrice. Au dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple : - la figure 1 est une vue latérale, partiellement schématique, de l'appareil suivant l'invention ; et - les figures 2 et 3 sont des wes partiellement schématique de détails d'autres modes de réalisation de l'invention. Bien qu'on se réfère ci-après à l'utilisation de poudres révélatrices conductrices, il est entendu que l'invention n'est pas limitée à l'utilisation de ce type de poudre. Ainsi, l'invention envisage aussi l'utilisation de poudres non conductrices, le procédé et les détails étant décrits dans la revue précitée intitulée "Research Disclosure", volume 109, de mai 1973, publication nO 10 938, pages 64-65. Sur la figure 1, on a représenté un appareil 10 de reproduction de documents qui comprend un organe électrographique 12 apte à recevoir une charge électrostatique, un poste de charge électrostatique 14 pour placer une charge électrostatique uniforme sur l'organe 12, un poste d'exposition 16 où on forme une image sur l'organe 12 en dissipant les charges suivant la configuration d'une image pour former une image électrostatique latente, un poste de développement 18 qui dépose de la poudre 19 sur l'organe 12 pour former une image de poudre, un poste 20 de récupération pour recueillir la poudre révélatrice qui ne forme pas l'image, un dispositif d'entratnement comprenant un poste d'alimentation 22, qui entra'lune le support récepteur d'image 23 vers une position adjacente à l'organe 12, un poste de transfert 40, un poste collecteur 24 des copies terminées, et un poste de nettoyage 26. L'organe 12 peut prendre la forme d'une courroie montée sur des rouleaux d'entraînement. La courroie est alors de préférence constituée d'une couche photoconductrice appliquée sur un support conducteur. Les compositions préférées du photoconducteur comprennent des composition hétérogènes à plusieurs phases telles celles décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 615 414. On peut utiliser aussi des compositions organiques homogènes par exemple une composition constituée d'un copolymère de téréphtalate d'éthylène et de 4,4'isopropylidènebisphénoxyéthyle appliqué en couche avec une solution de 4,4'-bis (diéthylamino)-2,2'-diméthyltriphénylméthane . D'autres exemples sont cités dans la revue précitée "Research Disclosure" volume 109, de mai 1973, publication n" 10 938, paragraphe IV. Le poste de charge 14 est, par exemple, un dispositif de charge à effet corona. Le poste 18 dépose une couche de poudre. I1 peut prendre la forme d'un distributeur de poudre convenable, au contact de la courroie. Des exemples de techniques utilisées pour développer une image latent électrostatique avec une poudre révélatrice conductrice sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 3 263 234 et 3 563 734. Avec des poudres révélatrices non conductrices on pourrait utiliser un poste classique de développement "en cascade", ou au nuage de poudre. Tous les postes cités, sauf le poste 40, sont bien connus dans la technique. La poudre 19 est de préférence une résine classique métallisée par du nickel ou de l'aluminium par exemple.On peut aussi mélanger uniformément la résine fondue avec du noir de carbone par exemple, puis sécher le mélange par pulvérisation ou le broyer avec un broyeur à billes. Parmi les différentes résines on utilise pour la présente invention des résines de polystyrène, de polycarbonates, des résines alkyde dérivés d'acide maléique, modifiées par de la colophane, des polyamides, des résines de phénol-formaldéhyde et différents dérivés, des polycondensats d'esters, des résines alkyde modifiées, etc., des résines aromatiques contenant en alternance des motifs méthylène et des motifs aromatiques telles celles décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique comprennent 3 809 554, et autres résines analogues.D'autres résines convenables / cer- tains polycarbonates, tels ceux décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 694 359 et qui sont des polycarbonates contenant un motif alkylidène- diarylène dans lesquels le radical alkyle a de 1 à 10 atomes de carbone environ. D'autres résines présentant les propriétés physiques requises comprennent les polymères d'esters de l'acide acrylique et de l'acide méthacrylique tels que les polyacrylates d'alkyle et les polyméthacrylates d'alkyle où le radical alkyle a de 1 à 10 atomes de carbone environ. En outre, d'autres polyesters présentant les mêmes propriétés physiques conviennent. Parmi ces polyesters, on peut citer les copolyesters préparés à partir de l'acide téréphtalique, notaient l'acide téréphtalique substitué d'un bis(hydroxyalkoxy)phénylalcane ayant de 1 à 4 atomes de carbone dans le radical alkoxy et de 1 à 10 atomes de carbone dans le groupe alcane, lequel peut être substitué par des atomes d'halogène, et d'un alkylène glycol qui a de 1 à 4 atomes de carbone dans le groupe alkylène. On peut