Brevet FR2362428A1 — publié le 19780317

La présente invention concerne d'une manière générale les machines à copier xérographiques et vise notamment un dispositif applicateur propre à déposer des particules de révélateur à charge tribo-électrique sur une image latente portant une charge électrostatique, pour rendre visible et développer cette image. Pour la reproduction xérographique, on expose d'abord une couche isolante photoconductrice, portant en surface une charge électrique uniforme, à un motif éclairé présentant des zones d' ombre et de lumière qui constitue 1' original à reproduire. Le motif éclairé dissipe sélectivement la charge portée par la couche isolante pour former une image électrostatique latente. Ensuite, pour développer l'image, latente, on y dépose un révélateur formé par une fine poudre thermoplastique pigmentée, dont les particules adhèrent aux zones porteuses de charges électrostatiques en quantités proportionnelles à ces charges. Dans une tireuse xérographique à papier ordinaire, telle que celle décrite dans le brevet US Boulton 2 987 037, la couche isolante photoconductrice repose sur un tambour rotatif et l'image ge développée au révélateur sur la surface de cette couche est reportée du tambour sur une feuille de papier ordinaire. L'image développée sur le papier est alors fixée sur celui-ci par chauffage qui fait fusionner les particules de révélateur avec le papier. On sait aussi provoquer ce fusionnement par application de pression et non de chaleur. Dans une tireuse xérographique à papier traité, telle que celle décrite dans le brevet US Shelffo 3 520 604, on n'a pas à reporter limage développée au révélateur à partir de la couche isolante photoconductrice, car on utilise dans ce cas du papier revêtu de particules d'oxyde de zinc photoconductrices, dispersées dans un liant formé d'une résine filmogène. On établit une charge électrostatique en nappe dans la face revêtue du papier, qu'on expose ensuite au motif lumineux à reproduire pour y former une image latente. On développe cette image latente à Plaide de révélateur qu'on fixe directement sur le papier traité, ce qui supprime le report à opérer dans une tireuse à papier non traité. La présente invention vise principalement un dispositif con çu pour déposer du révélateur sur une image latente à charge électrostatique formée sur une couche photoconductriÛe, l'invention étant pleinement applicable à des tireuses xérographiques tant à papier traité qu'à papier ordinaire. Les modes connus de développement au révélateur comprennent le développement en cascade, à la brosse ordinaire et à la brosse magnétique, et le développement au nuage de poudre et au liquide. Un appareil de développement en cascade tel que celui décrit dans le brevet US Shaffert 2 576 047 convient pour l'obtention de copies au trait ordinaires, mais ne présente qu'un inté r8t limité pour le développement à modelé continu. Pour ltobten- tion par développement à modelé continu d'une bonne copie d'originaux qui peuvent aussi bien entre des photographies que des textes imprimés, les dispositifs applicateurs à brosses sont plus indiqués. Dans un appareil de développement à brosse tel que celui décrit dans le brevet Boulton 2 987 037, on utilise une brosse en soie douce qui, outre qu'elle recueille des particules de révélàteur et les reporte sur une image électrostatique latente, communique une charge tribo-électrique aux particules entrant en contact avec ses poils. Un dispositif applicateur largement utilisé dans les tireuses xérographiques du commerce est celui à brosse magnétique, tel que décrit dans le brevet US Morse 3 674 532. Un tel dispositif exige pour le développement un mélange de particules de fer ferromagnétiques et de poudre de révélateur. Ce mélange est recueilli par un aimant muni-d'une sorte de brosse ou d'ensemble de poils, les particules de fer étant magnétiquement attirées sur les poils et les particules de révélateur adhérant par effet électrostatique aux particules de fer. les poils sont électriquement conducteurs et contribuent au report du révélateur sur l'image latente à charge électrostatique. Une tireuse xérographique comportant un appareil de développement à brosse magnétique exige un matériel relativement onéreux et complexe qui soulève, à l'usage prolongé, des problèmes de contamination et autres. De plus, les particules de fer subissent un écrouissage au cours du fonctionnement et leurs propriétés se dégradent, ce qui oblige à arrtter de temps à autre la machine pour remplacer les particules de fer du mélange. En vue