Brevet FR2459501A1 — publié le 19810109

La présente invention concerne un dispositif de développement d'image latente avec des particules. Un dis- positif de ce type est fréquemment utilisé dans les machi- nes d'impression électrophotographique. En général, le procédé d'impression électrophoto- graphique comprend la charge d'un organe photoconducteur à un potentiel sensiblement uniforme de façon à sensibiliser sa surface. La partie chargée de la surface photoconductri- ce est exposée à une image lumineuse d'un document original à reproduire. Cela a pour effet d'enregistrer une image latente électrostatique sur l'organe photoconducteur corres- pondant aux zones d'information contenues dans le document original. Après enregistrement de l'image latente électro- statique sur l'organe photoconducteur, l'image latente est développée par sa mise en contact avec un mélange de déve- loppement. Cela a pour effet de former une image en poudre sur l'organe photoconducteur, qui est ensuite transférée à une feuille de copie. Finalement, l'image en poudre est chauffée de façon à là fixer définitivement sur la feuille de copie. Fréquemment, le mélange de développement comprend des granules d'agent de marquage (toner) adhérant par tri- boélectricité aux granules porteurs. Ce mélange de deux com- posants est mis en contact avec l'image latente. Les parti- 2. cules de toner sont attirées des granules porteurs vers l'image latente pour en former une image en poudre. En va- riante, un matériau de développement comportant un seul com- posant peut être utilisé. En général, les particules du ma- tériau de développement ont des résistivités comprises en- tre environ 108 et environ 1îo6 ohm-centimètres. On a trouvé que des particules ayant une résistivité de faible valeur se développaient bien. Cependant, des particules ayant une ré- sistivité de faible valeur sont difficiles à transférer. Au contraire des particules ayant une résistivité élevée sont faciles à transférer et se développent mal. Ces conditions contradictoires posent une série de problèmes pour le con- cepteur de machine. En outre, des matériaux de résistivité élevée ont fréquemment de mauvaises caractéristiques de fluidité et leur nature isolante a un effet néfaste sur l'aptitude au développement. Diverses techniques ont été in- ventées pour améliorer cette aptitude au développement. Il s'agit en particulier des brevets suivants: Brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 2. 954.006 au nom de Lawrence en date du 27 septembre 1960 et brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3.702.108 au nom de Altmann du 7 novembre 1972. Les parties appropriées des brevets précédents peuvent être résumées brièvement de la façon suivante: Lawrence décrit une machine d'impression compor- tant une bande magnétisée pour enregistrer une image laten- te magnétique. Une courroie sans fin 'déplace de-la poussiè- re d'oxyde de fer en proximité étroite avec l'image laten- te magnétique enregistrée sur la bande. Un agitateur fait vibrer la courroie de façon à faire tomber la poussière d'oxyde de fer de la courroie sur l'image latente magnétique enregistrée sur la bande. Altmann décrit un système de développement dans le- quel le matériau de développement est déposé sur une image latente enregistrée sur une courroie photoconductrice.Une barrière montée en diagonale sur la courroie provoque la formation d'un monticule de matériau de développement en for- 3. me d'onde qui se déplace latéralement à cette courroie. Un vibrateur peut être utilisé en conjonction avec la barrière pour agiter la courroie photoconductrice. Le matériau de développement est élevé par un convoyeur et déversé par une fente sur la courroie photoconductrice. La barrière peut être constituée d'une lame, ou d'une roue à palettes. Selon les caractéristiques de la présente inven- tion, on prévoit un dispositif de développement d'image la- tente comportant des particules de faible conductivité. Le dispositif comprend un organe distant de l'image latente de façon à former un interstice entre eux. Des moyens sont pré- vus qui permettent d'attirer les particules sur l'organe. Des moyens induisent des vibrations entre l'organe et l'image latente. Ceci a pour effet d'augmenter la conducti- vité moyenne des particules déposées sur l'image latente. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: -La figure 1 est une vue schématique en élévation d'une machine d'impression électrophotographique selon la présente invention; La figure 2 est une vue schématique en élévation d'un mode de réalisation du système de développement utili- sé dans la machine d'impression de la figure 1; La figure 3 est une vue schématique en élévation d'un autre mode de réalisation de l'organe tubulaire et des systèmes d'entraînement associés utilisés dans le système de développement de la figure 2; et La figure 4 est une vue schématique en élévation représentant un autre mode de réalisation de l'organe tubu- laire et du système d'entraînement associé, utilisés dans le système de développement de la figure 2. Dans les figures des numéros de référence identi- ques ont été utilisés pour désigner des éléments identiques. La figure 1 représente schématiquement les divers composants d'une machine d'impression électrophotographique incorporant le système de développement selon la présente invention. Il 4. apparaîtra dans la description suivante que le système de développement décrit peut également convenir pour diverses sortes de machines d'impression électrophotographique et que son application n'est pas nécessairement limitée au mode de réalisation particulier décrit ici. L'art de l'impression électrophotographique étant bien connu, les divers postes de traitement utilisés dans la machine d'impression de la figure 1 et leur fonction- nement seront décrits ci-après schématiquement et briè- vement en liaison avec cette figure. Comme indiqué en figure 1, la machine d'impression électrophotographique utilise un tambour 10. De préférence, le tambour 10 comprend un substrat conducteur tel que l'alu- minium, sur lequel est déposé un matériau photoconducteur, par exemple un alliage de sélénium. Le tambour 10 tourne dans le sens de la flèche 12 de façon à passer dans les diffé- rents postes de traitement situés sur son pourtour. Au début, le tambour 10 déplace une partie de la surface photoconductrice dans un poste de charge A. Au poste de charge A, un dispositif générateur d'effluves corona,re- présenté par la référence 14, charge la surface photoconduc- trice du tambour 10 à un potentiel relativement élevé et sen- siblement uniforme. Ensuite, la partie chargée de la surface photocon- ductrice du tambour 10 est transférée à un poste d'exposi- tion B. Au poste d'exposition B, un document original est placé sur une platine transparente. Le système d'exposition, représenté par la référence 16, comprend une lampe qui se déplace sur le document, éclairant des incréments de largeur de celui-ci. Les rayons lumineux réfléchis par le document original sont transmis par l'intermédiaire d'une lentille mobile, de façon à former progressivement des images lumineu- ses des incréments de largeur.Ces images lumineuses sont fo- calisées sur la partie chargée de la surface photoconductri- ce. De cette façon, la surface photoconductrice chargée du tambour 10 est déchargée sélectivement par l'image lumineu- se du document original. Cela a pour effet d'enregistrer 5. l'image latente électrostatique sur la surface photoconduc- trice du tambour 10 qui correspond aux zones d'information contenues dans le document original. Ensuite, le tambour 10 fait avancer l'image laten- te électrostatique enregistrée sur la surface photoconductri- ce jusqu'à un poste de développement C. Au poste de dévelop- pement C, un système de développement à brosse magnétique, représenté généralement par la référence 18, met les parti- cules en contact avec l'image latente électrostatique en- registrée sur la surface photoconductrice du tambour 10. L'image latente attire les particules formant une image en particules sur la surface photoconductrice du tambour 10. L'homme de l'art remarquera qu'on peut utiliser des maté- riaux de développement comportant soit un seul composant, soit deux composants. Lorsqu'un matériau à-un seul composant est utilisé, celui-ci est magnétique. La structure détaillée du système de développement sera décrite ci-après en liai- son avec les figures 2 à 4.En poursuivant