utiliser d'autres résines telles des résines polymères contenant du styrène. Ces résines pblymères comprennent un mélange polymérisé de styrène, d'un acrylate ou d'un méthacrylate d'alkyle inférieur et d'un monomère vinylique autre que le styrène, par exemple, un acrylate ou méthacrylate dlalkyle supérieur qui a de 6 à 20 atomes de carbone ou plus dans le groupe alkyle. Le support 23 est de préférence une feuille de papier tel un papier écriture ou autre papier courant, mais d'autres matériaux convenables sont connus et décrits dans la revue "Research Disclosure" volume 109, de mai 1973 publication nO 10 938, paragraphe II. Le poste de transfert 40 comprend des rouleaux classiques 42 qui assurent le contact intime de la feuille 23 de copie avec l'organe 12 portant l'image de poudre. Suivant un mode de réalisation de l'invention, on réalise le transfert en engendrant des vibrations ultrasonores et en les dirigeant entre le- papier 23 et l'organe 12. De préférence, on atteint ce but avec un moyen tel un vibreur 44 ultrasonore de forme cylindrique qui tourne sous une feuille 23 de copie. Ainsi, le vibreur 44 est un rouleau monté sur un axe 46 et supporté par des paliers, non représentés, réglables par rapport à l'organe 12, contre lequel il tourne pour faire accroître ou décroître la pression exercée sur la feuille 23.Le rouleau 44 est de préférence métallique et recouvert d'un produit 48 abhésif par rapport au papier par exemple du poly(tétrafluoroéthylène), ou d'autres matériaux qui présentent une faible adhérence de surface vis-à-vis de la feuille de copie et qui atténuent peu les vibrations ultrasonores. Le rouleau'vibre à une fréquence ultrasonore sous l'action d'un transducteur 50 qui lui est relié physiquement. A son tour, le transducteur est classiquement alimenté par un générateur 52. Le transducteur peut être écarté du rouleau, comme représenté, ou divisé en éléments espacés autour de la surface du rouleau 44, sous la feuille 48. Un rouleau amortisseur 60 tourne, comme le rouleau 44, au-dessus de ce rouleau 44 et de l'autre côté de l'organe 12. De préférence, le rouleau 60 est en un matériau qui amortit l'énergie ultrasonore et absorbe l'énergie mécanique. Ce matériau peut être du liège, du caoutchouc butylique, une mousse polyvinylique, de préférence à cellules fermées, ou une mousse de polyuréthanne, aussi à cellules fermées. Suivant un autre aspect de l'invention, quand on fait fonctionner l'appareil avec une énergie suffisante, le vibreur ou rouleau 44 fixe ou fond la poudre transférée par le développement d'une quantité de chaleur suffisante. Ainsi, on simplifie le procédé et on l'accélère en combinant le transfert et le fixage. Le niveau précis d'énergie requis dépend en partie de la vitesse linéaire de passage de la feuille qui se présente entre les rouleaux 44 et 60. Plus la vitesse est grande, plus l'énergie requise est élevée. Par contre, la fréquence de vibration du transducteur, et donc du rouleau 44, n'est pas critique tant qu'on la maintient dans le domaine ultrasonore c'est-à-dire environ entre 15 dIz et 5000 kHz. On peut changer la pression entre organe photoconducteur 12 et la feuille 23 en réglant le montage de l'axe 46. On choisit de préférence une 2 2 pression comprise entre 0,5 kg/cm et 7 kg/cm environ. Naturellement tous les postes, les rouleaux et notamment des rouleaux 44 et 60, et l'organe 12 fonctionnent séquentiellement grâce à des moteurs et un dispositif de commande, de types connus. Ainsi, ce dispositif est conçu, par exemple, pour exciter le générateur 52 seulement lorsqu'une nouvelle feuille 23 arrive en position de transfert. Aux figures 2 et 3, on a représenté deux autres modes de réalisation de l'invention, présentant d'autres formes et positions du vibreur. Les organes identiques à ceux décrits précédemment sont repérés par les mêmes références, auxquelles on a ajouté des lettres "a" ou "b" pour les distinguér. Ainsi, sur la figure 2, un organe 12a qui porte une image électrographique de poudre 19a s'appuie sur une feuille 23a de copie, pour le transfert. Le vibreur 40a comprend une corne 70 actionnée par un transducteur 50a et un générateur 52a et portant contre une courroie métallique 72 qui se déplace en synchronisme avec l'organe 12a. Un rouleau amortisseur 60a applique la pression pour le transfert. A la figure 3, l'organe 12b qui porte l'image de poudre 19b la transfère sur la feuille 23b comme précédemment. Toutefois, le rouleau vibreur 44b qui fonctionne avec le transducteur 50b est adjacent à l'organe 12b, tandis que le rouleau amortisseur 60b est adjacent à la feuille 23b. Dans ce cas, l'organe 12b est un photoconducteur tel un photoconducteur minéral, par exemple du sélénium, de l'oxyde de plomb, du sulfure de cadmium ou un photoconducteur organique tels des poly(vinylcarbazole) etc. Dans les deux premiers modes de réalisation décrits précédemment, les vibrations sont engendrées