de supprimer les inconvénients des appareils de développement à brosse magnétique existants, il est connu de prévoir des particules de révélateur comportant un noyau ferro-magnétique enrobé de résine thermoplastique, ce qui évite d'avoir à préparer un mélange, Toutefois, ces particules à deux constituants sont conteuses, ce qui augmente sensiblement le prix de revient des copies. Compte tenu de ce qui précède, la présente invention a pour but principal de réaliser un dispositif applicateur perfectionné, propre à communiquer une charge tribo-électrique aux particules de révélateur et à appliquer celles-ci en couche mince et uniforme sur une image électrostatique latente, en vue de développer cette image. Un dispositif applicateur suivant l'invention est indiqué pour association tant à une tireuse xérographique à papier ordinaire, dans laquelle des particules de révélateur sont appliquées sur une couche isolante photoconductrice formée sur un tambour de report, qu'à une tireuse à papier traité, dans laquelle les particules sont appliquées sur la surface traitée du papier. Le dispositif applicateur convient pour développement tant au trait qu a modelé continu. Plus particulièrement, l'invention a pour but de réaliser un dispositif applicateur dans lequel une couche mince de particules de révélateur à charge tribo-électrique est uniformément formée sur la surface d'un cylindre porteur rotatif qui entre en contact avec la surface d'une bande de papier traité en cours d'avance portant une image latente, le mouvement relatif du cylindre et de la bande étant de nature å engendrer des forces de cisaillement qui régularisent et améliorent le dépit de particules de révélateur sur l'image latente. La présence d'un dispositif d'application de révélateur suivant l'invention dans l'étage de développement d'une tireuse xérographique présente des avantages notables : notamment, ce dispositif permet d'utiliser un révélateur peu cofteux, à un seul constituant, sans propriétés magnétiques propres et qui n' exige aucune addition. De plus, le dispositif applicateur ntobli- ge pas à utiliser un organe porteur magnétique ou électrostatique. 11 invention a encore pour but de réaliser un dispositif applicateur à structure simple et peu conteuse, à fonctionnement efficace et fiable et qui n'exige que peu d'entretien,'mEme après un fonctionnement prolongé. On atteint ces buts grâce à un dispositif applicateur contenant une réserve de révélateur en poudre dans une gouttière définie par une première plaque dloù part un tablier souple portant contre la surface du cylindre à un premier niveau pour former une première paroi inclinée de la gouttière, et une seconde plaque d'où part une lame élastique en diélectrique, portant élastiquement contre la surface du cylindre à un second niveau pour former une seconde paroi inclinée, la jonction entre la tranche de la lame et la surface du cylindre définissant une ligne de contact. Quand le cylindre tourne, il entrasse les particules de révélateur situées au fond de la gouttière vers la lame et leur fait franchir ladite ligne de contact, la lame fléchissant pour laisser passer une mince couche de particules qui adhèrent à la surface du cylindre. Pendant ce franchissement de la ligne de contact, les particules frottent contre la tranche de la lame et acquièrent ainsi une charge électrostatique dont la polarité dépend de la nature tribo-électrique du révélateur. Le papier ou autre matériau porteur d'une image latente à charge électrostatique est transporté de manière à entrer en contact avec la couche de révélateur portée par le cylindre sur un trajet sur lequel les particules de révélateur porteuses de charge électrostatique sont attirées et reportées sur le matériau et déposées sur l'image latente chargée pour développer l'image. Le cylindre applicateur tourne de préférence à la vitesse voulue pour que la différence entre sa vitesse superficielle et la vitesse d'avance du matériau engendre entre lui et le matériau des forces de cisaillement régularisant le dépôt de particules de révélateur chargées. Pour mieux faire comprendre l'invention, ainsi que d'autres de ses buts et caractéristiques, on va maintenant en donner une description détaillée en se référant au dessin annexé, sur lequel la figure 1 représente en perspective un dispositif d'application de révélateur suivant l'invention la figure 2 est une vue en bout de ce dispositif la figure 3 en est une vue de détail. Sur le dessin, on voit un dispositif d'application-de révélateur selon l'invention, destiné à fonctionner dans