maintenant avec les divers postes de traitement placés dans la machine d'im- pression électrophotographique, après dépôt de l'image en particules sur la surface photoconductrice, le tambour 10 fait avancer l'image en particules jusqu'à un poste de trans- fert D. Au poste de transfert D, une feuille de matériau de support est placée en contact avec l'image formée sur la surface photoconductrice du tambour 10. La feuille du maté- riau de support est acheminée au poste de transfert par un dispositif d'alimentation en feuilles, représenté en 20. De préférence, le dispositif 20 comprend un rouleau d'alimenta- tion 24, en contact avec la feuille supérieure de la pile 22 de feuilles de matériau de support. Le rouleau d'alimen- tation 24 tourne dans le sens de la flèche 26 de façon à fai- re avancer la feuille supérieure de la pile 22. Des rouleaux de mise en coïncidence 28,tournant dans le sens des flèches 30, alignent et font avancer la feuille de matériau de sup- port dans la goulotte 32. La goulotte 32 dirige la feuille de matériau de support pour qu'elle soit en contact avec la 6. surface photoconductrice du tambour 10,suivant une séquence minutée. Cela permet d'assurer que l'image en particules est en contact avec la feuille de matériau de support au poste de transfert D. Le poste de transfert D comprend un dispositif gé- nérateur d'effluves corona 34 qui applique des ions au dos de la feuille. L'image passe ainsi par attraction de la surface photoconductrice du tambour 10 à la feuille. Après transfert, la feuille continue de se déplacer avec le tam- bour 10 et en est séparée par un dispositif de décollement à effet corona (non représenté) qui neutralise la charge, faisant adhérer la feuille au tambour. Un convoyeur 36 fait avancer la feuille, dans le sens de la flèche 38, du poste de transfert D à un poste de fusion E. Le poste de fusion E, représenté par la référen- ce 40, comprend un rouleau d'appui 42 et un rouleau de fu- sion chauffé 44. La feuille du matériau de support compor- tant l'image en particules passe entre le rouleau d'appui 42 et le rouleau de fusion 44. Les particules sont en con- tact avec le rouleau de fusion 44 et la chaleur et la pres- sion appliquées permettent de les fixer de façon permanente à la feuille du matériau de support. Bien qu'un système de pression et de chauffage ait été décrit pour faire fondre les particules sur la feuille du matériau de support, un système avec application de pression à froid peut être uti- lisé à sa place. Après fusion, des rouleaux 46 font avancer la feuille de copie terminée jusqu'à un plateau de recueil 48. Après placement de la feuille de copie dans le plateau 48,celle-ci peuten être enlevée par l'opérateur de la machi- ne. Invariablement, après que la feuille du matériau de support a été séparée de la surface photoconductrice du tambour 10, des particules résiduelles continuent d'adhérer à celle-ci. Ces particules sont enlevées du tambour 10 à un poste de nettoyage F. De préférence, le poste de nettoyage F comprend un mécanisme de nettoyage 50 qui comporte un dispositif générateur d'effluves corona de pré-nettoyage et 7. une brosse rotative en fibre qui est en contact avec la sur- face photoconductrice du tambour 10. Le générateur de pré- nettoyage neutralise la charge d'attraction des particules sur la surface photoconductrice. Les particules sont alors enlevées de la surface photoconductrice par la rotation de la brosse en contact avec elles. A la suite du nettoyage, une lampe à décharge inonde de lumière la surface photocon- ductrice de façon à dissiper toute charge électrostatique résiduelle avant qu'il y ait une nouvelle charge dans le cycle de formation d'image suivant. On estime que la description précédente est suf- fisante dans le cadre de la présente invention pour permet- tre l'illustration du fonctionnement général de la machine d'impression électrophotographique incorporant les caracté- ristiques de la présente invention. S'agissant maintenant de l'objet de la présente invention, la figure 2 décrit un dispositif de développe- ment 18 avec davantage de détail. Comme représenté, le sys- tème de développement 18 comprend une trémie 52 stockant des particules magnétiques 54. Les particules 54 