par un vibreur qui s'appuie contre la feuille, tandis que dans le troisième mode de réalisation le vibreur s 'appuie et roule sur le photoconducteur. Dans tous les cas, l'organe 12 se déplace linéairement entre le vibreur et le rouleau amortisseur. Le poste de transfert sert aussi de poste de fusion ou de fixage, de manière telle que les deux opérations sont réalisées simultanément, ce qui réduit le coût de construction et de fonctionnement de l'appareil. EXEMPLE 1 - On forme une image électrographique de poudre avec un révélateur à base de polyamide enduit de nickel, sur un photoconducteur hétérogène semblable à ceux décrits précédemment. On dispose une feuille de papier courant contre l'image de poudre et le photoconducteur et on la déplace entre un rouleau amortisseur et un vibreur du type décrit à la figure 1. Le vibreur est actionné par un dispositif à ultrasons "Branson" qui fonctionne à 20 kHz et 250 W et tourne à une vitesse approximative de 30 cm/s. Le rouleau amortisseur est en liège. On observe sur la feuille de papier que toute la poudre s'est pratiquement transférée et s'est fixée. La pression appliquée au papier est d'environ 2 3 kg/cm2 EXEMPLE 2 - On répète l'exemple 1, si ce n'est qu'on fait fonctionner le vibreur à 125 W. Bien que le transfert de la poudre se fasse de la même façon qu'à l'exemple 1, le fixage ne s'opère pas. Bien que la théorie du procédé ne soit pas complètement comprise actuellement, cet exemple fait apparattre que le transfert ne dépend pas de la fusion de la poudre-révélatrice. Autrement dit, bien que la poudre soit ainsi rendue un peu collante, cela est insuffisant pour faire pénétrer le révélateur entre les fibres du papier sans l'apport de l'éner- gie ultrasonore nécessaire pour séparer du photoconducteur les particules de poudre. EXEMPLE 3 - On répète l'exemple 1, mais en réduisant la fréquence des vibrations à 15 kHz. Les résultats sont sensiblement identiques à ceux de ltexemple 1. REVENDICATIONS 1 - Procédé i transfert d'une image électrographique de poudre d'une surface apte à recevoir une charge électrostatique sur une surface réceptrice caractérisé en ce qu'on met ces surfaces au contact l'une de l'autre et en ce qu'on soumet les régions en contact à des vibrations ultrasonores. 2 - Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la mise en contact des surfaces et l'application de vibrations ultrasonores sont simultanées. 3 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les vibrations ultrasonores sont suffisantes pour transférer et fondre simultanément l'image de poudre sur la surface réceptrice. 4 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la poudre est conductrice de l'électricité. 5 - Appareil électrographique de reproduction pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, muni de moyens pour former une image électro graphique de poudre sur une surface apte à recevoir une charge électrosta tique et d'un poste de transfert pour reporter cette image sur une surface réceptrice, ce poste de transfert, qui est équipé d'un dispositif d'entrat nement pour mettre en contact au moins des régions de ces surfaces, étant caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour faire vibrer les régions de ces surfaces qui sont en contact à une fréquence ultrasonore, pour trans férer l'image de poudre de la surface apte à recevoir une charge électros tatique sur la surface réceptrice. 6 - Appareil conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen est un vibreur ultrasonore cylindrique qui tourne autour d'un axé et qui fait partie du dispositif d'entraînement. 7 - Appareil conforme à la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un rouleau monté en regard du vibreur, un agencement pour faire tourner le vibreur et le rouleau, la surface apte à recevoir une charge électros tatique passant entre le vibreur et le rouleau. 8 - Appareil conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que le -rouleau est recouvert d'un matériau amortisseur de l'énergie ultrasonore. 9 - Appareil conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que le matériau amortisseur est choisi dans le groupe formé par le liège, le caoutchouc butylique, les mousses polyvinyliques à cellules fermées, les mousses en polyuréthanne à cellules fermées. 10 - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le vibreur comprend un revêtement présentant une adhérence à la surface réceptrice et une atténuation des vibrations ultrasonores au moins aussi faibles qu'un revêtement en poly(tétrafîuoroéthylène). Il - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qutil comprend une série d'énergie qui communique au vibreur une puissance suffisante pour réaliser simultanément le transfert et le fixage de l'image de poudre sur la surface réceptrice. 12 - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'image de poudre est formée par une poudre électro graphique conductrice.