l'étage de développement d'une tireuse xérographique à papier traité, qui fournit directement des copies de documents sur une bande continue 10 de papier traité. La technique photo-électrostatique pour l'obtention de copies d'originaux graphiques sur un papier traité ou revêtu est décrite en détail dans un article de C.J. Young et al. intitulé 'TElectrofax Direct Electrophotographic Printing on Pape", paru dans la RGA Review, Vol. 15, nO 4, pp. 469-484, décembre 1954. Selon le procédé "Electrofax" de base décrit dans cet arti cle, on applique en nappe une charge électrostatique sur la face revêtue de la bande 10, dans une chambre noire. On expose ensuite la face chargée à un motif d'ombres et de lumières correspondant à l'original à reproduire, pour former une image électrostatique latente de l'original sur la face photoconductrice du papier. Dans le dispositif applicateur, l'image latente est située sur la face supérieure 10A de la bande de papier 10, celle-ci arrivant dans le dispositif le long d'un guide d'entrée Il et étant tirée dans le dispositif par deux rouleaux coopérants 12 et 13. La bande en cours d'avance défile alors sur un patin presseur PS à deux ressauts, de forme voulue pour presser le tronçon de bande soutenu entre les deux ressauts contre le bas d'un cylindre applicateur rotatif 14. Après avoir franchi le patin, la bande 14 longe un guide de sortie de papier 15, d'où elle passe dans l'étage fixateur de la tireuse xérographique. La nature de cet étage fixateur n' est pas couverte par l'invention. Toutefois, on notera que le dispositif applicateur utilise des particules de révélateur de nature à fusionner sous l'effet d'une pression, ce qui permet de prévoir une tireuse xérographique simple, compacte et efficace, n'exi geant pas un délai de mise à température- comme les tireuses à étage fixateur thermique. Le cylindre 14 est porté par un arbre 16 accouplé par des engrenages ou des courroies convenables à un moteur à vitesse variable 17, ce qui permet d'ajuster la vitesse de rotation du cylindre par rapport à la vitesse d'avance de la bande pour rendre les conditions de report optimales. Au cylindre 14 est associée une plaque inclinée 18 qui s'étend sur toute la longueur du cylindre et du côté inférieur de laquelle part vers le bas un tablier soup-le 19. Le tablier 19 porte contre le haut de la surface du cylindre 14, à droite du plan vertical Y passant par l'axe X du cylindre. Au cylindre est aussi associée une plaque 20 d'inclinaison opposée, qui s'étend sur toute la longueur du cylindre ; du ctté inférieur de cette plaque 20 part vers le bas une lame 21. La lame 21 assure l'application d'une charge électrostatique aux particules de révélateur et doit donc être en matériau flexible doté d'une haute résistance mécanique et d'un bon pouvoir diélectrique. Des matériaux convenables à cette fin sont le "0fylar't, le polyéthylène, le polycarbonate et d'autres matières plastiques diélectriques à propriétés mécaniques et diélectriques acceptables. Comme illustré par la figure 2, la lame 21 est agencée de façon que sa tranche, pressée contre le haut de la surface du cylindre, définisse une ligne de contact avec la surface du cylindre, située à gauche du plan vertical Y. Le cylindre 14 tourne dans le sens anti-horaire et, du fait que la lame 21 est sous pression, elle se déforme un peu, sa tranche s'appliquant tangentiellement contre la surface mobile du cylindre. Les plaques inclinées définissent, avec le cylindre et des flasques d'extrémité non représentés, une gouttière destinée à contenir une réserve importante 22 de particules de révélateur. Ces particules sont des grains de poudre thermoplastique pigmentée, peu coûteuse, par exemple résine de polyamide ou polystyrène. La grosseur des grains peut aller de 15 à 35 microns, mais est de préférence comprise dans une gamme étroite d'environ 20 à 30 microns. Celles de particules de la réserve de révélateur qui sont situées en bas de la gouttière, contre la surface du cylindre rotatif, sont entraSnées vers la lame 21 par le cylindre, qui leur fait franchir à force la ligne de contact. Gracie à la pression exercée par la tranche de la lame contre la surface du cylindre, seule une couche mince de particules peut franchir ainsi la ligne de contact. En franchissant à force la ligne de contact, les particules frottent contre la tranche diélectrique de la lame et acquièrent ainsi une charge tribo-électrique dont la polarité dépend de leur propre nature. La polarité de la charge à communiquer au révélateur dépend du mode de fonctionnement de la