descendent dans une ouverture de la trémie 52 et atteignent le rouleau de développement 58. Le rouleau 58 comprend un aimant cylin- drique allongé 60 qui est monté à l'intérieur d'un organe tubulaire 62. Une tension fournie par une source 64 polari- se électriquement l'organe tubulaire 62 à une valeur et une polarité appropriées de façon à éviter le développement des zones de fond de l'image latente avec les particules magné- tiques. De préférence, la source 64 polarise électriquement l'organe tubulaire 62 avec une tension continue comprise entre environ 50 et environ 500 volts. Le niveau de polari- sation en courant continu choisi dépend des niveaux de fond à supprimer. Un vibrateur 66 provoque la vibration de l'or- gane tubulaire 62 à une fréquence comprise entre environ 20.000 et environ 100.000 hertz. De préférence, l'organe tubulaire 62 est mis en vibration dans l'un de ses modes de résonance, par exemple dans le sens radial longitudinale- ment ou dans le sens tangentiel. Le vibrateur 66 peut être 8. un transducteur-électromécanique alimenté par une source de signaux. Le transducteur peut être fixé à l'organe tubu- laire 62, ou être en contact par coulissement avec celui- ci, d'une manière appropriée de façon à obtenir les vibra- tions nécessaires. Le transducteur peut être d'un type connu de l'homme de l'art, tel qu'un quartz soit du type piézoélectrique, soit du type ferroélectrique, ou un trans- ducteur électromagnétique tel qu'une bobine mobile ou un haut-parleur. La source de signaux actionnant le transduc- teur peut être constituée de n'importe quel dispositif pro- duisant des signaux aptes à commander le type de transduc- teur. électromécanique employé. D'autres techniques peuvent être utilisées pour faire vibrer l'organe tubulaire 62. Par exemple, un courant sinusoïdal peut circuler le long de cet organe. L'interac- tion des forces magnétiques avec les forces électriques fait vibrer l'organe tubulaire. Comme indiqué en figure 2, l'organe tubulaire 62 et l'organe magnétique 60 sont sensiblement stationnaires. L'actionnement du vibrateur 66 provoque la venue des particules magnétiques attirées par l'organe tubulaire 62 en contact avec la surface photoconductrice du tambour 10. Le vibrateur 66 fait vibrer l'organe tubulaire 62 de façon à faire varier rapidement l'écartement entre la surface photoconductrice du tambour 10 et l'organe tubulaire 62 dans la zone de dé- veloppement 70. Pendant ces vibrations, le transfert de charge particule à particule est amélioré. De plus, la pres- sion acoustique a pour effet d'augmenter la conductibilité moyenne des particules. Les deux effets varient en fonction de la fréquence de vibration. Par conséquent, la conducti- vité augmente en fonction: de la fréquence des vibrations. En plus de l'avancement des particules magnétiques dans l'interstice 70 et de l'augmenqation de la conductivité moyenne des particules, les vibrations ultra-soniques de l'organe tubulaire 62 ont pour effet d'améliorer la fluidité des particules. Cela est dû au fait que la charge des par- ticules ayant une faible conductivité ne peut se dissiper 245 950 1 facilement. Ainsi, les forces d'attraction électrostatiques entre particules sont élevées, ce qui a pour effet de pro- voquer un amas de particules. La dissipation de la charge évite la formation d'amas de particules et améliore la flui- dité. L'organe tubulaire 62 et l'organe magnétique 60 sont stationnaires avec les particules magnétiques avançant autour de l'organe tubulaire 62 seulement par suite des vi- brations. Par conséquent, dans ce dernier mode de fonction- nement, aucun système d'entraînement n'est nécessaire, un vibrateur étant seulement utilisé pour faire vibrer ultra- soniquement l'organe tubulaire 62 pour le développement. Pendant la vibration de l'organe tubulaire 62,les particu- les magnétiques avancent dans la zone de développement 70 o la pression acoustique augmente leur conductivité moyen- ne, ce qui a pour effet d'optimiser le développement. Alors que l'organe comportant les particules ma- gnétiques attirées de façon amovible sur sa surface a été décrit comme étant tubulaire, l'homme de l'art comprendra que cet organe peut avoir tout autre forme appropriée. La forme