tireuse xérographique et du caractere positif ou négatif, de l'image à développer. Le choix des diélectriques formant la lame d'application de charge et le révélateur frottant contre la tranche de cette lame, découle des principes régissant l'acquisition d'électricité de frottement, ou tribo-électricité, par un phénomène apparaissant lorsqu'on frotte l'une contre l'autre deux substances dissembla bleus, D'une manière générale, on peut dire que la différence de potentiel apparaissant entre les deux diélectriques en contact est proportionnelle à la différence entre les constantes diélectriques respectives, le diélectrique doté de la constante la plus forte devenant positif. Il existe des listes de matières rangées par ordre tribo-électrique : lorsqu'on frotte une matière quelconque de la liste contre une matière ayant un rang inférieur sur la liste, elle prend une charge positive. S'il importe que les grosseurs des particules de révélateur soient comprises dans une gamme étroite, c'est pour que les particules de la couche frottent presque toutes contre la tranche de la lame. Si la gamme de grosseurs était large, seules les grosses particules frotteraient contre cette tranche et acquièreraient une charge, mais les particules fines passeraient librement sans acquérir un pouvoir d'attraction convenable. Par contre, quand toutes les grosseurs de particules sont comprises dans une gamme étroite, presque toutes les particules acquièrent une charge tribo-électrique. Pour établir un champ électrique entre le cylindre 14 et 1' image électrostatique latente formée sur la face supérieure 10A dejla bande 10, on réalise de préférence le cylindre 14 en un élastomère rendu électriquement conducteur convenant pour le transport du révélateur, par exemple en caoutchouc ou "Néoprène" comportant, dispersé dans sa masse, du graphite ou un autre corps conducteur. Le cylindre 14 est monté dans des paliers électriquement isolés afin qu'on puisse appliquer une tension de polarisation entre le cylindre et le guide-papier de sortie 15. La tension, continue, de polarisation appliquée est comprise entre 10 et 250 volts environ et a le signe qui convient selon le type de révélateur utilisé et la nature du tirage à opérer. En variante, on peut monter une diode Zener convenable entre le cylindre et le guide pour limiter la grandeur de la tension de polarisation. La polarisation joue le mdme r8le, dans le dispositif selon l'invention, que dans le développeaent par brosse magnétique à l'aide de deux constituants : elle sert à réduire ou- à éviter le dépit de révélateur sur les zones non porteuses d'image de la surface photoconductrice. Pour le tirage en positif, avec dépôt de révélateur sur les zones chargées de la surface photoconductrice, la tension de polarisation est de mdme signe que la charge de la couche photoconductrice et sert à maintenir le révélateur sur le cylindre.Ainsi, si les zones-image de la surface photoconductrice présentent une charge négative de 300 volts1 et les zones exemptes d'image, une charge de 50 volts, l'application au cylindre d'une tension de polarisation négative de 100 volts évite le dép8t de révélateur dans les zones exemptes d'image. Pour le tirage en négatif, avec dépôt de révélateur sur les zones exemptes de charge de la surface photoconductrice, la tension de polarisation évite le dépôt de révélateur sur les zones chargées en conférant au révélateur la mEme polarité que ces zones1 ce qui réduit ou évite son dépôt sur les zones chargées de la surface photoconductrice. Ainsi, en franchissant la tranche de la lame 21, la surface du cylindre 14 porte une couche mince et uniforme de particules de révélateur chargées. Cette couche de révélateur portée par le cylindre entre en contact avec l'image électrostatique latente formée sur la face supérieure de la bande 10, sur laquelle elle est reportée sélectivement, par attraction des particules sur les seules zones chargées de la bande. Les particules restantes de la couche ne sont pas perdues ; elles franchissent le tablier 19 pour repasser dans la gouttière afin de resservir. Pratiquement, il s'avère souhaitable que le cylindre 14 tourne à une vitesse élevée, engendrant un mouvement relatif entre sa surface et la bande de papier contre laquelle il porte. Les forces de cisaillement ou de glissement relatif qui en résultent régularisent et améliorent le dépit des particules de révélateur chargées sur l'image latente et améliorent l'image développée. On peut réaliser des lames à action efficace en l'un quelconque des diélectriques suivants : "Téflon", "Xylar", "H-Fila" (polyamide fabriqué par la Dupont de Nemours), polycarbonate et acétate de cellulose, l'épaisseur étant d'environ 0,127 à 1,587 mm. La tranche de la lame doit titre uniforme et lisse pour entrer uniformément en contact avec le révélateur sur toute la longueur de la ligne de contact. Des brèches ou rayures de dimension ne dépassant pas 0,05 mm présentes dans la tranche de la lame peuvent rendre les tirages défectueux. En pratique, on peut biseauter la tranche des deux cOtés et éventuellement l'arrondir. L'inclinaison sous laquelle la lame porte contre le cylindre au niveau de la ligne de contact n'est pas critique. La lame peut avoir une quelconque des configurations représentées en 21A à 21F sur la figure 3. Par contre, un facteur critique est la pression appliquée au niveau de la ligne de contact. Si cette pression est insuffisante, du révélateur peut franchir la ligne de contact sans frotter suffisamment contre la lame. Quand le contact frottant est insuffisant, la couche de révélateur portée par le cylindre 14 n'est pas uniformément chargée, ce qui donne des tirages à fond trop pfile et/ou trop soutenu. Par contre, une pression de contact excessive réduit l'épaisseur de la couche de révélateur, ce qui donne des tirages pâles, à densité faible. En conséquence, pratiquement, on munit le dispositif d'un moyen de réglage de la lame, non représenté, permettant d'établir une pression de contact optimale. De manière générale, les dispositions décrites se prêtent à diverses modifications sans sortir, pour autant, du cadre de 1 t invention. REVENDICA?IONS 1. Dispositif applicateur pour le dépôt de particules de révélateur à charge tribo-électrique sur une image latente, à charge électrostatique, formée sur un matériau isolant photoconducteur, dans une machine à copier xérographique, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre rotatif; une gouttière, destinée à contenir une réserve de particules de révélateur non magnétiques, définie par deux plaques espacées avec le haut de la surface du cylindre, l'une de ces plaques étant prolongée par une lame déformable en diélectrique dont la tranche est appliquée sous pression contre la surface du cylindre pour définir avec celle-ci une ligne de contact de nature à laisser passer seulement une couche mince de particules prélevées au fond de la gouttière, les particules qui franchissent cette ligne de contact frottant contre ladite tranche1 ce qui leur confère une charge tribo-électrique, de sorte que la couche portée par la surface du cylindre à partir de la ligne de contact est formée de particules de révélateur chargées qui adhèrent au cylindre et des moyens établissant un contact entre la couche de particules de révélateur chargées portée par la surface du cylindre et le matériau précité, à un niveau décalé par rapport à ladite ligne de contact, pour assurer le report des particules sur ladite image latente. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre est en élastomère rendu conducteur. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde plaque porte un tablier d'étanchéité souple qui porte contre la surface du cylindre. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau est une bande depapier revêtue d'une couche isolante photoconductrice qui entre en contact avec les particules de révélateur chargées portées par la surface du cylindre. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un patin pressant un tronçon de la bande contre la surface du cylindre. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grosseur desdites particules est comprise entre 15 et 35 microns environ. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grosseur desdites particules est comprise entre 20 et 30 microns environ. 8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'entraSnement de ladite bande. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens propres à faire tourner le cylindre pour provoquer un mouvement relatif entre celui-ci et la bande. 10. Dispositif applicateur pour le développement d'une image électrostatique latente, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre rotatif contre la surface duquel la tranche d'une lame flexible porte suivant une ligne de contact, et des moyens faisant franchir cette ligne de contact à des particules de révélateur non magnétiques pour que celles-ci acquièrent, par frottement contre la tranche de la lame, une charge tribo-électrique afin de former une couche de particules de révélateur chargées portées par la surface du cylindre, à laquelle elles adhèrent.