tubulaire aura la préférence dans le cas o soit l'organe, soit l'aimant est rotatif. Ces derniers modes de réalisation seront décrits ci-après en liaison avec les figu- res 3 et 4. En liaison maintenant avec la figure 3, on a re- présenté un mode de réalisation du système de développement o l'organe tubulaire 62 tourne et l'organe magnétique 60 reste fixe. Comme le montre cette figure, un système d'en- traînement direct ou moteur à vitesse constante 72 est ac- couplé à l'organe tubulaire 62. L'organe tubulaire 62 est monté de façon à pouvoir tourner dans des roulements. Le moteur 72 met en rotation l'organe tubulaire 62, l'organe magnétique 60 restant sensiblement fixe ou stationnaire.Les roulements supportant l'organe tubulaire 62 sont montés dans un châssis qui est lui-même monté sur des supports fle- xibles, tels que des ressorts à lame. Le vibrateur 66 est en contact par coulissement avec l'organe tubulaire 62. Par 10. conséquent, pendant la rotation de l'organe tubulaire 62, le vibrateur 66 le fait osciller rapidement, ce qui provoque la variation de l'interstice 70. De préférence, le moteur 72 est accouplé à l'organe tubulaire 62 par un coupleur flexi- ble, par exemple par des soufflets. Cela permet au vibrateur 66 de faire vibrer ultrasoniquement l'organe tubulaire 62 pendant sa rotation. En liaison maintenant avec la figure 4, on a re- présenté le mécanisme d'entraînement dans le cas o le mo- teur 72 est accouplé directement à l'organe magnétique 60. L'organe magnétique 60 est monté en rotation sur des paliers appropriés. L'organe tubulaire 62 est supporté par un moyen de montage flexible, par exemple par des ressorts à lame, de façon à permettre sa vibration. Pendant que le moteur 72 fait tourner l'organe magnétique 60, le vibrateur 66 fait vi- brer ultrasoniquement l'organe tubulaire 62. Cette vibration ultrasonique fait varier rapidement l'interstice 70, augmen- tant la conductivité moyenne et le flux de particules magné- tiquesde façon à améliorer le développement de l'image la- tente. De préférence, le moteur 72 est un moteur à entraîne- ment direct. Alors que les divers modes de réalisation décrits précédemment concernent des particules magnétiques à un seul composant, l'homme de l'art comprendra que des maté- riaux de développement à deux composants, dans lesquels les particules de toner adhèrent par effet triboélectrique aux granules porteurs magnétiques, peuvent être également utili- sés. Pour récapituler, il est clair que le système de développement perfectionné selon la présente invention uti- lise un vibrateur ultrasonique pour faire varier rapidement l'interstice entre l'organe tubulaire et l'organe photocon- ducteur, pour faire progresser les particules magnétiques. L'effet des vibrations améliore la fluidité des particules et augmente la conductivité moyenne de celles-ci à l'inté- rieur de l'interstice. Cette meilleure conductivité dans la zone de développement permet d'améliorer sensiblement le 245950 '1 l11. développement de l'image latente tout en maintenant une conductivité de faible valeur pour optimiser le transfert. Par conséquent, il apparaît que la présente inven- tion prévoit un dispositif de développement d'image laten- te électrostatique enregistrée sur une surface photoconduc- trice. Ce dispositif satisfait les objets et avantages spé- cifiés précédemment. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 12. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de développement d'image latente avec des particules ayant une faible conductivité, caracté- risé en ce qu'il comprend: - un organe distant de l'image latente de façon à former un interstice entre eux; - un moyen d'attraction des particules sur l'or- gane; et - un moyen d'induction des vibrations relatives entre l'organe et l'image latente afin d'augmenter la con- ductivité moyenne des particules déposées sur l'image laten- te. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le moyen d'induction comprend un vibrateur accouplé à l'organe pour faire vibrer celui-ci par rapport à l'image latente. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le moyen d'attraction comprend un moyen pour produire un champ magnétique de façon à attirer les particu- les sur l'organe. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre un mDyen pour produire un mouvement relatif entre l'organe et le champ magnétique de façon à déplacer les particules attirées par l'organe pour les amener en contact avec l'image latente. - Dispositif selon la revendication 4,caractéri- sé en ce que l'organe comprend un organe tubulaire monté en rotation. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caracté- risé en ce que le moyen de production de champ magnétique comprend un organe magnétique disposé à l'intérieur de l'or- gane tubulaire. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé en ce que le moyen de production du champ magnétique comprend un moyen pour faire tourner l'organe tubulaire par rapport à l'organe magnétique, l'organe magnétique étant sensiblement stationnaire. 13. 8 - Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé en ce que le moyen de production de champ magnétique comprend un moyen pour faire tourner l'organe magnétique par rapport à l'organe tubulaire, l'organe tubulaire étant sensiblement stationnaire. 9 Dispositif selon la revendication 7 ou la revendication 8,caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen pour polariser électriquement l'organe tubulaire par rapport à l'organe sur lequel est enregistrée l'image laten- te. - Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que le vibrateur fait vibrer l'organe tubulaire à une fréquence comprise entre environ 20.000 hertz et en- viron 100.000 hertz. 1l - Machine d'impression électrophotographique d'un type o une image latente électrostatique enregistrée sur un organe photoconducteur est développée avec des par- ticules de faible conductivité, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un organe distant de l'organe photoconducteur de façon à définir un interstice entre eux; - un moyen d'attraction des particules sur l'or- gane; et - unnuyea d'induction de vibrations relatives entre l'organe et l'organe photoconducteur, de façon à augmenter la conductivité moyenne des particules déposées sur l'image latente électrostatique. 12 - Machine d'impression selon la revendication 11, caractérisée en ce que le moyen d'induction comprend un vibrateur accouplé à l'organe pour le faire vibrer par rap- port à l'organe photoconducteur sur lequel est enregistrée l'image latente électrostatique. 13 - Machine d'impression selon la revendication 12, caractérisée en ce que le moyen d'attraction comprend un moyen pour produire un champ magnétique de façon à atti- rer les particules sur l'organe. 14 - Machine d'impression selon la revendication 14. 13, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen pour produire un déplacement relatif entre l'organe et le champ magnétique de façon à déplacer les particules atti- rées par l'organe pour les amener en contact avec l'image latente électrostatique enregistrée sur l'organe photocon- ducteur. - Machine d'impression selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'organe comprend un organe tu- bulaire monté en rotation. 16 - Machine d'impression selon la revendication , caractérisée en ce que le moyen de production de champ magnétique comprend un organe magnétique disposé à l'inté- rieur de l'organe tubulaire. 17 - Machine d'impression selon la revendication 16, caractérisée en ce que le moyen de production de champ magnétique comprend un moyen pour faire tourner l'organe tubulaire par rapport à l'organe magnétique, l'organe ma- gnétique étant sensiblement stationnaire. 18 - Machine d'impression selon la revendication 16, caractérisée en ce que le moyen de production de champ magnétique comprend un moyen pour faire tourner l'organe magnétique par rapport à l'organe tubulaire, l'organe tubu- laire étant sensiblement stationnaire. 19 - Machine d'impression selon la revendication 17, ou la revendication 18, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen pour polariser électriquement l'organe tubulaire par rapport à l'organe photoconducteur sur lequel l'image latente électrostatique est enregistrée. - Machine d'impression selon la revendication 19, caractérisée en ce que le vibrateur fait vibrer l'organe tu- bulaire à une fréquence comprise entre environ 20.000 hertz et environ 100.000 hertz.